生物分离与纯化技术共30页
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《生物分离与纯化》课件
阻色谱等。
精细分离的效果取决于目标物质 的性质、分离方法和分离条件的 选择，需根据实际情况进行调整
。
纯化与鉴定
纯化与鉴定的目的是进一步去除杂质，提高目标物质的纯度和鉴定其性质 。
常用的纯化方法有超滤、结晶和电泳等。鉴定方法包括光谱分析、质谱分 析和免疫分析等。
纯化与鉴定的效果取决于目标物质的性质、纯化和鉴定方法的选择以及实 验条件，需根据实际情况进行调整。
离心法
离心法
利用不同物质在离心力场中的沉降速度不同 ，将悬浮液中的物质进行分离的方法。
速率区带离心法
利用不同颗粒在离心力场中的运动轨迹不同 ，将颗粒按大小和密度进行分离。
差速离心法
通过逐渐增加离心力，将不同大小的颗粒分 离开。
密度梯度离心法
在离心管中加入密度梯度介质，使不同密度 的颗粒在离心力场中分离。
实验效率的提高
提高实验效率是生物分离与纯化的关 键，可以缩短实验时间并降低成本。
优化实验流程，如减少样品处理时间 、提高自动化程度等，也可以提高实 验效率。
选择高效的分离方法，如高效液相色 谱、快速色谱等，可以显著提高实验 效率。
06
生物分离与纯化的未来发展
新技术的应用
1 2
人工智能与机器学习
初步分离的目的是将破碎后的细胞混合物分离成 各个组分，如蛋白质、核酸和脂质等。
常用的初步分离方法有离心分离、过滤分离和沉 淀分离等。
初步分离的效果取决于分离方法和分离条件的选 择，需根据实际情况进行调整。
精细分离
精细分离的目的是从初步分离后 的组分中进一步分离出目标物质
，如蛋白质、酶和核酸等。
常用的精细分离方法有亲和色谱 、离子交换色谱、凝胶色谱和排
电泳法
精细分离的效果取决于目标物质 的性质、分离方法和分离条件的 选择，需根据实际情况进行调整
。
纯化与鉴定
纯化与鉴定的目的是进一步去除杂质，提高目标物质的纯度和鉴定其性质 。
常用的纯化方法有超滤、结晶和电泳等。鉴定方法包括光谱分析、质谱分 析和免疫分析等。
纯化与鉴定的效果取决于目标物质的性质、纯化和鉴定方法的选择以及实 验条件，需根据实际情况进行调整。
离心法
离心法
利用不同物质在离心力场中的沉降速度不同 ，将悬浮液中的物质进行分离的方法。
速率区带离心法
利用不同颗粒在离心力场中的运动轨迹不同 ，将颗粒按大小和密度进行分离。
差速离心法
通过逐渐增加离心力，将不同大小的颗粒分 离开。
密度梯度离心法
在离心管中加入密度梯度介质，使不同密度 的颗粒在离心力场中分离。
实验效率的提高
提高实验效率是生物分离与纯化的关 键，可以缩短实验时间并降低成本。
优化实验流程，如减少样品处理时间 、提高自动化程度等，也可以提高实 验效率。
选择高效的分离方法，如高效液相色 谱、快速色谱等，可以显著提高实验 效率。
06
生物分离与纯化的未来发展
新技术的应用
1 2
人工智能与机器学习
初步分离的目的是将破碎后的细胞混合物分离成 各个组分，如蛋白质、核酸和脂质等。
常用的初步分离方法有离心分离、过滤分离和沉 淀分离等。
初步分离的效果取决于分离方法和分离条件的选 择，需根据实际情况进行调整。
精细分离
精细分离的目的是从初步分离后 的组分中进一步分离出目标物质
，如蛋白质、酶和核酸等。
常用的精细分离方法有亲和色谱 、离子交换色谱、凝胶色谱和排
电泳法
医学生物分子的分离纯化PPT课件
第七章 生物分子的分离纯化
生物分子（Biomolecule）泛指生物体特有的各类分子，是自然存在 于生物体中的分子的总称，是组成生命的基本单位。
包括
小分子（如脂类、激素、维生素等） 生物大分子（蛋白质、核酸、糖复合物等）
生物分子是生物所特有的有机化合物， 具有如下主要特征：
1）结构复杂有序、具有特殊的层次； 2）行使专一的功能； 3）代谢是其存在的条件； 4）生物分子体系具有自我复制的能力； 5）能人工合成与改造。
DNA
质 粒 的 提 取 与 纯 化
质粒DNA的提取与纯化的经典方法包括： 碱裂解法 煮沸裂解法 SDS裂解法等
这些方法主要由质粒DNA的扩增、质粒DNA的释放、质粒 DNA的分离纯化三个步骤组成
1、碱裂解法
在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂 SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质 与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。
分离纯化的原则
一是保持核酸碱基序列的完整性。二是尽量清除其它分子的污 染，保证核酸制品的纯度。
意义：遗传信息全部储存在一级结构之中，核酸的一级结构 还决定其高级结构的形式以及和其他生物大分子结合的方式。
对于核酸的纯化应达到以下三点要求：
1）核酸样品中不存在过高浓度的金属离子和对酶有抑制作用的有 机溶剂；
1. 回收率 为提高DNA片段的回收率，可通过提高DNA 样品的上样量和选择适宜的方法与材料而实现。
2. 纯度 常用的纯化方法包括有机溶剂抽提法与商品化 的柱层析法（column chromatography）。
柱层析法采用的是阴离子交换层析的原理
从琼脂糖凝胶中回收DNA片段
从琼脂糖凝胶中纯化DNA片段的方法主要有 二乙基氨基乙基（diethyl aminoethyl，DEAE）-纤维素 （cellulose）膜插片电泳法 电泳洗脱法（透析袋及非透析袋电泳洗脱法） 冷冻挤压法 低熔点琼脂糖凝胶挖块回收法等。
生物分子（Biomolecule）泛指生物体特有的各类分子，是自然存在 于生物体中的分子的总称，是组成生命的基本单位。
包括
小分子（如脂类、激素、维生素等） 生物大分子（蛋白质、核酸、糖复合物等）
生物分子是生物所特有的有机化合物， 具有如下主要特征：
1）结构复杂有序、具有特殊的层次； 2）行使专一的功能； 3）代谢是其存在的条件； 4）生物分子体系具有自我复制的能力； 5）能人工合成与改造。
DNA
质 粒 的 提 取 与 纯 化
质粒DNA的提取与纯化的经典方法包括： 碱裂解法 煮沸裂解法 SDS裂解法等
这些方法主要由质粒DNA的扩增、质粒DNA的释放、质粒 DNA的分离纯化三个步骤组成
1、碱裂解法
在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂 SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质 与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。
分离纯化的原则
一是保持核酸碱基序列的完整性。二是尽量清除其它分子的污 染，保证核酸制品的纯度。
意义：遗传信息全部储存在一级结构之中，核酸的一级结构 还决定其高级结构的形式以及和其他生物大分子结合的方式。
对于核酸的纯化应达到以下三点要求：
1）核酸样品中不存在过高浓度的金属离子和对酶有抑制作用的有 机溶剂；
1. 回收率 为提高DNA片段的回收率，可通过提高DNA 样品的上样量和选择适宜的方法与材料而实现。
2. 纯度 常用的纯化方法包括有机溶剂抽提法与商品化 的柱层析法（column chromatography）。
柱层析法采用的是阴离子交换层析的原理
从琼脂糖凝胶中回收DNA片段
从琼脂糖凝胶中纯化DNA片段的方法主要有 二乙基氨基乙基（diethyl aminoethyl，DEAE）-纤维素 （cellulose）膜插片电泳法 电泳洗脱法（透析袋及非透析袋电泳洗脱法） 冷冻挤压法 低熔点琼脂糖凝胶挖块回收法等。
微生物的分离纯化和培养技术124页PPT
查氏培养基冷却至55-60℃时，混匀后倒平板，牛肉膏蛋 白胨培养基倒4皿，高氏I号培养基和查氏培养基各倒3皿。
2、制备污水稀释液：10g土样，加入90ml无菌水中， 在三角瓶中振摇20min。取0.5ml 加入盛有4.5ml无菌水 的试管中，以此类推，制成不同稀释度。
3、涂布：将上述每种培养基平板底面标记稀释度，然 后用无菌吸管从最后三种稀释度，即10-4、10-5和10-6的 试管中吸取0.1ml对号放入平板上，用玻棒涂布。
微生物的分离、纯化及培养技术
分离与纯化：从混杂的微生物群体中获得 只含某一种或某一株微生物的过程。
为什么要进行纯培养：平板上的单一菌落 并不一定保证是一种菌。
常用的分离、纯化方法： 单细胞挑取法、稀释涂布平板法 稀释混合平板法、平板划线法
吉林大学生物基础实验教学中心
一. 目的要求 二. 实验原理 三. 微生物培养技术 四. 结果观察
（4）用小指、无名指和手掌拔下试管塞，并持于手中。 （5）将试管口在火焰上微烧一周。 （6）参照图（7-1） （7）将接种环抽出，灼烧管口。 （8）塞上棉塞。 （9）将接种环经火焰灼烧灭菌。
吉林大学生物基础实验教学中心
将已接种的斜面、半固体和液体 培养基放置培养箱中培养将生长好的 菌种用牛皮纸包好，置4℃冰箱中保 存。
接种
吉林大学生物基础实验教学中心
培养
吉林大学生物基础实验教学中心
微生物的纯化培养
吉林大学生物基础实验教学中心
吉林大学生物基础实验教学中心
平板划线法： 1、倒平板，标记培养基名称，编号和实 验日期。 2、划线方法
稀释混合平板法 ： 1、先加菌 2、倒平板时注意培养基温度 3、混合均匀
吉林大学生物基础实验教学中心
2、制备污水稀释液：10g土样，加入90ml无菌水中， 在三角瓶中振摇20min。取0.5ml 加入盛有4.5ml无菌水 的试管中，以此类推，制成不同稀释度。
3、涂布：将上述每种培养基平板底面标记稀释度，然 后用无菌吸管从最后三种稀释度，即10-4、10-5和10-6的 试管中吸取0.1ml对号放入平板上，用玻棒涂布。
微生物的分离、纯化及培养技术
分离与纯化：从混杂的微生物群体中获得 只含某一种或某一株微生物的过程。
为什么要进行纯培养：平板上的单一菌落 并不一定保证是一种菌。
常用的分离、纯化方法： 单细胞挑取法、稀释涂布平板法 稀释混合平板法、平板划线法
吉林大学生物基础实验教学中心
一. 目的要求 二. 实验原理 三. 微生物培养技术 四. 结果观察
（4）用小指、无名指和手掌拔下试管塞，并持于手中。 （5）将试管口在火焰上微烧一周。 （6）参照图（7-1） （7）将接种环抽出，灼烧管口。 （8）塞上棉塞。 （9）将接种环经火焰灼烧灭菌。
吉林大学生物基础实验教学中心
将已接种的斜面、半固体和液体 培养基放置培养箱中培养将生长好的 菌种用牛皮纸包好，置4℃冰箱中保 存。
接种
吉林大学生物基础实验教学中心
培养
吉林大学生物基础实验教学中心
微生物的纯化培养
吉林大学生物基础实验教学中心
吉林大学生物基础实验教学中心
平板划线法： 1、倒平板，标记培养基名称，编号和实 验日期。 2、划线方法
稀释混合平板法 ： 1、先加菌 2、倒平板时注意培养基温度 3、混合均匀
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实验二微生物的分离纯化ppt课件
鉴别肠道细菌 鉴别水中大肠菌群 鉴别水中大肠菌群
液体培养基分离纯培养
工
稀释法进行液体分离必须在同一个稀释度的
业
微 生
许多平行试管中，大多数（一般应超过95%）表
物 与
现为不生长。
育
种 学
单细胞（孢子）分离
实
验
——
一般采用显微操作仪，在显微镜下进行；操
宜
宾 作难度与细胞或个体的大小成反比；
学
院
（3）形态观察
与 育
面划线接种
种 学
• 浅盘固体接种
实
验
——
宜 宾 学 院
无菌操作：在无菌箱或操作室内无菌的环境下进行
工 业 微 生 物 与 育 种 学 实 验
宜 宾 学 院
——
工 业 微 生 物 与 育 种 学 实 验
宜 宾 学 院
——
工
业
划线分离
微
生
物
与
育
种
学
实
验
——
宜 宾 学 院
工 业 微 生 物 与 育 种 学 实 验
各大类
3~6月 简便
细菌、酵母菌 6~12月 简便
各大类** 1~2年 简便
产孢子微生物 1~10年 简便 有效
各大类
5~15年 简便 以上 有效
微
生
工
物
业 微
学
生 物 与
实 验
育 种
室
学
的
实 验
常
——
规
宜 宾
操
学 院
作
程
序
培养基特征性变化 蛋白水解圈 明胶液化 由淡红色变成深红色
主要用途 鉴别产蛋白酶菌株 鉴别产蛋白酶菌株 鉴别产脂肪酶菌株
第九章生物物质分离与纯化 ppt课件
SDS PAGE of Purification
10 micrograms loaded in each lane
六、最后加工 包括结晶和枯燥
Industrial Scale up
To transfer the pilot scale results into a commercially feasible production setting.
经过参与一些中性盐，导致胶体出现凝聚的不稳定的景 象。表征电解质凝聚才干的大小用凝聚价，即使胶粒 发 生凝聚作用的最小电解质的浓度。因此反离子价数越高 该值就越小，凝聚才干就越强。常用的凝聚剂为明矾， AlCl3·6H2O, FeCl3, ZnSO4, MgCO3。采用凝聚的方 法得到的凝聚体颗粒比较小。
改动发酵液的性质，以利于固液分别。经过酸化、加热、 以降低发酵液的黏度。
经过参与絮凝剂，使细胞或溶解的大分子聚结成较大的 颗粒。絮凝剂为人工合成的高分子聚合物，如聚丙烯酰 胺和聚乙烯亚胺衍生物，天然的有机高分子物质，如壳 聚糖和葡聚糖的聚糖类，明胶和海藻酸钠，以及由微生 物产生的物质如糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等，絮 凝法常可得到粗大的絮团。
Supercritical Fluid Extraction
6; 固体吸附： 是物质从液相〔发酵液〕到固相〔吸附剂〕发生物质的转移。此法 用于蛋白质、核酸、氨基酸、抗生素等物质的分别和提取。 按照吸附剂的作用原理：分为三大类。 A物理吸附： 依托范德华力的作用。吸附剂可用活性炭、硅藻土、硅胶、分子筛 和氧化铝等。 B静电吸附： 借助静电引力吸附物质。主要为合成的树脂。 C: 亲和吸附： 在树脂上嫁接一个能与要分别的物质发生特异性反响的配基。
二、发酵液的固液分别
经过固液分别，去除了发酵液中的固相 物质，为后续过程提供廓清或干净的原 料液体。通常采用的单元操作为过滤和 离心。
生物分离与纯化技术-绪论（邱玉华版）
⽣物分离与纯化技术-绪论（邱⽟华版）第⼀章绪论第⼀节⽣物分离纯化的概念与原理学习⽬标熟悉⽣物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术并掌握其基本原理。
突飞猛进，⽇益成熟的现代⽣物技术，正在成为推动世界新技术⾰命的重要⼒量，其产业化发展必将对⼈类社会的经济发展和⽣活⽅式产⽣越来越⼤的影响。
⽣物技术产业主要制备具有⽣活活性的⽣物物质并使其商品化，利⽤专门的设备和技术将⽣物物质从⽣物原料中分离纯化出来并保持其活性，其中以复杂、周期长、影响因素多。
分离纯化技术是现代⽣物技术产业下游⼯艺过程的核⼼，是决定产品的安全、效⼒、收率和成本的技术基础，在⽣物技术产业中起着重要的作⽤。
⼀、⽣物物质及其来源1.⽣物物质“⽣物物质”这个词汇是在20世纪末随着⽣物技术的发展逐渐出现的，它指的是来源于⽣物中天然的或利⽤现代⽣物⼯程技术以⽣物为载体合成的，从氨基酸、多肽等低分⼦化合物到病毒、微⽣物活体制剂等具有复杂结构和成分的⼀类物质。
它们存在于⽣物体内直接参与⽣物机体新陈代谢过程，并能与⽣物各种机能产⽣⽣物活化效应，因此也称为⽣物活性物质，⽽在产业中的⽣物物质的制成品被称为⽣物产品。
⽣物物质的种类繁多，分布⼴。
按照其化学本质和特性分类，常见的有如下⼀些类型。
（1）氨基酸及其衍⽣物类主要包括天然氨基酸及其衍⽣物，这是⼀类结构简单、分⼦量⼩、易制备的⽣物物质，约有60多种。
⽬前主要⽣产的品种有⾕氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和⾊氨酸等，其中⾕氨酸的产量最⼤，约占氨基酸总量的80%左右。
（2）活性多肽类活性多肽是由多种氨基酸按⼀定顺序连接起来的多肽链化合物，分⼦量⼀般较⼩，多数⽆特定空间构像。
多肽在⽣物体内浓度很低，但活性很强，对机体⽣理功能的调节起着⾮常重要的作⽤，主要有多肽类激素，⽬前应⽤于临床的多肽药物已达20多种以上。
（3）蛋⽩质类这类⽣物物质主要由简单蛋⽩和结合蛋⽩（包括糖蛋⽩、脂蛋⽩、⾊蛋⽩等）。
第09章 生物大分子的分离与纯化技术
结果：疏水性强的蛋白质亲合力大，出峰迟； 结果：疏水性强的蛋白质亲合力大，出峰迟；疏水性小的蛋 白质就容易被洗脱。 白质就容易被洗脱。
9.2.2 色谱条件
链烃作为配基（键合在固体基质上） ①固定相：常用C4 ～ C8链烃作为配基（键合在固体基质上） 固定相：常用 为填料。孔径25～ 为填料。孔径 ～50nm。 。 流动相： ②流动相： 水溶性有机溶剂（ 液 甲醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃） 水溶性有机溶剂（B液） （甲醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃） 洗脱能力增大 ＋水（A液） 液 强酸（三氟醋酸、甲酸、 ＋强酸（三氟醋酸、甲酸、磷酸 ） 加酸作用： 加酸作用： ∵－SiOH == －SiO- ＋ H+ • 蛋白质易与 蛋白质易与—SiO- 结合很难洗脱，加酸抑制上述平衡向右 结合很难洗脱， 离解。 离解。 • 减小蛋白质的疏水性，使其保留减弱，易被洗脱。 减小蛋白质的疏水性，使其保留减弱，易被洗脱。 ③温度：常温 温度：
9.1.1 生物大分子分离纯化的特殊性
1、要求产品保持其生物活性，也就是说要避免不可逆结构 、要求产品保持其生物活性， 变化发 生。 2、多孔填料必须使用大 孔径基质。 、 孔径基质。 3、生物大分子的色谱特性常不同于有机小分子。所以在选 、生物大分子的色谱特性常不同于有机小分子。 条件。 择色谱条件时不能随便套用小分子的 条件。
OH OCH2CH3
蛋 白 质
CH3
Ph
NH2 Ph COOH
OH 蛋白质疏水基团分布示意图
配基和蛋白质分子之间的吸附推动力和样品组分的洗脱机理 （即：溶质在色谱中的保留行为）： 溶质在色谱中的保留行为）： • 用“疏溶剂化理论”：蛋白质与配基的结合是由于溶质分 疏溶剂化理论” 子有一个减少其与水接触的非极性表面的倾向， 子有一个减少其与水接触的非极性表面的倾向，它们在盐 水溶液中，两个非极性的表面趋向于避开水相而互相接触。 水溶液中，两个非极性的表面趋向于避开水相而互相接触。 溶质和疏水配基的结合是伴随着它们非极性表面暴露在水 中的面积的多少而进行的。（即蛋白质在盐水体系中，有 中的面积的多少而进行的。 即蛋白质在盐水体系中， 一倾向产生：避开水相而吸附在固定相上。 一倾向产生：避开水相而吸附在固定相上。∵生物物质界 面自由能比水低，与表面自由能低的固定相产生亲合力） 面自由能比水低，与表面自由能低的固定相产生亲合力） 讨论