生物制药工艺学复习总结

生物制药工艺学复习总结一、填空题1、常用的萃取方法有：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。

2、影响溶剂萃取的因素：乳化和破乳化、PH的影响、温度和萃取时间的影响、盐析作用的影响、溶剂种类、用量及萃取方式的影响。

3、破乳方法有：加入表面活性剂、离心、加电解质、加热、吸附法破乳、高压电破乳、稀释法、超滤、反应萃取。

4、常用的破乳剂有：阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂。

二、名词解释1、液-液萃取：是指用一种溶剂将物质从另一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法，根据所用溶剂的性质不同或萃取机制不同，可将液-液萃取分为多种类型。

2、萃取：在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液，其中与提取的物质称溶质，而用以进行萃取的溶剂称为萃取剂。

料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程称为萃取，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，而被萃取出溶质以后的料液称为萃余液。

3、反萃取（stripping）：是将萃取液与反萃取剂（含无机酸或碱的水溶液，有时也可以是水）相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相，可把这种过程看作萃取的逆过程。

4、分配定律：即在一定温度，一定压力下，某一溶质在互不能相溶的两种溶剂间分配时，达到平衡后，在两相中的活度之比为一常数。

5、萃取因素：也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比，通常以E表示。

6、萃取率（percentage extraction）：生产上常用萃取率来表示一种萃取剂对某种溶质的萃取能力，计算萃取效果，其公式为：7、分离因素：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。

三、问答1、简述溶剂萃取法的优点。

答：①操作可连续化，反应速度快，生产周期短；②对热敏物质破坏少；③采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。

2、简述选择萃取溶剂应遵守的原则。

答：①分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相容”的原则，选择与药物结构相近的溶剂；②选择分离因数大于1的溶剂；③料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好；④尽量选择毒性低的溶剂；⑤溶剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，沸点不宜太高，挥发性要小，价格便宜，来源方便，便于回收。

第五章沉淀法（答案）一、填空1、固相析出法主要包括盐析法，有机溶剂沉淀法，等电点沉淀法，结晶法及其它多种沉淀方法等。

2、按照一般的习惯，析出物为晶体时称为结晶法，析出物为无定形固体则称为沉淀法。

3、影响盐析的因素有：无机盐的种类、溶质（蛋白质等）种类的影响、蛋白质浓度的影响、温度的影响、pH的影响4、结晶包括三个过程：(1)形成过饱和溶液；(2)晶核形成；(3)晶体生长。

5、影晶体大小的主要因素，归纳起来与过饱和度、温度、搅拌速度、晶种等直接有关。

6、晶体的质量主要是指晶体的大小、形状和纯度等3个方面二、选择1、在一定的pH和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作 ( A )A、KS盐析法B、β盐析法C、重复盐析法D、分部盐析法2、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（ C ）A、增大B、减小C、先增大，后减小D、先减小，后增大3、盐析法与有机溶剂沉淀法比较，其优点是（ B ）A、分辨率高B、变性作用小C、杂质易除D、沉淀易分离4、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（ C ）A、增大B、减小C、先增大，后减小D、先减小，后增大5、盐析常数Ks是生物大分子的特征常数，它与下列哪种因素关系密切。

（ B ）A、盐浓度B、盐种类C、溶质浓度 D介质pH6、将配基与可溶性的载体偶联后形成载体-配基复合物，该复合物可选择性地与蛋白质结合，在一定条件下沉淀出来，此方法称为（ A）A、亲和沉淀B、聚合物沉淀C、金属离子沉淀D、盐析沉淀7、将四环素粗品溶于pH2的水中，用氨水调pH4、5—两个峰宽度和标准偏差。

四、问答题1、试述公式Ve=V0+KdVi 各字母的物理意义。

答：公式Ve=V0+KdVi中Ve代表被分离组分的流经体积，V0代表外水体积，Vi代表内水体积。

Kd称作“排阻系数” 或“分配系数”，它反映了物质分子进入凝胶颗粒的程度。

对一定种类规格的凝胶，物质的Kd值为该物质的特征常数。

排阻系数：当Kd=1时，洗脱体积Ve=V0+Vi，为全渗入。

当Kd=0时，洗脱体积Ve=V0，为全排阻。

0＜Kd＜1时，洗脱体积Ve=Vo+KdVi，为部分渗入。

2、利用凝胶层析如何测定蛋白质的分子量？答：当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间要长，于是样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子（2分）。

对于一个特定体系（凝胶柱），待测定物质的洗脱体积与分子量的关系符合公式Ve=-KlogM +C先以3个以上（最好更多些）的已知分子量的标准蛋白过柱，测取各自的Ve值。

以Ve作纵坐标，logM作横坐标制作标准曲线（2分）。

在同一测定系统中测取未知物质的Ve值便可由标准曲线求得分子量（2分）。

3、凝胶层析的应用主要有哪些？并说明其原理。

当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间要长，于是样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子（2分）。

应用：一、脱盐：脱盐用的凝胶多为大粒度的，高交联度的凝胶。

此时溶液中蛋白质等大分子的Kd=0，盐类的Kd=1。

由于交联度大，凝胶颗粒的强度较好，加之凝胶粒度大，柱层操作比较便利，流速也高。

二、分子量测定：对于一个特定体系（凝胶柱），待测定物质的洗脱体积与分子量的关系符合公式Ve=-KlogM+C先以3个以上（最好更多些）的已知分子量的标准蛋白过柱，测取各自的Ve 值。

以Ve作纵坐标，logM作横坐标制作标准曲线。

在同一测定系统中测取未知物质的Ve值便可由标准曲线求得分子量。

三、分离纯化：根据分子量不同流出先后顺序不同，收集单一洗脱峰的物质，得以纯化。

第八章离子交换法一、填空题1、离子交换剂由惰性的不溶性载体、功能基团和平衡离子组成。

平衡离子带正电荷为阳离子交换树脂，平衡离子带负电荷称阴离子交换树脂。

2、常见的离子交换剂有离子交换树脂，离子交换纤维素，葡聚糖凝胶离子交换剂等。

3、离子交换树脂的基本要求有有尽可能大的交换容量、有良好的交换选择性、化学性质稳定、化学动力学性能好和物理性能好。

4、影响离子交换选择性的因素主要有离子价与离子水合半径、离子价与离子浓度、交换环境、树脂结构、偶极离子排斥等。

5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C的名称是羧甲基纤维素，属于弱酸型阳离子交换纤维素; DEAE-C的名称是二乙基氨基乙基纤维素，属于强碱型阴离子交换纤维素;。

6、色谱聚焦（chromatofocusing）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。

它是根据蛋白质的等电点，结合离子交换技术的大容量色谱，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效应浓缩，分辨率很高，操作简单。

7、写出下列离子交换剂类型：732 强酸型阳离子交换树脂，724 弱酸型阳离子交换树脂，717 强碱型阴离子交换树脂，CM-C 阳离子交换纤维素 ,DEAE-C 阴离子交换纤维素，PBE94 阴离子交换剂。

8、在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH值下降到蛋白质组分 PI(等电点) 值以下时，它因带正电荷而下移，如果柱中有两种蛋白组分，pI值较大（高）者会超过另一组分，移动至柱下部pH较高的位点进行聚焦（交换）。

9、影响离子交换选择性的因素有离子水合半径、离子价与离子浓度、交换环境、树脂结构、偶极离子排斥。

二、选择题1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为（C）A、偶极排斥B、离子竞争C、解离低D、其它2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量（ C ）A、羟型阴B、氯型阴C、氢型阳D、钠型阳3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常数， K＞1说明树脂对交换离子吸引力（）。

A、小于平衡离子B、大于平衡离子C、等于平衡离子D、其它三、名词解释1、蛇笼树脂：由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂（如Dowex）中聚合而成的一类树脂称蛇笼树脂。

它是一种两性树脂，它适宜于从有机物质（如甘油）水溶液中吸附盐类，再生时用水洗，就可将吸着的离子洗下来。

2、尼柯尔斯基方程式：即其中m1、m2及C1、C2分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度。

K值的大小取决于树脂和交换离子的性质，以及交换条件。

K＞1时说明离子A1比离子A2对树脂有较大的吸引力；反之，K＜1时树脂对A2的吸引力大于A1。

3、偶极离子排斥作用：许多生化物质都是两性物质。

其中有些是偶极离子。

因为它们即使净电荷为零时，正电中心和负电中心并不重叠，遂成偶极。

偶极离子在离子交换过程中的行为是很特殊的。

现以氨基酸的离子交换为例。

式中由于使用了钠型树脂，被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生排斥力。

这就是所谓偶极离子的排斥作用。

因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低。

四、问答题1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？答：离子交换纤维素的特点是：离子交换纤维素为开放的长链骨架，大分子物质能自由地在其中扩散和交换，亲水性强，表面积大，吸易附大分子；交换基团稀疏，对大分子的实际交换容量大；吸附力弱，交换和洗脱条件缓和，不易引起变性；分辨力强，能分离复杂的生物大分子混合物。

2、请以CM-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。

答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。

现以羧甲基纤维素为例加以说明，图中H2N-P表示蛋白质，C表示纤维素。

（1）、升高环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与CM-C结合力而被洗脱下来。

（2）、降低环境的pH，使CM-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。

（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。

3、请以DEAE-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。

答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。

（1）、升高环境的pH，使DEAE-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。

（2）、降低环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与DEAE-C结合力而被洗脱下来。

（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。

4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E1，E2）分离3种蛋白质（P1、P2、P3），用箭头流程图表示(并指出E1，E2的类型)。

E1为阴离子交换剂E2为阳离子交换剂5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树脂，阳离子交换树脂， 0、05mol/L 氨水，0、1mol/L氨水，2mol/L氨水）。