生物分离工程总结 课后思考题

生物分离工程思考题

第一章

一、凝聚、絮凝的概念

凝聚作用：向胶体悬浮液中加某种电解质，使胶粒双电层电位降低，排斥作用降低，使胶体体系不稳定，胶体间相互碰撞产生凝聚的现象。特点是凝聚体的颗粒比较小

絮凝作用：当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶体表面上，产生架桥联接，形成较大絮凝团的过程，特点是可形成粗大的絮凝体

二、影响过滤速度的因素有哪些？如何提高过滤速度？

过滤操作一般以压力差为透过推动力，只靠重力很难达到足够大的透过速度

透过速度:

()

L m c dV A P

dt R R

μ

∆

=

+

过滤速度与过滤面积，介质两侧压力差，滤液粘度，介质和滤饼阻力有关，适当增加过滤面积，提高介质两侧压力差，加入助滤剂均可提高过滤速度

三、什么是分离因素？据此离心机可以分为哪几类？影响分离速度的因素还有哪些？

离心设备所能达到的离心力与重力的比值称为分离因素

分离因素：

22

4N r Z

g

π

=

根据分离因素可将离心机分为低速离心机，高速离心机和超高速离心机三类

分离速度:

()

22

18

P S L

s

L

d r

V

ρρω

μ

-

=

与颗粒直径、颗粒密度、液体密度和液体粘度有关

密度差越大，分离速度越大；密度差存在时，固体颗粒尺寸越大，越容易离心；粘度增大时，不容易离心；颗粒密度与液体密度差异小，固体颗粒不大，粘度很大时，增加离心力能提高离心速率

细胞破碎思考题

一、试述微生物细胞壁的组成和结构特点？

革兰氏阳性菌的细胞壁主要由肽聚糖层组成，细胞壁较厚，约15-50nm，肽聚糖含量占40%-90%

革兰氏阴性菌的细胞壁在肽聚糖层的外侧还有分别有脂蛋白和脂多糖及磷脂构成的两层外壁层，肽聚糖层约1.5-2.0nm，外壁层约8-10nm，肽聚糖含量占5%-10%

酵母的细胞壁由葡聚糖（30%-40%），甘露聚糖（30%）和蛋白质组成，比革兰氏阳性菌的细胞壁厚

霉菌由多聚糖（几丁质+葡聚糖）（80%-90%）构成

破碎难度霉菌＞酵母＞革兰氏阳性菌＞革兰氏阴性菌

二、常用微生物细胞破碎的方法有哪些？

机械法：珠磨法、X-Press法、超声破碎法和高压匀浆法

非机械法：溶酶法、化学法、渗透压法和冻结融化法

三、选择细胞破碎法的原则

一般原则

（1）、仅破坏或破碎目标产物的位置周围，当目标产物存在于细胞膜附近时，可采用较温和的方法，如酶溶法（包括自溶法），渗透压冲击法和冻结融化发等，当目标产物存在于细胞质内时，则需采用强烈的机械破碎法

（2）、选择性溶解目标产物，当目标产物处于与细胞膜或细胞壁结合的状态时，调节溶液pH值，离子强度或添加与目标产物具有亲和性的试剂如螯合剂，表面活性剂等，使目标产物容易溶解释放，同时，溶液性质应

使其他杂质不易溶出，另外，机械法和化学法并用可使操作条件更温和，在相同的目标产物释放率的情况下，降低细胞的破碎程度。

四、包含体概念，包含体分离和蛋白质复性常用工艺路线 包含体：外源基因表达的产物不能分泌到细胞外，而在细胞内凝聚成没有活性的固体颗粒，主要由蛋白质组成，一级结构正确，立体构型错误，没有活性 常用工艺路线：

细胞破碎——分离出包含体——溶解包含体——目标产物复原和复性——目标产物纯化——产品

包含体的分离可以由机械法和非机械法得到，通过机械破碎离心提取包含体加变性剂溶解包含体，最后除去变性剂复性，也可通过化学破碎溶解包含体，离心除去变性剂，使包含体复性

一、蛋白质沉淀的方法有哪些？

蛋白质沉淀常用的方法有：盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀及热沉淀法

二、盐析的原理是什么？影响因素有哪些？

水溶液中蛋白质溶解度一般在生理离子强度范围内（0.15-0.2mol/kg ）最大，低于或高于此范围溶解度降低，蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低发生沉淀的现象称为盐析。 蛋白质的盐析行为随蛋白质的相对分子质量和立体结构而已，不同蛋白质β值不同，K S 值随蛋白质相对分子质量的增大或分子不对称性的增强而增大，盐析沉淀结构不对称的高相对分子质量蛋白质所需的盐浓度较低，对特定蛋白质影响蛋白质盐析的主要因素有无机盐的种类，浓度，温度和pH 值 盐的种类影响K S 值，离子半径小而带电荷较多的阴离子盐析效果好

温度和pH 值影响β，在高离子强度溶液中，温度上升，有利于某些蛋白质失水，因此温度升高，蛋白质溶解度下降

pH 值接近蛋白质等电点有利于提高盐析效果

四、常用的有机溶剂沉淀剂有哪些？ 丙酮和乙醇

一、分配定律（分配系数概念）及其应用条件是什么？

在恒温恒压条件下，溶质在互不混溶的两相中达到平衡系数时，其在两相中的浓度之比为一常数，该常数称为分配系数，即

2

1C K C =

=

溶质在萃取相中的浓度溶质在萃余相中的浓度

上式应用条件：（1）稀溶液；（2）溶质对溶剂之间的互溶度没有影响；（3）溶质之间不发生缔合或解离

二、弱电解质在溶剂萃取两相中的分配平衡有何特点，pH 值如何影响弱酸、弱碱的萃取

弱电解质在水相中发生不完全解离，仅仅是游离酸或游离碱在两相产生分配平衡，而酸根或碱基不能进入有机相，所以萃取达到平衡状态时，一方面弱电解质在水相中达到解离平衡，另一方面，未解离的游离电解质在两相中达到分配平衡。对酸来说，越酸萃取效果越好，对碱来说越碱效果越好

三、化学萃取及其应用领域

化学萃取是利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现水溶性溶质向有机相的分配，主要用于一些氨基酸和极性较大的抗生素的萃取