生物分离工程期末复习

生物分离工程复习题第一章绪论简答题：1、简述生物分离技术的基本涵义及内容。答：基本涵义：生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。内容主要包括：离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀（析）分离、膜分离、层析（色谱）分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。2、物质分离的本质是有效识别混合物中不同溶质间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和扩大这些差别的分离设备实现溶质间的分离或目标组分的纯化。请从物质的理化性质和生物学性质几个方面简述生物活性物质分离纯化的主要原理。答：生物大分子分离纯化的主要原理是：1）根据分子形状和大小不同进行分离，如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等；2）根据分子电离性质（带电性）差异进行分离，如离子交换法、电泳法、等电聚焦法；3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分离，如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等；4）根据物质吸附性质的不同进行分离，如选择性吸附与吸附层析等；5）根据配体特异性进行分离，如亲和层析法等。填空题：1.为了提高最终产品的回收率：一是提高每一级的回收率，二是减少操作步骤。2、评价一个分离过程效率的三个主要标准是：①浓缩程度②分离纯化程度③回收率。判断并改错：原料目标产物的浓度越高，所需的能耗越高，回收成本越大。(×)改：原料目标产物的浓度越低。选择题：1.B可以提高总回收率。A.增加操作步骤B.减少操作步骤C.缩短操作时间D.降低每一步的收率2．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用（A）A、分离量大分辨率低的方法B、分离量小分辨率低的方法C、分离量小分辨率高的方法D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定第二章细胞分离与破碎概念题：过滤：是在某一支撑物上放多孔性过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒被截留，是固液分离的常用方法之一。离心过滤：使悬浮液在离心力作用下产生离心压力，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高。填空题：1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL越小，则细胞沉降速率越大。2.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主导作用。3.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，摩擦阻力的作用，当固体匀速下降时，三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。4.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。5.单从细胞直径的角度，细胞越小，所需的压力或剪切力越大，细胞越难破碎。判断并改错：在恒压过滤中，过滤速率会保持恒定。（×）改：不断下降。生长速率高的细胞比生长速率低的细胞更难破碎。(×)改：更易破碎。选择题：1、适合小量细胞破碎的方法是（B）A、高压匀浆法B.超声破碎法C.高速珠磨法D.高压挤压法2、丝状（团状）真菌适合采用（A）破碎。A、珠磨法B、高压匀浆法C、A与B联合D、A与B均不行3、撞击破碎法适用于（C）的回收。A、蛋白质B、细胞壁C、细胞器D、核酸4、以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（B）A.重力B.压力C.浮力D.阻力5、颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（A）A.越小B.越大C.不变D.无法确定6、碟片式离心机中碟形分离板的作用是；（D）。A、增大离心力，提高处理能力B、增大流体阻力，提高处理能力C、增大料液量，提高处理能力D、增大沉降面积，提高处理能力7、那种细胞破碎方法适用工业生产（A）A.高压匀浆B超声波破碎C.渗透压冲击法D.酶解法8、可压缩滤饼的平均比阻与压力之间的关系为：（C）。A、随压力提高而减小B、与压力无关C、随压力提高而增大D、与压力的倒数成正比9、重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。A.重力B.摩擦力C.静电力D.浮力10.过滤的透过推动力是D。A.渗透压B.电位差C.自由扩散D.压力差11.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。A.减轻浓度极化，增加凝胶层的厚度B.减轻浓度极化，降低凝胶层的厚度C.加重浓度极化，增加凝胶层的厚度D.加重浓度极化，降低凝胶层的厚度12.菌体和动植物细胞的重力沉降操作，采用D手段，可以提高沉降速度。A.调整pHB.加热C.降温D.加盐或絮状剂13.差速区带离心的密度梯度中最大密度B待分离的目标产物的密度。A.大于B.小于C.等于D.大于或等于14．基因工程药物分离纯化过程中，细胞收集常采用的方法（C）A．盐析B.超声波C.膜过滤D.层析15．高压匀浆法破碎细胞，不适用于（D）A.酵母菌B大肠杆菌C.巨大芽孢杆菌D.青霉16、目前在工业上应用最为广泛的细胞破碎方法有：（D）A、超声波法和化学法B、酶解法和干燥法C、冻融法和渗透压法D、高压匀浆法和珠磨法简答题：1、改善发酵液过滤特性的方法有哪些？加热；调pH值；加水稀释法；凝聚和絮凝；添加助滤剂。计算题：1、用管式离心机从发酵液中分离大肠杆菌细胞，已知离心管的内径为0.15m，高0.8m，转速为18,000r/min，生产能力为Q=0.3m3/h。求细胞的离心沉降速度Vg。解：由题设，根据2222)60/218000(15.08.0281.9)3600/3.0(2lRQgvg＝2.038×10－9m/s第三章初级分离概念题：凝聚：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。等电点沉淀法：蛋白质在等电点下的溶解度最低，根据这一性质，在溶液中加入一定比例的有机溶剂，破坏蛋白质表面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水相互作用，使得蛋白质分子得以聚集成团沉淀下来。有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，破坏蛋白质表面的水化层，降低溶液的介电常数，使溶质的溶解度降低而沉淀析出。盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，使原溶解的物质沉淀析出的分离技术。通常蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀。等电点：是两性物质在其质点的净电荷为零时介质的pH值,溶质净电荷为零，分子间排斥电位降低，吸引力增大，能相互聚集起来，沉淀析出，此时溶质的溶解度最低。填空题：1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围的水化层和双电层。2、.降低蛋白质周围的水化层和双电层厚度，可以破坏蛋白质溶液的稳定性，实现蛋白质沉淀。3、常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀，等电点沉淀，有机溶剂沉淀。4、8.Cohn方程中，Ks越大，β值越小，盐析效果越好。5.等电点沉淀的操作条件是低离子强度和pH=pI。6.有机溶剂沉淀时，蛋白质的相对分子质量越大，则有机溶剂用量越少；在溶液等电点附近，则溶剂用量越少。7.盐析常数Ks随蛋白质的相对分子量的增高或分子结构的不对称性而增加。判断题：1、当蛋白质周围双电层的ζ点位足够大时，静电排斥作用抵御蛋白质分子之间的分子间力，使蛋白质溶液处于稳定状态而难以沉淀。（√）2、无论是亲水性强，还是疏水性强的蛋白质均可采用等电点沉淀。（×）改：适用于疏水性强的蛋白质(酪蛋白)。选择题：1．盐析法沉淀蛋白质的原理是（B）A.降低蛋白质溶液的介电常数B.中和电荷，破坏水膜C.与蛋白质结合成不溶性蛋白D.调节蛋白质溶液pH到等电点2．从组织中提取酶时，最理想的结果是（C）A.蛋白产量最高B.酶活力单位数值很大C.比活力最高D.Km最小3、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4、下列电解质的凝聚能力最强的为：（A）。A、Al2(SO4)3•18H2OB、MgSO4•7H2OC、FeCl3•6H2OD、NaCl5、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6、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是：（C）。A、过滤B、萃取C、离子交换D、蒸馏7、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B）A.酸性条件B碱性条件C.中性条件D.和溶液酸碱度无关8、将四环素粗品溶于pH2的水中，用氨水调pH4.5—4.6，28－30℃保温，即有四环素沉淀结晶析出。此沉淀方法称为（B）A、有机溶剂结晶法B、等电点法C、透析结晶法D、盐析结晶法9.在Cohn方程中，logS=β-KsI中，盐析常数Ks反映C对蛋白质溶解度的影响。A.操作温度B.pH值C.盐的种类D.离子强度10.在Cohn方程中，logS=β-KsI中，β常数反映B对蛋白质溶解度的影响。A.无机盐的种类B.pH值和温度C.pH值和盐的种类D.温度和离子强度11.蛋白质溶液的pH接近其等电点时，蛋白质的溶解度B。A.最大B.最小C.恒定D.零12.变性活化能A的蛋白质可利用热沉淀法分离。A.相差较大B.相差较小C.相同D.相反13.在相同的离子强度下，不同种类的盐对蛋白质盐析的效果不同，一般离子半径A效果好。A.小且带电荷较多的阴离子B.大且带电荷较多的阴离子C.小且带电荷较多的阳离子D.大且带电荷较多的阳离子14.盐析沉淀时，对A蛋白质所需的盐浓度低。A.结构不对称且高分子量的B.结构不对称且低分子量的C.结构对称且高分子量的D.结构对称且低分子量的15．盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。A.根据酶分子电荷性质的纯化方法B.调节酶溶解度的方法C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法D.根据酶分子专一性结合的纯化方法16．若两性物质结合了较多阳离子，则等电点pH会（A）A.升高B降低C.不变D.以上均有可能17．若两性物质结合了较多阴离子，则等电点pH会（B）A.升高B降低C.不变D.以上均有可能18、关于蛋白质盐析的说法，哪个是不正确的：（C）A、不同蛋白质，盐析沉淀所需的盐饱和度不同B、同一蛋白质浓度不同，沉淀所需的盐的饱和度不同C、温度升高，盐析作用强，故温度越高越好D、pH=pI时，盐析的效果较好第四章膜分离概念题：反渗透：只有溶剂能通过渗透膜的两侧，在高浓度的一侧施加压力使之大于渗透压，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到浓缩，这种操作成为反渗透。膜分离操作中的浓度极化（浓差极化）：在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化。填空题：1.反渗透中，溶质浓度越高，渗透压越大，则施加的压力越大。2.不对称膜主要由起膜分离作用的表面活性层和起支撑强化作用的惰性层构成。3．工业上常用的超滤装置有（板式），（管式），（螺旋卷式）和（中空纤维式）。选择题：1、非对称膜的支撑层（C）。A、与分离层材料不同B、影响膜的分离性能C、只起支撑作用D、与分离层孔径相同2、在超滤过程中，主要的推动力是：(C)。A、浓度差B、电势差C、压力D、重力3、在分子质量相同时，下列哪种分子的截留率最低。(C)。A、球形分子B、有支链的分子C、呈线状的分子D、上述三种分子的截留率相同4、电渗析采用的膜材料为：（C）。A、亲水性膜B、疏水性膜C、离子交换膜D、透析膜5、常用于海水和苦咸水淡化的膜分离技术是（D）。A、透析B、微滤C、超滤D、电渗析6、超滤膜通常不以其孔径大小作为指标，而以截留分子量作为指标。所谓“分子量截留值”是指阻留率达（B）的最小被截留物质的分子量。A80%以上B90%以上C70%以上D95%以上7.膜分离是利用具有一定D特性的过滤介质进行物质的分离过程。A.扩散B.吸附C.溶解D.选择性透过8.反渗透分离的对象主要是A。A.离子B.大分子C.蛋白质D.细胞9.超滤膜主要用于D分离。A.菌体B.细胞C.微颗粒D.不含固形物的料液10.微滤主要用于A分离。A.悬浮物B.不含固形物的料液C.电解质溶质D.小分子溶质溶液11.透析主要用于D。