生物分離工程 試題 （ A ）卷

一、填充題（40分，每小題2分）

1. 生物產(chǎn)品的分離包括R ，I ，P 和P 。

2. 發(fā)酵液常用的固液分離方法有 和 等。

3. 離心設(shè)備從形式上可分為 ， ， 等型式。

4. 膜分離過程中所使用的膜，依據(jù)其膜特性（孔徑）不同可分為 ， 和 ；

5. 多糖基離子交換劑包括 和 兩大類。

6. 工業(yè)上常用的超濾裝置有 ， ， 和 。

7. 影響吸附的主要因素有 ， ， ， ， 和 。

8. 離子交換樹脂由 ， 和 組成。

9. 電泳用凝膠制備時，過硫酸銨的作用是 ；甲叉雙丙烯酰胺的作用是 ；TEMED的作用是 ；

10 影響鹽析的因素有 ， ， 和 ；

11.在結(jié)晶操作中，工業(yè)上常用的起晶方法有 ， 和 ；

12.簡單地說，離子交換過程實際上只有 ， 和 三個步驟；

13.在生物制品進行吸附或離子交換分離時，通常遵循Langmuir吸附方程，其形式為 ；

14. 反相高效液相色譜的固定相是 的，而流動相是 的；常用的固定相有 和 ；常用的流動相有 和 ；

15.超臨界流體的特點是與氣體有相似的 ，與液體有相似的 ；

16.離子交換樹脂的合成方法有 和 兩大類；

17.常用的化學細胞破碎方法有 ， ， ， 和 ；

18.等電聚焦電泳法分離不同蛋白質(zhì)的原理是依據(jù)其 的不同；

19.離子交換分離操作中，常用的洗脫方法有 和 ；

20. 晶體質(zhì)量主要指 ， 和 三個方面；

三.計算題（30分）

1、用醋酸戊酯從發(fā)酵液中萃取青霉素，已知發(fā)酵液中青霉素濃度為0.2Kg/m3，萃取平衡常數(shù)為K=40，處理能力為H=0.5m3/h，萃取溶劑流量為L=0.03m3/h，若要產(chǎn)品收率達96%，試計算理論上所需萃取級數(shù)？（10分）

2、應用離子交換樹脂作為吸附劑分離抗菌素，飽和吸附量為0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干樹脂）；當抗菌素濃度為0.02Kg/m3時，吸附量為0.04Kg/Kg；假定此吸附屬于Langmuir等溫吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3時的吸附量（10分）

3、一種耐鹽細胞其能積累細胞內(nèi)低分子量鹵化物，適應高滲透壓，能在含有0.32mol/LNaCl, 0.02mol/LMgCl2 ,

0.015mol/LCaCl2, 0.01mol/LFeCl3 的培養(yǎng)基這培養(yǎng)，當其從含鹽量高的培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)移至清水中，在數(shù)分鐘內(nèi)能將胞內(nèi)產(chǎn)物釋放出來，試估計細胞膜所受滲透壓的大小。（設(shè)操作溫度為25℃）（10分）

答案

1、 Removal of insolubles, Isolation, Purification, Polishing

2、 離心，過濾

3、 管式，套筒式，碟片式

4、 微濾膜，超濾膜，納濾膜，反滲透膜

5、 葡聚糖離子交換劑，離子交換纖維素

6、 板式，管式，螺旋卷式，中空纖維式

7、 吸附劑的性質(zhì)，吸附質(zhì)的性質(zhì)，溫度，溶液pH值，鹽濃度，吸附物濃度和吸附劑用量

8、 載體，活性基團，可交換離子

9、 引發(fā)劑，交聯(lián)劑，增速劑

10、 溶質(zhì)種類，溶質(zhì)濃度，pH值，溫度，

11、 自然起晶法，刺激起晶法，晶種起晶法

12、 外部擴散，內(nèi)部擴散，化學交換反應

13、 Q＝q0C/(k+C)

14、 非極性，極性，C18，C8，甲醇，乙睛

15、 粘度（擴散系數(shù)），密度

16、 共聚（加聚），均聚（縮聚）

17、 滲透壓沖擊，增溶法，脂溶法，酶消化法，堿處理法

18、 等電點（pI）

19、 pH梯度，離子強度（鹽）梯度

20、 晶體大小，晶體性狀，晶體純度

一、 討論題

1、

請結(jié)合圖示簡述凝膠排阻色譜（分子篩）的分離原理

答：凝膠排阻色譜的分離介質(zhì)（填料）具有均勻的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其分離原理是具 有 不同分子量的溶質(zhì)分子，在流經(jīng)柱床是，由于大分子難以進入凝膠內(nèi)部，而從凝膠顆粒之間流出，保留時間短；而小分子溶質(zhì)可以進入凝膠內(nèi)部，由于凝膠多孔結(jié)構(gòu)的阻滯作用，流經(jīng)體積變大，保留時間延長。這樣，分子量不同的溶質(zhì)分子得以分離。

2、

繪制結(jié)晶過程中飽和曲線和過飽和曲線圖，并簡述其意義

答：結(jié)晶過程中的飽和溫度曲線和不飽和溫度曲線的簡圖如右圖所示：

S-S曲線為飽和溫度曲線，在其下方為穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域溶液為不飽和溶液，不會自發(fā)結(jié)晶；

T-T曲線為過飽和溫度曲線，在其上方為不穩(wěn)定區(qū)，能夠自發(fā)形成結(jié)晶；

S-S曲線和T-T曲線之間為亞穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域，溶液為過飽和溶液，但若無晶種存在，也不能自發(fā)形成晶體；

3、何謂親和吸附，有何特點？

答：親和吸附是吸附單元操作的一種，它是利用親和吸附劑與目標物之間的特殊的化學作用實現(xiàn)的高效分離手段。親和吸附劑的組成包括：惰性載體、手臂鏈、特異性親和配基。

親和吸附的特點是高效、簡便、適用范圍廣、分離速度快、條件溫和，但載體制備難度大，通用性差，成本較高。

4、簡述結(jié)晶過程中晶體形成的條件

答：結(jié)晶過程包括過飽和溶液的形成、晶核的形成及晶體的生長三個過程，其中溶液達到過飽和狀態(tài)是結(jié)晶的前提，過飽和度是結(jié)晶的推動力。

5、比較常規(guī)聚丙稀酰胺凝膠電泳與SDS PAGE的分離原理

答：常規(guī)聚丙烯酰胺凝膠電泳和SDS-PAGE均為凝膠電泳的一種。

聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白質(zhì)是依據(jù)其電荷（性質(zhì)、荷電量）、分子形狀和分子大?。ǚ肿恿浚┎町悓崿F(xiàn)分離的；

SDS-PAGE由于加入了SDS和強還原劑（DTT等），破壞了蛋白質(zhì)分子的高級（二級、三級、四級）結(jié)構(gòu)，并與蛋白質(zhì)形成荷大量負電荷的聚合物，消除了不同蛋白質(zhì)分子電荷及分子形狀差異，而僅將分子量差異作為分離依據(jù)，常用于測定未知蛋白質(zhì)的亞基分子量。

二、 計算題：

1、 解：由題設(shè)，可求出萃取系數(shù)E，即

根據(jù)

，得n＝4

2、 解：由題設(shè)，根據(jù)Langmuir吸附等溫式可求出K值，即：

則當料液含抗菌素0.2Kg/m3時的吸附量可計算如下：

3、 解：細胞所受滲透壓按照下式計算：Pout-Pin＝ -RTCi＝ －8.314×298×(0.32×2＋0.02×3＋0.015×3＋0.01×4)×103＝－1.94×106 Pa

南京工業(yè)大學 生物分離工程 試題 （ B ）卷

一、填充題（40分，每小題2分）

1. 生物產(chǎn)品的分離包括 ， ， 和 。

2. 發(fā)酵液常用的固液分離方法有: 和 等。

3. 離心設(shè)備從形式上可分為 ， ， 等型式。

4. 親和吸附原理包括 ， 和 三步。

5. 多糖基離子交換劑包括 和 兩大類。

6. 工業(yè)上常用的超濾裝置有 ， ， 和 。

7. 影響吸附的主要因素有 ， ， ， ， 和 。

8. 離子交換樹脂由 ， 和 組成。

9. 電泳用凝膠制備時，過硫酸銨的作用是 ；甲叉雙丙烯酰胺的作用是 ；TEMED的作用是 ；

10 影響鹽析的因素有 ， ， 和 ；

11.根據(jù)分離機理的不同，色譜法可分為 ， ， 和 。

12.鹽析實驗中用于關(guān)聯(lián)溶質(zhì)溶解度與鹽濃度的Cohn方程為 ；當 稱為Ks鹽析法；當 稱為β鹽析法。

13.過飽和溶液的形成方式有： ， ， ， 和 。

14. 蛋白質(zhì)分離常用的色譜法有 ， ， 和 。

15. 離子交換樹脂的合成方法有 和 兩大類；

16.離子交換分離操作中常用的洗脫方法有 和 。

17. SDS PAGE電泳制膠時，加入十二烷基磺酸鈉（SDS）的目的是消除各種待分離蛋白的 和 差異，而將 作為分離的依據(jù)。

18.工業(yè)上常用的起晶方法有 ， 和 。

19.高效液相色譜分離方法中，液-液色譜是以 作為流動相；以 作為固定相。

20. 常用的蛋白質(zhì)沉析方法有 ， 和 。

三.計算題（30分）

1. 用管式離心機從發(fā)酵液中分離大腸桿菌細胞，已知離心管的內(nèi)徑為0.15m，高0.8m，轉(zhuǎn)速為18,000 r/min，生產(chǎn)能力為Q=0.3m3/h。

求細胞的離心沉降速度V。（10分）

2. 應用離子交換樹脂作為吸附劑分離抗菌素，飽和吸附量為0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干樹脂）；當抗菌素濃度為0.02Kg/m3時，吸附量為0.04Kg/Kg；假定此吸附屬于Langmuir等溫吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3時的吸附量（10分）

3.用醋酸戊酯從發(fā)酵液中萃取青霉素，已知發(fā)酵液中青霉素濃度為0.2Kg/m3，萃取平衡常數(shù)為K=40，處理能力為H=0.5m3/h，萃取溶劑流量為L=0.03m3/h，若要產(chǎn)品收率達96%，試計算理論上所需萃取級數(shù)？（10分）

答案：

4、 Removal of insolubles, Isolation, Purification, Polishing

5、 離心，過濾

6、 管式，套筒式，碟片式

7、 吸附介質(zhì)的制備，吸附，洗脫

8、 葡聚糖離子交換劑，離子交換纖維素

9、 板式，管式，螺旋卷式，中空纖維式

10、 吸附劑的性質(zhì)，吸附質(zhì)的性質(zhì)，溫度，溶液pH值，鹽濃度，吸附物濃度和吸附劑用量

11、 載體，活性基團，可交換離子

12、 引發(fā)劑，交聯(lián)劑，增速劑

13、 溶質(zhì)種類，溶質(zhì)濃度，pH值，溫度，

14、 吸附色譜，分配色譜，離子交換色譜，凝膠色譜

15、 lgS＝β－KsI；保持體系溫度、pH值不變，僅改變?nèi)芤弘x子強度進行的鹽析操作；保持離子強度不變，改變溫度、pH值進行的鹽析操作；

16、 熱飽和溶液冷卻，蒸發(fā)溶劑，真空蒸發(fā)冷卻，化學反應結(jié)晶，鹽析

17、 金屬螯合色譜，共價色譜，離子交換色譜，疏水作用色譜

18、 共聚（加聚），均聚（縮聚）

19、 pH梯度，離子強度（鹽）梯度

20、 電荷，分子形狀，分子量

21、 自然起晶法，刺激起晶法，晶種起晶法

22、 液體，固定在固相載體表面的液體

23、 鹽析，等電點沉析，有機溶劑沉析

三、 討論題

1、 何謂超臨界流體萃取，并簡述其分離原理

答：超臨界流體萃取是利用超臨界流體具有的類似氣體的擴散系數(shù)，以及類似液體的密度（溶解能力強）的特點，利用超臨界流體為萃取劑進行的萃取單元操作。其特點是安全、無毒、產(chǎn)品分離簡單，但設(shè)備投資較大。

2、 何謂免疫親和層析，簡述親和免疫層析介質(zhì)的制備過程

答、免疫親和層析是利用親和技術(shù)和色譜分離集成產(chǎn)生的一種高效色譜分離技術(shù)，其分離原理是通過抗原-抗體之間特異性的相互作用，從而實現(xiàn)高效的分離。

層析介質(zhì)的制備過程包括：抗體的制備、抗體提取、載體活化，手臂鏈的連接、抗體的連接等步驟。

3、 簡述SDS PAGE電泳測定未知蛋白分子量的方法

答：SDS-PAGE是凝膠電泳的一種，其分離原理是基于不同分子量的蛋白質(zhì)（亞基）在電場中的遷移率不同，因此利用該技術(shù)測定未知蛋白質(zhì)（亞基）的分子量是十分方便的，具體的方法是利用標準分子量MARK，與樣品一同電泳，染色后根據(jù)標準分子MARK中已知分子量蛋白質(zhì)的遷移率與其分子量的對數(shù)值作圖，可得一標準曲線并擬合方程，再結(jié)合未知蛋白質(zhì)的遷移率即可計算得到大致的分子量。

4、 何謂等電點沉析法

答：蛋白質(zhì)再等電點下的溶解度最低，根據(jù)這一性質(zhì)，再溶液中加入一定比例的有機溶劑，破壞蛋白質(zhì)表面的水化層和雙電層，降低分子間斥力，加強了蛋白質(zhì)分子間的疏水相互作用，使得蛋白質(zhì)分子得以聚集成團沉淀下來。

5、繪制結(jié)晶過程中，飽和曲線和過飽和曲線圖，并簡述其意義

答：結(jié)晶過程中的飽和溫度曲線和不飽和溫度曲線的簡圖如右圖所示：

S-S曲線為飽和溫度曲線，在其下方為穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域溶液為不飽和溶液，不會自發(fā)結(jié)晶；

T-T曲線為過飽和溫度曲線，在其上方為不穩(wěn)定區(qū)，能夠自發(fā)形成結(jié)晶；

S-S曲線和T-T曲線之間為亞穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域，溶液為過飽和溶液，但若無晶種存在，也不能自發(fā)形成晶體；

四、 計算題：

1、 解：由題設(shè)，根據(jù)

＝2.038×10－9m/s

2、 解：由題設(shè)，根據(jù)Langmuir吸附等溫式可求出K值，即：

則當料液含抗菌素0.2Kg/m3時的吸附量可計算如下：

3、 解：由題設(shè)，可求出萃取系數(shù)E，即

根據(jù)

，取n＝4