生物分离工程2.doc

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1、【1】1、生物分离(bioseparation)的定义：生物加工过程（bioprocess）中目标产物的分离纯化过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等过程。2、生物分离的机理物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间物理、化学和生物性质的差别，利用能识别这些差别的分离介质和扩大这些差别的分离设备实行溶质间的分离或目标组分的纯化。性质不同的溶质在分离操作中具有不同的传质速率和（或）平衡状态，从而实行分离。3、从操作的角度可以将分离技术分为两类（填空）平衡分离法和差速分离法4、离心分离法的两种形式：差速离心分级，区带离心（密度梯度离心）5、介绍各种细胞壁的结构动物细胞：没有细胞壁植

2、物细胞：细胞壁主要为纤维素和果胶质构成革兰氏阳性菌：细胞壁外面主要有肽聚糖革兰氏阴性菌：肽聚糖的外侧还有脂蛋白、脂多糖酵母菌等：葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质构成。6、工业上常用离心机有管式和碟片式两大类，实验室常用的是离心管式离心机7、超声波破碎（是验室最常用的细胞破碎方法）【2】1、沉淀（precipitation）是利用某种沉淀剂或改变环境条件，使所需提取的物质或杂质在溶液中溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程,具有浓缩和分离双重作用。(构成成分复杂)2、沉淀法可以分为（1）盐析法；（2）等电点沉淀法；（3）有机溶剂沉淀法；（4）成盐沉淀法（5）高分子聚合物沉淀（6）表面活性剂沉

3、淀3、蛋白质溶液的稳定因素①溶质点在1-100nm范围这样的在热力学上是稳定的与溶剂分子碰撞势能不等于零，在介质中作布朗运动。②带同种电荷不易聚集③分散的溶质可与溶剂形成溶剂化层，有了溶剂化层相互不易靠拢。4、盐溶与盐析及它们的原理定义：（1）向蛋白质水溶液中逐渐加入电解质时，开始阶段蛋白质的活度系数降低，并且蛋白质吸附盐离子后，带电表层使蛋白质分子间相互排斥，而蛋白质与水分子间的作用加强因而蛋白质的溶解度增大这种现象称为盐溶（salting-in）（2）随着盐离子浓度的增大，蛋白质表面的双电层厚度降低，静电排斥作用减弱，同时，由于盐离子的水化作用使蛋白质表面疏水区附近的水化层脱

4、离蛋白质，使得疏水区暴露，增大了蛋白质之间的疏水相互作用，发生聚集而沉淀称为盐析（salting-out）原理：（1）“盐溶”现象(salt-in)—低盐浓度下，增加蛋白质分子间静电斥力，蛋白质溶解度增大。（2）“盐析”现象(salt-out)—高盐浓度下，中和电荷、破坏水化膜，蛋白质溶解度随之下降。5、蛋白质盐析最常用的盐是什么,它可以通过那三种方式加入到溶液中∮常用的有(NH4)2SO4、Na2SO4、K3PO4、MgSO4、NaH2PO4等；∮以(NH4)2SO4最为常用。硫酸铵的加入有以下几种方法：1）加入固体盐法用于要求饱和度较高而不增大溶液体积的情况；工业上常采用这种

5、方法，加入速度不能太快，应分批加入，并充分搅拌，使其完全溶解和防止局部浓度过高；2）加入饱和溶液法用于要求饱和度不高而原来溶液体积不大的情况；它可防止局部过浓，但加量较多时，料液会被稀释。3）透析平衡法先将盐析的样品装于透析袋中，然后浸入饱和硫酸铵中进行透析，袋内饱和度逐渐提高，达到设定浓度后，目的蛋白析出。该法优点在于硫酸铵浓度变化有连续性，盐析效果好，但程序烦琐，故多用于结晶。6、有机溶剂沉淀法的原理是什么？常用的有机溶剂有哪些？加入溶剂后会使系统的介电常数减小，因而在不同的蛋白质粒子的表面上具有相反电性离子基团之间的吸引力增加，促使它们聚集沉淀出来，近年来研究认为，有机溶剂

6、破坏某种键使空间结构发生改变，结果疏水基团暴露于表面与有机溶剂形成疏水层从而使蛋白沉淀。乙醇：沉析作用强，挥发性适中，无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉析，介电常数是24；丙酮：沉析作用更强，用量省，但毒性大，应用范围不广，介电常数是22；甲醇：沉析作用较强，对蛋白质变性作用弱，毒性大，应用范围不广，介电常数是33。注：60%乙醇的介电常数是48，水的介电常数是80沉淀作用：丙酮>乙醇>甲醇7、什么叫等电点沉淀？在低的离子强度下，调pH至等电点，使蛋白质所带净电荷为零，降低了静电斥力，而疏水力能使分子间相互吸引，形成沉淀的操作称为等电点沉淀【3】1、萃取（extract

7、ion）利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法称为萃取2、反萃取(Backextraction)当萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下步分离操作，往往需要将目标产物转移到水相。这种调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作称为反萃取。3、物理萃取、化学萃取溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。例如，用乙酸丁酯萃取青霉素。物理萃取广泛应用于石油化工、抗生素及天然植物中有效成分的提取过程化学萃取：用脂溶