时间。
(e) 清洗操作之后的目标产物洗脱过程亦采用固定床方式。 第七章 液相色谱 复习题
1.色谱方法共分几类?常用的蛋白质分离方法有哪些?并简述其原理 吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 凝胶色谱 2.何为理论塔板高度和理论塔板数?如何计算?
N?5.54(?RW1/2)2N?16(?RW)2
3.简述高效反相液相色谱的工作原理? 4.试分析HPLC和HIC技术的异同 5.什么是色谱分离技术?
色谱技术是一组相关分离方法的总称,色谱柱的一般结构含有固定相(多孔介质)和流动相,根据物质在两相间的分配行为不同(由于亲和力差异),经过多次分配(吸附-解吸-吸附-解吸?),达到分离的目的。
8.吸附色谱及其分类和基本原理
固定相: 颗粒状的基质。表面上有许许多多的吸附位点。可通过静电引力、范德华力与蛋白质、核酸等结合。并且由于各种欲分离物质结构不同,吸附力强弱不同。 流动相:一般为液体。可解吸附。不同吸附力的物质解吸附快慢不同。 过程:吸附、解吸附、再吸附的连续过程。
简言之:欲分离的物质,依据它们结构的差异性或分配系数的不同而被分离。 9.什么是分配色谱?
利用溶质在固定相和流动相之间的分配系数不同而分离的方法 10.离子交换色谱的分类及应用 柱状和薄板状 1.制备软水、纯水
2.制备、纯化生物大分子物质,是蛋白质、肽和核酸等生物产物的主要纯化手段 3.测定物质pI
11.常用的离子交换树脂类型有哪些?如何制备? 离子交换纤维素 葡聚糖离子交换树脂
共聚(加聚)法:指具有一个或一个以上双键的单体为原料,在分散相中进行聚合,无水产生。
均聚(缩聚)法:基于缩合反应的聚合过程,有水产生。 苯乙烯型离子交换树脂
将苯乙烯和二乙烯苯在水相中以明胶作为分散剂,以过氧苯甲酰作为引发剂,在适宜的温度下(85℃左右)进行悬浮聚合;
将上述共聚物在有机溶剂(如二氯乙烷)中溶胀,以浓硫酸或氯磺酸进行磺化,磺酸基可连在苯乙烯或二乙烯苯环上;
酚醛型树脂 以弱酸122树脂为例,它由水杨酸、苯酚和甲醛缩聚而成。先将水杨酸和甲醛在盐酸催化下,缩合得线状结构;然后在碱性下,加入苯酚和甲醛作为交联剂,在一定温度下进行反应。若在透平油中加少量油酸钠作为分散剂进行反应可制成球形树脂。 12.离子交换树脂的分类?其主要的理化性质有哪些? 13.凝胶色谱的分离原理及分类 1.葡聚糖凝胶 2.琼脂糖凝胶
14.离子交换及疏水作用色谱的原理
离子交换色谱通常是在一根充填有离子交换树脂的色谱柱中进行。含有待分离的离子的混合液通过离子交换柱时,各种离子即与离子交换剂上的带电部位竞争性结合。由于离子交换剂对各种离子和离子化合物亲和力不同,故可以将混合离子分开。
高浓度盐溶液中,亲水性较强的物质,分子内部的疏水基团外露,便可与疏水的固定相以疏水作用力相结合(吸附)。由于这种作用力大小不同,可以通过改变极性流动相的离子强度(由高到低)使其依次解吸附。
即高浓度的盐溶液可将吸附力弱(小)(极性大)的物质先洗脱下来,而低浓度的盐则使吸附力强(大)(极性小)的物质被后洗脱下来。 15.高效液相色谱的分离原理及应用 16.蛋白质分离的常用色谱方法有哪些? 免疫亲和色谱, 疏水色谱 离子交换色谱
17.用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求,主要有哪几类? 要求:良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨率越高
葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、纤维素和亲水性聚乙烯等,其他还有硅胶和可控孔玻璃 第八章 亲和色谱 复习题 1.什么是亲和作用?
生物物质,特别是酶和抗体等蛋白质,具有识别特定物质并与该物质的分子相结合的能力。这种识别并结合的能力具有排他性,即生物分子能够区分结构和性质非常相近的其他分子,选择性地与其中某一种分子相结合。生物间的这种特异性相互作用称为生物亲和作用(bioaffinity)或简称亲和作用 2.亲和作用的本质包括哪些方面?
1.静电作用 2.氢键 3.疏水性相互作用 4.配位键 5.弱共价键 3.影响亲和作用的因素?
离子强度 pH 温度 离液离子 螯合剂 4.亲和色谱的原理是什么?
亲和色谱是利用亲和吸附作用分离纯化生物物质的液相色谱法。亲和色谱的固定相是键合亲和配基的亲和吸附介质(亲和吸附剂),流动相为液体。由于目标产物基于生物亲和作用吸附在固定相上,具有高度的选择性。 5.亲和色谱的配基有哪些? ① 酶的抑制剂 ② 抗体 ③ A蛋白
④ 凝集素 ⑤ 辅酶和磷酸腺苷 ⑥ 色素配基 ⑦ 过渡金属离子 ⑧ 组氨酸 ⑨ 肝素
6.亲和色谱的应用有那些方面?
1. t-PA的纯化—酶的抑制剂为亲和配基 2.干扰素的纯化—免疫亲和色谱 3.脱氢酶的纯化—色素亲和色谱
.4淀粉酶抑制剂的纯化—固定化金属离子亲和色谱 5.基因重组融合蛋白的纯化 7.亲和膜色谱的原理和特点
亲和配基固定在膜孔表面,流体在对流透过膜的过程中目标蛋白质与配基接触而被吸附。 亲和膜色谱的优点
无内扩散传质阻力,仅存在表面液膜传质能力,由于传质能力小,吸附速度快,达到吸附平衡所需时间短,配基利用率高;
设备体积小,压降小,流速快,配基用量低; 微孔膜介质种类多,价格便宜。 5.亲和膜色谱的缺点
从分离效率的角度,因膜的厚度(柱高)很小(一般为10~100μm).理论板数很低,吸附和清洗效率低。
膜的污染和膜孔的堵塞使操作速度、吸附效率和亲和膜的寿命下降。 8.除亲和色谱外,其他亲和分离技术有哪些?
亲和错流过滤 亲和双水相分配 亲和反胶团萃取 亲和沉淀 第九章 电泳和电色谱 复习题 电泳的定义
电泳是荷电溶质(电解质)或粒子在电场作用下发生定向泳动现象。电泳分离是利用荷电溶质在电场中泳动速度的差别进行分离的方法。 电泳的基本原理
蛋白质、核酸、多糖等常以颗粒分散在溶液中,它们的净电荷取决于介质的H+浓度或与其它大分子的相互作用。
带电粒子在电场中的迁移方式主要依据分子尺寸大小和形状、分子所带电荷或分子的生物学与化学特性。 电泳技术的分类
根据载体:纸电泳、膜电泳、凝胶电泳 根据电场强度:常压电泳(600V以下)、高压电泳(600V以上) 根据电场方向:平板电泳、垂直板电泳
依据电泳原理,现有三种形式的电泳分离系统
(1)移动界面电泳(moving boundary electrophoresis) (2)区带电泳(zone electrophoresis )
(3)稳态电泳(steady state electrophoresis ) 常用的凝胶电泳技术有哪些? 区带电泳中的常用技术
载体电泳:粉末电泳、纸电泳、凝胶电泳、聚焦电泳 无载体电泳:自由电泳、毛细管电泳 聚丙稀酰胺凝胶电泳与SDS-PAGE的异同 琼脂糖电泳的特点及其应用
(1)琼脂糖凝胶孔径较大,0.075%琼脂糖的孔径为800nm,可以分析百万道尔顿分子量的大分子,但分辨率较凝胶电泳低。
(2)机械强度高:可以在浓度1%以下使用; (3)无毒;
(4)染色、脱色程序简单,背景色较低; (5)热可逆性;
(6)生物中性:一般不与生物材料结合; (7)电内渗(EEO)大:对于对流电泳有益。 等电聚焦电泳的基本原理
载体两性电解质pH梯度等电聚焦就是在支持介质中加入载体两性电解质,通以直流电后在两极之间形成稳定、连续和线性的pH梯度,当带电的蛋白质分子进入该体系时,便会产生移动,并聚集于相当于其等电点的位置。 二维电泳的概念及其特点
二维电泳(two-dimensional electrophoresis)同时利用分子尺寸和等电点这两种性质的差别进行蛋白质等生物大分子的分离,即将普通凝胶电泳和IEF相结合,使溶质在二维平面上得到分离。
可分离等电点相差小于0.01个pH单位的蛋白质,分离度极高。
第十章 结晶 复习题 结晶操作的原理是什么? 饱和溶液和过饱和溶液的概念
饱和溶液:当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时,该溶液称为饱和溶液;
过饱和溶液:溶质浓度超过饱和溶解度时,该溶液称之为过饱和溶液; 凯尔文公式的内容和意义是什么?
溶质溶解度与温度、溶质分散度(晶体大小)有关。
c2?M11ln2?(?)c1RT?r2r1
C2---小晶体的溶解度; C1---普通晶体的溶解度 σ---晶体与溶液间的表面张力; ρ---晶体密度
γ2---小晶体的半径; γ1---普通晶体半径 R---气体常数; T---绝对温度 结晶的一般步骤是什么? (1)过饱和溶液的形成 (2)晶核的形成 (2)晶体生长
过饱和溶液形成的方法有哪些?
(1)热饱和溶液冷却(等溶剂结晶) (2)部分溶剂蒸发法(等温结晶法) (3)真空蒸发冷却法 (4)化学反应结晶
绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线,并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。 常用的工业起晶方法有哪些?
自然起晶法、 刺激起晶法和 晶种起晶法。 重结晶的概念
重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同,将晶体用合适的溶剂再次结晶,以获得高纯度的晶体的操作。 第十一章 干燥 复习题 1.什么是干燥?
干燥是利用热能加热物料,使物料中水分蒸发而干燥或者用冷冻法使水分结冰后升华而除去的单元操作;通常是生物产品分离的最后一步;是生物产物成品化前的最后下游加工过程。 2.干燥的基本流程是什么?
1.预热阶段 物料温度上升,时间很短,计算时可不考虑 2.恒速干燥阶段 物料温度不变
3.降速干燥阶段 温度再次上升 干燥曲线 3.物料中所含水分的种类有哪些?除去的难易程度如何? (1)化学结合水
水分与物料的离子型结合和结晶型分子结合(结晶水),结晶水的脱除必将引起晶体的崩溃;
(2)物化结合水
包括吸附、渗透和结构水分,其中吸附水分结合力最强; (3)机械结合水
毛细管水、湿润水分、孔隙水份
其中,结合水(包括细胞含水、纤维束含水以及毛细管水)较难以除去;而非结合水(物料表面的湿润水分和孔隙水份)较容易除去。 4.平衡水分和自由水分的概念? (1)平衡水分:
当一种物料与一定温度及湿度的空气接触时,物料势必会放出或吸收一定量的水分,物料的含水量会趋于一定值。此时,物料的含水量称为该空气状态下的平衡水分。
平衡水分代表物料在一定空气状态下的干燥极限,即用热空气干燥法,平衡水分是不能去除的
(2)自由水分
在干燥过程中能够除去的水分,是物料中超出平衡水分的部分
5.了解干燥曲线,并结合干燥速率曲线说明什么是恒速干燥阶段?什么是降速干燥阶段? 6.常用的干燥设备有哪些
1. 盘架干燥器2. 冷冻干燥器3.传送带式干燥器4.转筒干燥器5. 气流干燥器6. 流化床干燥器7. 喷雾干燥器8. 红外干燥器9. 微波干燥器 《生物分离工程》综合题库 一、名词解释
差速分离:是利用外力驱动迁移产生的速度差进行分离的方法。 离心:是利用离心机旋转时产生的强大离心力对大小、形状和密度不同的混合物进行分离的一种方法。
沉淀:是指当悬浮液静置时,密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉,这一过程成为沉降。
反萃取:调节水相条件,将目标产物从有机相转入水相的萃取操作。
吸附:吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,其富集在吸附剂表面的过程。 盐析:在高浓度的中性盐存在下,蛋白质(酶)等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低,产生沉淀的过程。
膜组件:由膜、固定膜的支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元称为膜组件或膜装置。 膜:在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质,把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。
膜分离:利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
膜的浓度极化: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。
胶团:是表面活性剂在水溶液中形成的一种聚集体。
反胶团:是分散于连续有机相中、由表面活性剂所形成的稳定的纳米尺度的聚集体。 结晶:是从液相或气相生成形状一定、分子(或原子、离子)有规则排列的晶体的现象。 重结晶:利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同,将晶体用合适的溶剂再次结晶,以获得高纯度的晶体的操作。
晶体生长:在过饱和溶液中已有晶核形成或加入晶种后,以过饱和度为推动力,晶核或晶种将长大,这种现象。
反相液相色谱:利用表面非极性的反相介质为固定相,极性有机溶剂的水溶液为流动相,是根据溶质极性(疏水性)的差别进行分离纯化的洗脱色谱法。