生物分离与纯化技术复习重点

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⑶等密度离心法 最大的梯度密度大于密度最大的沉降样品 使各组分沉降到其平衡的密度区,长时间,高速度

11、离心分离的常用设备类型及特点?

⑴根据其离心力大小,可分为低速离心机、高速离心机和超离心机;⑵按型式可分为管式、碟片式等;⑶按作用原理不同可分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。⑷按出渣方式可分为人工间歇出渣和自动出渣等方式。 第三章

15、常用细胞破碎的方法 分 类 机械法 高压匀浆法 超声破碎法 X-press法 非机械法 酶溶法 化学渗透法 渗透压法 冻结融化法 干燥法 液体剪切作用 液体剪切作用 固体剪切作用 酶分解作用 改变细胞膜的渗透性 渗透压剧烈改变 反复冻结-融化 改变细胞膜渗透性 珠磨法 作 用 机 理 固体剪切作用 适 应 性 可达较高破碎率,可较大规模操作,大分子目的产物易失活,浆液分离困难 可达较高破碎率,可大规模操作,不适合丝状菌和革兰氏阳性菌 对酵母菌效果较差,破碎过程升温剧烈,不适合大规模操作 破碎率高,活性保留率高,对冷冻敏感目的产物不适合 具有高度专一性,条件温和,浆液易分离,溶酶价格高,通用性差 具一定选择性,浆液易分离,但释放率较低,通用性差 破碎率较低,常与其他方法结合使用 破碎率较低,不适合对冷冻敏感目的产物 条件变化剧烈,易引起大分子物质失活 16、沉析分离的依据是什么?

通过加入某种试剂或改变溶液条件,使目标产物以固体形式从溶液中沉降析出的分离纯化技术。 17、盐析法的原理是什么?

在高浓度中性盐存在的情况下,蛋白质等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析18、影响盐析的因素有哪些?

⑴蛋白质浓度的影响⑵离子强度和离子类型的影响⑶pH的影响⑷温度的影响 20、常用的蛋白质沉淀方法有哪些?

⑴盐析法⑵有机溶剂沉淀法⑶等电点沉淀法⑷选择性变性沉淀法⑸有机聚合物沉淀

21、有机溶剂沉淀法的原理和特点?

作用机理:(1)降低水溶液的介电常数,使溶质溶解度降低; (2)破坏大分子周围水膜,使溶解度降低。

利用不同蛋白质在不同浓度的有机溶剂中的溶解度不同而使蛋白质分离的方法,称为有机溶剂沉淀法。经常使用的有机溶剂是乙醇和丙酮。

原理:有机溶剂加入使溶液介电常数减小,溶质之间静电作用增加。 有机溶剂破坏溶质的水化层,使溶质间的作用力增加。

优点:比盐析法析出的沉淀容易过滤或离心分离,分辨力比盐析法好,溶剂也容易除去。

缺点:有机溶剂沉淀法易使蛋白质和酶变性,所以操作必须在低温条件下进行。 蛋白质和酶沉淀分离后,应立即用水或缓冲液溶解,以降低有机溶剂浓度,避免变性。 成本较高,有一定的危险性。

22、等电点沉析原理和特点?

利用蛋白质在等电点时溶解度最低以及不同的蛋白质具有不同等电点一这特性,对蛋白质进行分离纯化的方法称为等电点沉淀法。

沉淀机理:空间位置排斥效应。试剂溶解度大,在水中占据大部分空间,将需沉淀物相互靠近,增加碰撞机率。

优点:(1)操作条件温和,不易引起变性; (2)具有极高的沉淀效率; (3)沉淀后多聚物容易除去。 应用:沉淀分离细菌,病毒蛋白。

原理:两性电解质处于等电点时,分子表面净电荷为0,双电层和水化膜结构被破坏,溶解度降低。 特点:等电点沉淀法只适用在等电点时溶解度很低的两性生化物质 23、有机聚合物沉析原理和特点?

利用生物大分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。P52 24、结晶操作的原理是什么?

⑴当溶液处于过饱和状态时,分子间的分散或排斥作用小于分子间的相互吸引作用。 ⑵结晶是一个以过饱和度为推动力的质量与能量的传递过程。 25、过饱和溶液形成的方法有哪些? ⑴将热饱和溶液冷却 ⑵将部分溶剂蒸发 ⑶化学反应结晶 ⑷解析法

27、结晶操作中3个主要过程的特点? 过饱和溶液的形成

晶核的形成:晶核是在过饱和溶液中最先析出的微小颗粒。 晶核的大小通常在几个纳米到几十个纳米。

晶体的生长:溶液主体的溶质传递到晶体表面,溶质进入适当的晶格位置,结晶产生的热量传导到溶液中 第四章

29、色谱分离技术的概念

利用不同组分在固定相和流动相中的物理化学性质的差别,使各组分在两相中以不同的速率移动而进一步分离的技术。

30、色谱分离系统的组成

色谱分离系统包括两个相:固定相,流动相。

31、色谱分离技术的分类

⑴根据分离时一次进样量的多少分类 分析规模(小于10mg) 半制备规模(10~50mg) 制备规模(0.1~10g) 生产规模(>10g)

⑵根据流动相的相态不同分类 气相色谱—以气体作流动相 液相色谱—以液体作流动相

超临界流体色谱—流动相是在接近它的临界温度和压力下工作的液体

⑶根据固定相的附着方式分类:

纸色谱—液体固定相涂在纸上

薄层色谱—固定相涂敷在玻璃或金属板上 柱色谱—固定相装在圆柱管中 ⑷按分离机理不同分类 吸附色谱法 分配色谱法 离子交换色谱法 凝胶色谱法 亲和色谱法

⑸根据操作压力的不同分类 低压色谱:操作压力<0.5MPa 中压色谱:操作压力0.5~4.0MPa 高压色谱:操作压力4.0~40MPa

26、稳定、亚稳定和不稳定区溶液的特征?

稳定区——溶液稳定。

亚稳定区——加入晶核,晶体成长 不稳定区——溶液自发形成结晶

32、色谱法的特点

⑴分离效率高 ⑵灵敏度高 ⑶分析速度快⑷应用范围广 缺点:处理量小;操作周期长;不能连续操作。 33、吸附色谱分离技术的要点 吸附法的关键是选择吸附剂和展开剂 34、离子交换树脂的基本结构

⑴三维空间网状骨架⑵骨架上连接官能团⑶官能团携带相反电荷的离子 35、离子交换树脂的分离原理 36、离子交换树脂分离的工艺过程 ⑴离子交换树脂的选择 ⑵离子交换树脂的预处理 ⑶离子交换操作条件的选择 ⑷离子交换过程 ⑸洗脱过程 ⑹树脂的再生 ⑺树脂交换操作

第五章 1、过滤技术的概念及过滤的原理

概念:过滤技术是将固体颗粒与液体进行分离的一种技术,是溶解物与不容物的分离。 原理:利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子,进行固液分离的方法称为过滤 (推动力:重力、压力和离心力) 2、过滤的目的:

获得清净的液体产品,也可能是为了得到固体产品 3、过滤分类:

按料液流动方向:常规过滤、错流过滤 按操作压力:常压过滤、减压过滤和加压过滤 按过滤方式:表面过滤和深层过滤 4、过滤的介质

过滤的介质应由惰性材料制成;耐酸耐碱耐热适用于各种溶液的过滤;过滤阻力小,滤速快,反复利用,易清洗;具有足够的机械强度,廉价易得 5、常用的过滤介质:

滤纸、脱脂棉、织物介质、微孔滤膜等 6、过滤装置

普通漏斗、垂熔玻璃滤器、砂滤棒、板框式压滤机、微孔滤膜过滤器 7、常用的过滤方法

①深层过滤(深层过滤有滤芯和滤膜两种)②筛式过滤(过滤分离取决于滤片基质孔径的大小)③系列膜过滤(使用圆盘夹膜式滤器,依次降低所用膜的孔径) 8、影响过滤的因素

①混合物中悬浮微粒的性质和大小②混合液的黏度③操作条件④助滤剂的使用 9、膜分离技术的概念

是指利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜,以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程 10、膜的分类

按膜孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳米过滤膜

37、离子交换树脂的理化性能 1) 2) 3) 4) 5) 6)

交联度 (4%~14%) 交换容量 (3~6mmol/g)

粒度 (粒度越小,交换速率越快) 酸碱度 稳定性

膨胀度和机械强度

按膜的结构:对称性膜、不对称性膜 、复合膜 按材料分:无机材料膜、高分子合成聚合物膜 11、膜的性能

耐压、耐温、耐酸碱 性、化学相容性、生物相容性、低成本 12、膜分离技术的特点

①处理效率高、设备易于放大;②可在室温或低温操作③化学与机械强度小、减少失活 ④无相变、节能⑤选择性好、 可达到部分纯化目的⑥回收率较高 13、膜组件 的定义

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膜组件或膜装置 14、膜组件的形式

管式、螺旋卷式、毛细管式、中空纤维式、平板式 15、微滤技术的概念及原理

概念:利用辩分原理截留直径为0.05~10微米大小的粒子的膜分离技术

原理:利用微孔滤膜的筛分作用,在静压差推动下,将滤液中尺寸大于0.1~10微米的微生物粒子截留下来 ,以实现溶液的净化、分离和浓缩的技术。 16、微滤的操作方式 死端微滤和错流微滤 17、微滤膜的特性

①孔径的均一性②空隙率高③滤材薄 18、超滤的定义

凡是能截留相对分子质量在500以上的高分子的膜分离过程称为超滤 19、超滤的原理

膜表面无数微孔截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒从而达到分离的目的 20、超滤的特点和影响因素

特点:膜材料无毒无害 膜有较好的耐酸碱耐溶剂性能 低压操作 超滤装置无污染 成本低、回收率高 影响:溶质的分子性质、溶质的浓度、温度、压力 21 、超滤前的准备:

充分了解超滤膜的性能 、正确安装超滤装置、超滤膜清洗消毒处理后的检测、对加工溶液的要求、洗滤、超滤操作参数的优化、超滤膜的清洗储存(作为了解) 22 、超滤设备

搅拌式超滤、无搅拌式超滤、中空纤维超滤 23、透析技术

透析是一种扩散控制的,一浓度梯度为驱动力的分离方法。 24、反渗透技术

一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜一般称为理想的半透膜 分离技术类型 膜的形式 膜材料 操作压力 /MPa 反渗透 表面致密的非对称膜、复合膜等 纤维素、聚酰胺等 2~100 超滤 非对称膜,表面有微孔 聚丙烯腈、聚砜等 0.1~0.5 分子量大于500的大分子和细小胶体微粒 微孔过滤 微孔膜 纤维素、PVC等 0.01~0.2 分离的物质 分子量小于500的小分子物质 0.1~10μm的粒子

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