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生物工程下游技术复习题

第一章绪论

生物下游加工过程的几个阶段

预处理和固液分离, 提取（初步分离）, 精制（高度纯化）, 成品制作. 评价分离效果的重要参数:纯度，回收率，浓缩率。

第二章发酵液预处理和固液分离

主要名词：凝聚、絮凝

凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；

絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。1.改变发酵液过滤特性的方法

调酸（等电点），热处理，电解质处理，添加凝聚剂，添加表面活性物质，添加反应剂冷冻-解冻，添加助滤剂

2.发酵液的相对纯化

（1）高价无机离子的去除方法

（2）杂蛋白的去除方法

沉淀法，变性法，吸附法。

3常用的固液分离方法：

重力沉降，浮选，旋液分离，介质过滤，离心。

（1）离心

离心机种类：碟片式。管式。倾析式。

（2）过滤（澄清过滤，滤饼过滤）

过滤机种类：按推动力分为4种重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤。

板框压滤机，真空转鼓过滤机

第三章细胞破碎和包涵体复性

细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理

方法：珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。

高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。不适用范围：易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性菌，含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）

珠磨法固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难

高压匀浆法液体剪切作用可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌

超声破碎法液体剪切作用对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作X-press法固体剪切作用破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合

酶溶法酶分解作用具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法改变细胞膜的渗透性具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其他方法结合使用

冻结融化法反复冻结-融化破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物

干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起大分子物质失活

第四章沉淀法

1.蛋白质的表面特征

蛋白质组成

20种氨基酸构成的两性高分子电解质，包括疏水性氨基酸和亲水性氨基酸

蛋白质折叠趋势

疏水性氨基酸：向内部折叠的趋势

亲水性氨基酸：分布于蛋白质外表面的趋势

结果

在蛋白质三维结构中仍会有部分疏水性氨基酸残基暴露于表面，在蛋白质表面形成一定的疏水区

蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成荷电区、亲水区和疏水区构成。

蛋白质的溶解行为是一个独特的性质，由其组成、构象以及分子周围的环境所决定。

一般而言，小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。

2.盐析法的原理和影响因素

防止蛋白质凝聚沉淀的屏障

⑴蛋白质周围的水化层可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液。

⑵蛋白质分子间静电排斥作用。（存在双电层）

盐析类型（Ks盐析、β盐析）

定义：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为“盐析”。

盐溶：低盐情况，盐离子强度的增高，蛋白质溶解度增大。

盐析：高盐，盐离子强度增加，蛋白质溶解度减小。

盐析法原理：形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，排斥作用减弱而能相互靠拢，聚集起来。中性盐的亲水性比蛋白质大，使蛋白质脱去了水化膜，使其沉淀

㏒S= β－ＫsＩ

式中S——蛋白质的溶解度，g/L;

I－一离子强度等于I=1/2∑mizi2;

mi——离子i的摩尔浓度；

Zi——所带电荷；

β——常数，与盐的种类无关，但与温度、pH和蛋白质种类有关;

Ks——盐析常数，与温度和PH无关，但与蛋白质和盐的种类有关。

⑴在一定的pH值及温度条件下，改变盐的浓度（即离子强度）达到沉淀的目的，称为“Ｋs”分级盐析法。（Ks盐析：固定pH, 温度，改变盐浓度）

⑵在一定的离子强度下，改变溶液的pH值及温度，达到沉淀的目的，称为“β”分级盐析法。（β盐析：固定离子强度，改变pH及温度。）

3.有机溶剂沉淀的基本原理和影响因素

定义向水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出的分离纯化方法。

原理1）加入有机溶剂后，会使水溶液的介电常数降低，导致蛋白质分子之间的静电引力增加，从而使蛋白质发生聚集沉淀。2）由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同时从蛋白质分子周围的水化层中夺走了水分子，破坏了蛋白质分子的水膜，

因而发生沉淀作用。

影响因素：温度，pH值，样品浓度，中性盐浓度，某些金属离子。

主要名词：盐溶、盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀、聚合物沉淀

4.了解其他几种沉淀法

第五章萃取

主要名词：萃取、浸取、有机溶剂萃取、双水相萃取、反胶团和反胶团萃取、超临界流体和超临界流体萃取

1.萃取相关的几个参数

萃取因素E

VF——料液体积；Vs——萃取剂的体积；C1——溶质在萃取液的浓度；C2——溶质在萃余相的浓度；K——表观分配系数

萃余率：

理论收率：

洁霉素在20℃和pH10.0时分配系数（丁醇/水）为18。用等量的丁醇萃取料液中的洁霉素，计算可得理论收率

E=18*1/1=18

理论收率：94.7%

若改用1/3体积丁醇萃取，

理论收率：

2.工业萃取方式

单级萃取

多级萃取过程、计算

经一级萃取后，未被萃取的分率φ1为

经二级萃取后

经n级萃取后，未被萃取的分率为

产物收率为：

红霉素在pH 9.8时的分配系数（醋酸丁酯/水）为44.5，若用1/2体积的醋酸丁酯进行单级萃取，则：

理论收率

若用1/2体积的醋酸丁酯进行二级错流萃取，则

理论收率

n级萃取后，萃余率为：

理论收率为

青霉素在0℃和pH2.5时的分配系数（醋酸丁酯/水）为35，若用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取，

则：

n=2，理论收率

改为二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯，则

2.双水相萃取

（1）常用双水相体系（无毒）

聚乙二醇－葡聚糖

聚乙二醇－无机盐系统

（2）影响因素：与相体积无关，只取决于被分离物质本身的表面性质、温度和特定的双水相体系的性质。

3.反胶团萃取

构成与机理、应用

反胶团:是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发的向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。

萃取机理：三步传质过程：

①通过表面液膜扩散，从水相到达相界面；

②在相界面处溶质进入反胶团；

③含溶质的反胶团扩散进入有机相。

反萃操作中溶质亦经历相似的过程，只是方向相反，在界面处溶质从反胶团释放出来。

主要影响因素：水相的pH值；盐离子的种类和浓度；温度；蛋白质的分子量和浓度表面活性剂

应用：分离蛋白质或酶；分离氨基酸；分离抗生素；分离核酸；用于蛋白质复性

4.超临界流体萃取

定义：萃取技术，又称压力流体萃取、超临界气体萃取、临界溶剂萃取等，是利用处于临界压力和临界温度以上的一些溶剂流体所具有特异增加物质溶解能力来进行分离纯化的技术。

（2）萃取原理：在超临界状态下，超临界流体具有很好的流动性和渗透性，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的。

（3）SC-CO2萃取的优点：

(1) 临界条件温和(Tc=31.06℃Pc=7.2MPa) ，可以在35～40℃的条件下进行提取,防止热敏性物质的变质和挥发性物质的逸散。

(2)在CO2气体笼罩下进行萃取,萃取过程中不发生化学反应;又由于完全隔绝了空气中的氧,因此,萃取物不会因氧化或化学变化而变质。

(3)由于CO2无味、无臭、无毒、不可燃、价格便宜、纯度高、容易获得,使用相对安全。

(4) CO2容易提纯与分离的,因此萃取物几乎无溶剂残留,也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。

(5) CO2扩散系数大而粘度小,大大节省了萃取时间,萃取效率高。

缺点：设备投资大。

第六章膜分离

主要名词：反渗透、水通量、截留率、截断分子量、浓差极化

1.膜的分类：按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜

按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜

按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜

多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤膜，后者反渗透膜、渗透蒸发

2.膜的分离机理

孔模型：以压力为推动力的膜分离技术，按不同孔径来选择分离溶液中所含的微粒或大分子，比膜孔径小的物质和溶剂（水）一起透过膜而较大的物质则被截留

溶解－扩散模型：在推动力作用下，渗透物质先溶解进入膜的上游侧，然后扩散至膜的下游侧，扩散是控制步骤。例如气体的渗透分离过程中，推动力是膜两侧渗透物质的分压差

优先吸附－毛细管流动模型：由于膜表面对渗透物的优先吸附作用，在膜的上游侧表面形成一层该物质富集的吸附液体层。然后，在压力作用下通过膜的毛细管，连续进入产品溶液中。

3.膜的性能参数（了解）

影响截留率的因素分子形状：线状分子易透过，线球；

吸附作用：溶质吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直径

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

为浓度极化或浓差极化

4.膜污染及处理方法:

类型：沉淀污染吸附污染生物污染

处理：物理方法：等压冲洗；反冲洗；脉冲流动；超声波

化学方法：化学清洗剂（稀碱、稀酸、酶、表面活性剂、络合物和氧化剂等）

5.主要的几种膜分离过程和应用

微孔过滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、渗析(D)、电渗析(ED)、液膜(LM)及渗透蒸发( PV)等

6.工业中常用的膜组件类型

工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。

管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。

7.液膜的组成和机理

组成：外相、膜相、内相

（1）无载体液膜的分离机理①选择性渗透：分离物在液膜中的溶解度差异

②化学反应：为提高富集的效果, 可使待富集成分在内水相发生化学反应以降低其浓度, 促使迁移不断进行。③萃取和吸附

（2）有载体液膜的分离机理——“载体输送”

第七章色谱分离

1.色谱分类

两相分子的聚集状态分：液相，气相，超临界流体色谱

固定相的形状分：柱色谱纸色谱薄层色谱

按分离机制分：分配色谱：利用分配系数的不同

吸附色谱：利用物理吸附性能的差异

离子交换色谱：利用离子交换原理

空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同

2.凝胶色谱：分离机理、分配系数的讨论、应用（主要：脱盐、分离、测分子量）

定义：以多孔性凝胶填料为固定相，按分子大小顺序分离样品中各个组分的液相色谱方法

分离机理：小分子量的化合物可以进入孔中，滞留时间长；大分子量的化合物不能进入孔中，直接随流动相流出。

分子大小介于二者之间的分子在流动中部分渗透，渗透的程度取决于它们分子的大小，流出的时间介于二者之间 .

分配系数：Ve = V o + KdVi

Kd = (Ve-V o) / Vi

当分子的Kd＝0时，Ve＝Vo即该分子被完全排阻于凝胶颗粒之外，全部分布于流动相里，固定相里分布为零（A);

当分子的Kd＝1时，Ve＝V o+Vi即该分子完全不被排阻，均匀的分布在流动相和固定相里，两相比值为1(C)；

当0 < Kd <1时，Ve = V o + Kd*Vi即表明分子受到部分排阻(B)。

3.分配色谱机理（正相色谱和反相色谱）

定义：是基于样品分子在包覆于惰性载体（基质）上的固定相液体和流动相液体之间的分配平衡的色谱方法

正相HPLC

极性:固定相> 流动相

固定相- 极性强

流动相(己烷, 庚烷)- 极性弱

极性物质后出峰

反相HPLC

极性:固定相< 流动相

固定相- 极性弱

流动相(甲醇, 乙腈等)- 极性强

极性小物质后出峰

4.离子交换色谱：离子交换树脂的组成；应用

机理：树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的离子及被测组分的离子进行可逆交换而分离。

组成：骨架功能基团活性离子（或可交换离子）

应用：

软水制备：

利用钠型阳离子交换树脂去除水中的钙、镁离子。

2RSO3Na+ Ca2+X 2RSO3Ca2++Na2X

分离纯化——氨基酸制备

无盐水制备无盐水制备是利用氢型阳离子交换树脂和羟型阴离子交换树脂的组合以除去水中所有的离子，其反应式如下

6.亲和色谱：影响亲和作用的因素；洗脱方式；了解常用的亲和配基

影响因素：离子强度PH 抑制氢键形成的物质温度液体离子螯合剂

亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度会减弱或完全破坏亲和作用；

亲和作用主要源于氢键作用,提高离子强度也会降低或消除氢键作用；

当亲和结合作用主要源于疏水性相互作用，增大离子强度则可提高亲和结合作用；

亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度会减弱或完全破坏亲和作用；

亲和作用主要源于氢键作用,提高离子强度也会降低或消除氢键作用；

当亲和结合作用主要源于疏水性相互作用，增大离子强度则可提高亲和结合作用；

洗脱方式：

特异性洗脱：利用洗脱液中的物质与待分离物质或与配体的亲和特性而将待分离物质从亲和吸附剂上洗脱下来。

非特异性洗脱：通过改变洗脱缓冲液pH、离子强度、温度等条件，降低待分离物质与配体

的亲和力而将待分离物质洗脱下来。

第八章电泳

1.电泳的分类

分离原理：移动界面电泳区带电泳稳态电泳

支持介质：纸电泳醋酸纤维薄膜电泳琼脂凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳

SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳

支持介质形状：薄层电泳、板电泳、柱电泳等

用途：分析电泳、制备电泳、定量免疫电泳、连续制备电泳等

2.SDS-PAGE的基本原理及测定分子量的方法

基本原理：聚丙烯酰胺凝胶系统中加入SDS，SDS与蛋白质结合后使蛋白质－SDS复合物上带有大量的负电荷，使各种蛋白质分子本身的电荷完全被SDS掩盖。这样就消除了各种蛋白质本身电荷上的差异。蛋白质电泳迁移率取决于其分子量，而与形状及所带电荷无关测定分子量的方法：样品处理：在沸水浴中煮3～5 min，使SDS与蛋白质充分结合，以使蛋白质完全变性和解聚，并形成棒状结构。短轴一定，长轴长度正比于P分子量。加样。电泳过程中分子迁移的规律，小分子走在前头，大分子滞后。染色脱色。在一定的凝胶浓度下，多肽链分子量的对数与多肽链的相对迁移率成线性关系，所以可以通过标准曲线求未知多肽链分子量。

3.双向电泳的构成

原理：第一向进行等电聚焦，蛋白质沿pH梯度分离，至各自的等电点；随后，再沿垂直的方向进行分子量的分离。第一向：等电聚焦电泳第二向：SDS-PAGE

双向电泳后的凝胶经染色后蛋白呈现二维分布图：水平方向反映出蛋白在pI上的差异，垂直方向反映出它们在分子量上的差别。

生物工程下游技术

生物工程下游技术生物工程下游技术的定义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。实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。 1.生化工程分离技术预处理结晶干燥离心法：离心过滤、离心沉降、超离心萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换膜分离：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗透 2.生物物质常用的分离技术氨基酸：结晶和离子交换法蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳糖类：吸附层析脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析 3. 生物分离方法的选择与评价原则：步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理 4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。 5.分离因子：分离因子又称分离系数。产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。 6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：

生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。 1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ 2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？ 3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？ 4 现代生物分离工程研究方向有哪些特点？ 5 分离纯化指标有哪些? 简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。（2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。（3）如味精生产，利用等电点沉淀法提取谷氨酸，一般蛋白质也在酸性范围达到等电点；膜分离中可通过调整pH 值改变易吸附分子的电荷性质，减少膜堵塞和膜污染；此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在特定pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤进行。第二章 1.预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率： ⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。 ⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。 ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）； 2.预处理的方法凝聚和絮凝加热法调节悬浮液的pH值杂蛋白的去处高价无机离子的去处助滤剂反应剂 3凝聚与絮凝：.凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大体积以便固液分离。凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。

生物技术制药试卷A-答案

生物技术制药试卷A 一、名词解释：（本题共10小题，每小题5分，共计50分） 1、生物药物：是指利用各种生物材料，综合采用各种生物技术的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。 2、抗生素：由微生物产生，在低浓度下能杀灭和抑制病原体，但对宿主不会产生严重的副作用的物质，或使用化学方法半合成的衍生物和全合成的仿制品。广义的抗生素还包括一些抗肿瘤药、杀虫剂和除草剂。 3、补料分批发酵：是指将种子接入发酵反应器进行培养，经过一段时间之后，间歇式地、或者连续地补加新鲜培养基，使菌体进一步生长的方法。 4、限制性内切酶：生物体内能识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶。它是可以将外来的DNA切断的酶，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA 分子内部进行的，故名限制性内切酶。 5、载体：将外源目的DNA导入受体细胞，并能自我复制和增殖的工具。 6、转化细胞系：正常细胞经过某个转化过程，失去正常细胞的特点而获得无限增殖能力的细胞系。 7、微载体培养：将细胞吸附于微载体表面，再在培养液中进行悬浮培养，使细胞在微载体表面生长成单层的方法称为微载体培养法。 8、毛状根：受到发根农杆菌感染后形成的根组织，易于培养，改变了植物的次生代谢。毛状根生长快速和次级代谢产物含量高，特别适用于从木本植物和难于培养的植物中得到较高含量的次级代谢产物。

9、气升式反应器：没有搅拌，气体通过喷管进入剪切力更小，主要用于悬浮细胞的分批式培养，近年开发用于贴壁细胞的微载体培养，并进行半连续、连续和灌流式培养。 10. 酶固定化：指经物理或化学方法处理，使酶（细胞）限制或固定于特定空间位置，使之不但能连续发挥催化作用，而且反应后酶又可以反复利用的技术。二、简答题（本题共5小题，每小题8分，共40分） 1. 简述生物药物新药的研发流程。答：新药研究和开发的主要过程： (1)确定研究计划； (2) 准备候选菌株； (3) 选择合适药理模型初筛（摇瓶）、复筛（小型发酵）体外试验、细胞试验； (4) 提纯有效成分进行化学分析； (5) 精制样品（中型发酵）； (6) 临床前Ⅱ期(Preclinical Ⅱ) ； (7) Ⅰ期临床(Preclinical I)； (8) Ⅱ期临床(Preclinical Ⅱ)； (9) Ⅲ期临床(Preclinical Ⅲ)； (10) 注册申请上市、试生产； (11) 售后监测(Post－marketing surveillance)。 2.简述生物药物的优点和缺点。答：生物药物是指利用各种生物材料，综合采用各种生物技术的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。优点：

生物工程下游技术知识要点(总复习)

第三章发酵液预处理与固液分离 1.加水稀释法（稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量） 1.降低液体黏度 2.加热法 2.调整PH （如利用蛋白质的等电点） 3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。过滤特性改变凝聚值越小，凝聚能力就越强絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。混凝：包括上述两种法。 4.加入助滤剂（最常见的是硅藻土） 5.加入反应剂 1. Ca 2+ : 加草酸钠除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐 1.沉淀法 2.杂蛋白的除去： 2.变性法（有加热法，调PH ，加酒精，丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。） 3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去) 1.离心公式：Q=v ω2Z g d v L S ?-=μ ρρ18)(2 固液分离手段 θπctg r r g n Z )(323132-= 2.过滤（1）板框过滤机（适合固体含量在１％—１０％的悬浮液的分离）（２）真空转鼓过滤机（适合固体含量大于１０％）（３）硅藻土过滤机（适合固体含量小于０．１％）

第五章细胞破壁细胞破壁１．破壁法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠，英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨，研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞，使细胞破碎。（2 ）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。是大规模细胞破碎的常用法。（3）超声破碎法（适合实验室用）（4 ）酶溶法1 .外加酶法 2. 自溶法（1）加热法（2）干燥法（5）化学渗透法 2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数破碎后用染色的法把破碎的细胞与未受损的细胞分开。即可直接计算破碎率。（2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量来估算破碎率。（3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性增加第五章．溶剂萃取与浸取一、溶剂萃取过程的理论基础： ——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。 1．萃取溶剂的选择根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂为萃取溶剂。好的溶剂应满足以下要求： ①萃取容量大，单位体积萃取溶剂能萃取大量产物； ②选择性好，只萃取产物而不萃取杂物； ③有利于相的分散和两相分离，与被萃取相互溶度小，且粘度小，界面传力小 ④易回收和再生； ⑤化学致定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； ⑥经济性好，价廉易得； ⑦安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。

6705生物工程下游技术

省高等教育自学考试大纲课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705 第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术是对于由生物界自然产生的生物体或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称为下游工程或下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”畴。主要研究的是物质分离的方法原理及相关的仪器设备。生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。二、课程目标与基本要求通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握以下基本知识点： 1.生物工程下游技术的研究对象和发展历程 2.下游技术的理论基础 3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法和设备 4.溶剂萃取和浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等主要分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习了解各种分离方法的原理，适用围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中可以选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。三、与本专业其他课程的关系本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术对各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微

生物工程下游技术习题题目练习

生物工程下游技术复习题第一章绪论生物下游加工过程的几个阶段预处理和固液分离, 提取（初步分离）, 精制（高度纯化）, 成品制作. 评价分离效果的重要参数:纯度，回收率，浓缩率。

第二章发酵液预处理和固液分离主要名词：凝聚、絮凝凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。1.改变发酵液过滤特性的方法调酸（等电点），热处理，电解质处理，添加凝聚剂，添加表面活性物质，添加反应剂冷冻-解冻，添加助滤剂 2.发酵液的相对纯化（1）高价无机离子的去除方法（2）杂蛋白的去除方法沉淀法，变性法，吸附法。 3常用的固液分离方法：重力沉降，浮选，旋液分离，介质过滤，离心。（1）离心离心机种类：碟片式。管式。倾析式。（2）过滤（澄清过滤，滤饼过滤）过滤机种类：按推动力分为4种重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤。板框压滤机，真空转鼓过滤机第三章细胞破碎和包涵体复性细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理

方法：珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。不适用范围：易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性菌，含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）珠磨法固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难高压匀浆法液体剪切作用可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌超声破碎法液体剪切作用对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作X-press法固体剪切作用破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合酶溶法酶分解作用具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法改变细胞膜的渗透性具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其他方法结合使用冻结融化法反复冻结-融化破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起大分子物质失活第四章沉淀法 1.蛋白质的表面特征蛋白质组成 20种氨基酸构成的两性高分子电解质，包括疏水性氨基酸和亲水性氨基酸蛋白质折叠趋势疏水性氨基酸：向内部折叠的趋势亲水性氨基酸：分布于蛋白质外表面的趋势结果在蛋白质三维结构中仍会有部分疏水性氨基酸残基暴露于表面，在蛋白质表面形成一定的疏水区

【生物工程】下游技术实验报告

华南师范大学实验报告学生姓名：黎嘉俊学号：008 专业：生物工程年级、班级：10工程一班课程名称：生物工程下游技术实验实验项目：黑曲霉β-D甘露聚糖酶的纯化实验类型：□验证□设计□综合实验时间：2013年9月17日实验指导老师：江学文实验评分：一．实验目的 < 1、粗酶的制备 2、硫酸铵分级沉淀 3、透析袋的处理方法和使用二．原理 1、盐析原理：中性盐浓度增高到一定数值时，使水活度降低，进而导致蛋白质分子表面电荷逐渐被中和，水化层逐渐被破坏，最终引起蛋白质分子间相互聚集并从溶液中析出。 2、透析袋脱盐：酸性β-甘露聚糖相对分子质量为39000和40000，选择MWCO（切割分子量或截留分子量）14000的透析袋，透过掉分子量小于1000的蛋白质；并借助分子扩散脱盐。三．实验试剂和器材纱布1卷、脱脂棉1包、琼脂条1包、透析袋MWCO（分子量）7000 [ 四．实验步骤

1、将黑曲霉菌株斜面接种三角瓶固体发酵培养基,℃恒温培养 72 h。 2、称取10克发酵麸曲，加100毫升的醋酸缓冲液，温度℃，转速135rpm，摇床摇60 min后，用￠15㎝滤纸过滤。 3、取滤液40毫升，在不断搅拌下分步加入（NH4）2SO4 克（待加入部分溶解后再加入剩余部分）。 4、置冰箱中5℃下静止沉淀过夜。 5、标准曲线的绘制：分别吸取%标准甘露糖溶液、、、、，分别定容至50ml。再分别吸取上述溶液各于试管中各加,5-二硝基水杨酸显色液（DNS试剂），煮沸5min（另作1管对照，取蒸馏水，加试剂，同样煮沸5min）。冷却后，用721型分光光度计在530nm波长下比色，记录各管的光密度值，以光密度作纵坐标，对应标准葡萄糖溶液含糖的毫克数为横坐标，绘制标准曲线。五．实验结果（ 0.1%标准甘露糖溶液体积/ml0246810 OD100.0970.4150.873 1.254 1.674 OD200.0970.4160.873 1.256 1.674 OD300.0970.4150.874 1.256 1.674 OD平均值00.0970.4153330.873333 1.255333 1.674 OD标准差000.0005770.0005770.0011550

生物工程下游技术知识要点(总复习)

第三章发酵液预处理与固液分离 1.加水稀释法（稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量） 1.降低液体黏度 2.加热法 2.调整PH （如利用蛋白质的等电点） 3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。过滤特性改变凝聚值越小，凝聚能力就越强絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。混凝：包括上述两种方法。 4.加入助滤剂（最常见的是硅藻土） 5.加入反应剂 1. Ca 2+ : 加草酸钠除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐 1.沉淀法 2.杂蛋白的除去： 2.变性法（有加热法，调PH ，加酒精，丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。） 3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去) 1.离心公式：Q=v ω2Z g d v L S ?-=μ ρρ18)(2 固液分离手段 θπctg r r g n Z )(323132-= 2.过滤（1）板框过滤机（适合固体含量在１％—１０％的悬浮液的分离）（２）真空转鼓过滤机（适合固体含量大于１０％）（３）硅藻土过滤机（适合固体含量小于０．１％）

第五章细胞破壁细胞破壁１．破壁方法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠，石英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨，研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞，使细胞破碎。（2 ）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。是大规模细胞破碎的常用方法。（3）超声破碎法（适合实验室用）（4 ）酶溶法 1 .外加酶法 2. 自溶法（1）加热法（2）干燥法（5）化学渗透法 2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数破碎后用染色的方法把破碎的细胞与未受损的细胞分开。即可直接计算破碎率。（2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量来估算破碎率。（3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性增加第五章．溶剂萃取与浸取一、溶剂萃取过程的理论基础： ——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。 1．萃取溶剂的选择根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂为萃取溶剂。好的溶剂应满足以下要求： ①萃取容量大，单位体积萃取溶剂能萃取大量产物； ②选择性好，只萃取产物而不萃取杂物； ③有利于相的分散和两相分离，与被萃取相互溶度小，且粘度小，界面传力小 ④易回收和再生； ⑤化学致定性好，不易分解，对设备腐蚀性小； ⑥经济性好，价廉易得； ⑦安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。

生物工程下游技术课后题

第一章 1.生物产品的哪些特性制约了下游技术的可选范围？ 1生物物料2产品稳定性、产品性质、产品共存物性质的要求。 2.生物工程下游技术分哪几个阶段？四个阶段：预处理；提取（初步分离）；精制（纯化）；成品制作。 3.生物工程下游技术的特点有哪些？快速分离、保证纯度、高选择性、分离步骤多、需要高度浓缩。 4.生物工程纯化过程选择依据有哪些？生产成本要低、工艺步骤要少、操作程序合理、适应产品的技术规格、生产要有规模、产品具有稳定性、环保和安全要求、生产方式。第二章下游技术的理论基础 1下游技术中都存在哪些过程？物理学过程；化学过程；生物学过程。 2下游技术中物理过程按物理化学原理有哪些分类？ @根据相性质分为：机械分离（非均相）：过滤、重大沉降、离心；传质分离（均相）：均相。 @物理化学原理：平衡分离：1.气体传质：吸收2.气液传质：精馏3.液液传质：萃取4.液固传质：浸取、结晶、吸附、离子交换、色谱分析 5.气固传质：干燥、吸附、升华；速率分离（差速分离）：1.膜分离：超滤、反渗透、电渗析2.均分离：电泳、磁泳、离心沉降。 3什么是对流传递扩散传递及扩散传递的重要性？对流传递是由流体的宏观运动引起；扩散传递分为分子传递（由分子的随机热运动引起）和涡流传递（由微团的脉动引起）尽管对流传质速度要扩散传质速度大很多，但在很多情况下，扩散传递都是非常重要的，特别是存在异相界面物质传递的情况下，物质在异相界面间境界膜中的扩散速率往往成为物质传递速率的限制性因素。 4生物反应器的放大原则？几何相似、恒定等体积功率放大、恒定传氧系数放大、恒定剪切力恒定叶端速度放大、恒定的混合时间放大。第三章发酵液的预处理1发酵液预处理的目的？固液分离（分离菌体及其它悬浮颗粒）、除去一些可溶性杂质、改变滤液的性质以利于后续的提取与精制。 2发酵液预处理的方法有哪些？并简述各种方法的原理特点和应用36 降低液体黏度（加水稀释法、加热法）、凝聚和絮凝法、调节PH法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法（加入反应剂）。 3发酵液进行过滤的目的是什么？影响发酵液过滤速度的因素有哪些？目的：以压力差为推动力，依靠过滤介质将固体和液体分离影响因素：1.从进料侧至过滤介质另一侧的压力降2.过滤面积3.滤饼阻力（厚度、颗粒大小）4.滤液黏度5.过滤介质和初始滤饼层的阻力。4发酵液过滤的方法有哪些？并简述各种方法的类型特点和应用39 方法：常压过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。 5如何进行过滤介质的选择和条件的优化？过滤介质除具有过滤作用外，还是滤饼的支撑物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。合理选择过滤介质取决于许多因素，其中过滤介质所能截留的固体粒子大小以及对滤液的透过性是过滤介质最主要的技术特性过滤介质种类1.织物介质：绵、丝、毛、麻等2.粒状介质：硅藻胶、活性炭、白土 3.多孔固体介质：多孔陶瓷、玻璃、塑料4.微孔纤维素和金属薄膜介质：醋酸纤维素过滤条件的优化：1.改善发酵液物理性质：降低滤饼比阻、降低发酵液黏度、降低固体浓度、热处理 2.改善设备结构：扩大设备尺寸、增加过滤面积。 6发酵液的构成？微生物（菌体）、残存的固体培养基、未被微生物完全利用的糖无机盐蛋白质以及微生物的各种代谢产物。 7发酵液特性有哪些？ 1目标产物浓度普遍较低，悬浮液中大部分是水2菌体细胞等固体粒子的性质差异较大，且具有一定的可压缩性3菌体细胞等悬浮颗粒小，其相对密度和液相相近4液相黏度大，多为非牛顿型流体5性质不稳定易随时间变化，如易受空气氧化微生物污染蛋白质酶水解等作用的影响。

生物工程下游技术

1.请描述生物工程下游技术的一般工艺流程，并分析各步可采用方法及其原理按生产过程分，下游技术工艺过程大致可分为4个阶段，即预处理、提取（初步分离）、精制（纯化）、成品制作。发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取→精制→成品制作加热过滤匀浆法离心沉淀(重)结晶浓缩调PH 离心研磨法双水相吸附离子交换干燥絮凝膜分离酶解法膜分离萃取色谱分离无菌加工超滤膜分离成型结晶（1）预处理和固液分离加热法：加热可降低液体黏度，只适用于产物对热较稳定的发酵液。在适当的温度和受热时间下可使菌体或蛋白质凝聚形成较大颗粒的凝聚物，改善发酵液固液分离特性。加热是蛋白质变性凝固的有效方法。调节PH法：PH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，调节PH可以改变菌体和蛋白质的带电性质，从而改变其过滤特性。蛋白质属于两性电解质，两性电解质在溶液中的PH处于等电点时分子表面净电荷为零，导致赖以稳定的双电层及水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加溶解度最小。因此，调节溶液的PH，可使蛋白质溶解度下降而析出，这是除去蛋白质的有效方法。改变PH，还能使蛋白质变性凝固。絮凝：在某些高分子絮凝剂的存在下。基于桥架的作用，使胶粒形成絮凝团的过程。（2）提取（初步分离）

沉淀：在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。原理：沉淀分离就是通过沉淀，在固-液分相后，除去留在液相或沉积在固相中的非必要成分。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，使其富集在吸附剂表面的过程。吸附的原理：固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。萃取：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技术。原理：利用各物质在不同溶剂中具有不同的溶解度的原理来达到将目标产物分离纯化的目的。超滤：超滤是利用膜的透过性能，在静压差的推动力作用下，达到分离离子、分子及其某种微粒目的的膜分离技术。原理：超滤是一种筛分过程，在一定的压力作用下，含有大小分子溶质的溶液流过超滤膜表面时，溶剂和小分子物质（如无机盐类）透过膜，作为透过液被收集起来；而大分子溶质（如有机胶体）则被膜截留而作为浓缩液被回收。结晶：将形成晶型物质的过程称为“结晶”。原理：通过结晶溶液中的大部分杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤即可得到纯度高的晶体。（3）精制（纯化）

生物工程下游技术

动物生物反应器专业：生物技术班级：093姓名：贺霞霞一、概述 1、生物反应器：生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。 2、内容：生物反应器听起来有些陌生，基本原理却相当简单。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化，变成我们能吸收的营养成分。生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能，设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。或者说，生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。生物反应器（bioreactor）经历了三个发展阶段：细菌、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注，是因为它克服了前两者的缺陷，即细胞基因工程产物往往不具备生物活性，必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物，而细胞基因工程又因为的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外，转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。其中，转基因动物乳腺生物反应器的研究最为引人注目。二、动物生物反应器的介绍 1、转基因动物与生物反应器

《生物工程下游技术实验》项目一

《生物工程下游技术实验》讲义实验项目一：“超氧化物歧化酶SOD的分离纯化技术” 实验一：植物超氧化物歧化酶（SOD）活性测量(6学时) 过程 1.每组30g绿豆,洗涤，蒸馏水浸泡过夜，倒去浸泡的水，加入300 ml蒸馏水液，匀浆机匀浆，二层纱布过滤，离心（3000 rpm）得清液，取少量清液进行SOD活性及蛋白质含量测量，计算材料中SOD总活性单位及比活性单位（units/mg Pr）。 2.所得清液测量其总体积，缓慢加入硫酸铵至35%饱和度（查一般实验手册,约 19.4g/100ml清液），5℃冰箱中静置备用下一实验。 SOD活性的测定：（二种方法取一种，本次实验用前者，要求理解后者的原理） ●邻苯三酚自氧化法：这是最简单的一种检测方法，但干扰因素较多。 ●NBT光化还原法：比较稳定，但受酚类物质干扰。一、利用连苯三酚自氧化测SOD活性的方法溶液配制： 1，连苯三酚：630 mg------→100 ml 10 mmol/L HCl (0.085 ml 36%的浓HCl ，用蒸馏水配成100 ml)。共配500ml. 2，pH 8.30 50 mmol/L Tric-HCl： A) 0.1 mol/L Tris: 12.114g-----1000 ml (储备液) B) 0.1 mol/L HCL: 浓盐酸稀释得到（8.5 ml 36%的浓HCl ，用蒸馏水配成1000 ml）(储备液) ●0.05mol/L pH 8.3: 500ml A+199ml B-------定容到1000ml.. 操作： 25?C，3 ml 50 mmol/L pH8.30 的Tric-HCL 缓冲液，加入10 μl 50 mmol/L 连苯三酚（具体加入量应每次测量前校正，加入的原则是使下面的A325变化控制在0.07 ／min左右），迅速摇匀，倒入光径1 cm的比色杯(应该用石英杯)中，每３０秒测一次Ａ３２５值，自氧化速率的变化（?Ａ）控制在0.07 ／min左右，加入酶液后再测连苯三酚自氧化速率的变化（?Ａ’），酶量的加入控制在使加样后的?Ａ’在0.035/min左右。（以上?Ａ?Ａ’的变化值不需特别严格，?Ａ只要控制在0.1以下0.04以上，?Ａ’变化在?Ａ的约一半左右即可）一个SOD活性单位（连苯三酚单位）：在以上条件下，加入酶如果在一分钟时间能抑制连苯三酚自氧化速率的一半，此时所加的酶量就为一个SOD的酶活性单位（unit，U）。

生物工程下游技术实验课程教学大纲

生物工程下游技术实验课程教学大纲课程名称：生物工程下游技术（Downstream Processing of Bioengineering）课程编码：1313083216 实验类别：专业课总学时数：46 实验时数：16 学分：2.5 开课单位：生命科学学院生物技术教研室适用专业：生物技术适用对象：本科（四年）一、课程的性质、类型、目的和任务本课程为生物技术专业本科生必修的专业课程。是非单独设课课程，在实验中要求： 1、在本实验课程中培养和提高学生运用生物分离技术的原理的能力。 2、掌握生物分离技术的基本方法和技能，培养学生正确记录实验数据和现象、正确处理实验数据和分析实验结果的能力。 3、培养学生严谨认真、实事求是的科学态度和良好的实验作风。 4、在教学中，教师要向学生讲明该实验课的性质、任务，并使学生明确实验课的地位和作用，提高学生学习的主动性。 5、学生实验前，必须预习实验内容，了解每个实验的目的、原理和方法。 6、实验过程中，要求学生操作要规范、做好实验原始记录、爱惜仪器、节约药品、遵守安全制度、使学生养成良好的实验习惯，树立良好的学风。 7、要求学生实验后按时完成实验报告。。二、本课程与其它课程的联系与分工本课程宜从三年级第二学期开始，以确保学生学习本课程具有所需要的数学、物理、化学、微生物学、酶工程、微生物工程、细胞工程等基础。三、课程内容及教学基本要求 [1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；实验一、大肠杆菌的超声波破碎细菌培养和收集[3]；细胞破碎[3]；细胞液分离[2] 实验二、氨基酸的吸附层析薄板制备[3]；点样[3]；展层[3]；显色[3]；测定Rf值[2] 实验三、蛋白质溶液的凝胶层析脱盐凝胶柱制备[3]；加样与洗脱[3]；检测[3] 实验四、有机溶剂萃取抗生素试剂配制[3]；化学效价测定[3]；标准曲线制备[3]

生物的制药工程的下游技术

一、概念 1、生物制药：是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液等，利用生物技术的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。 2、基因工程：是指在体外按既定的目的和方案，将一目的基因片段，与载体结合，构成DNA重组体，随即引入受体细胞中，随细胞繁殖而扩增，同时也可进行基因表达，产生特定的基因产物或新性状的遗传物质的技术。 3、载体：是携带外源DNA片段进入宿主细胞进行扩增和表达的工具，载体本质是DNA 。 4、质粒：是染色体外能自主复制的双链闭环DNA分子。 5、沉淀：是溶液中的溶质由液相变成固相析出的过程。 6、盐析：是一种根据蛋白质在高浓度盐溶液中的溶解度低的特点来分离蛋白质的方法。 7、等电点沉淀法：是利用蛋白质在等电点时溶解度最低而各种蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。 8、凝胶过滤层析：是以多孔性凝胶填料为固定相，按分子大小顺序分离样品中各个组分的液相色谱方法。 9、离子交换层析：带有不同电荷的物质，对层析柱中的离子交换剂亲和力不同，通达改变冲洗液的离子强度和pH值，将物质依次从层析柱中洗脱分离出来的方法。 10、亲和层析：就是根据生物大分特异性的分子识别建立的一种纯化方法 11、膜分离：在压力、电场或温差作用下，某些物质可以透过膜，而另些物质则被选择性的拦截，从而使溶液中不同组分，或混和气体的不同组分被分离,这种分子级的分离称为膜分离。 12、电泳：在直流电场中，带电粒子向带符号相反的电极移动的现象称为电泳。 13、分光光度技术：利用紫外光、可见光、红外光和激光等测定物质的吸收光谱，利用此吸收光谱对物质进行定性定量分析和物质结构分析的方法二、简答题 1、现代生物制药下游技术包括哪些内容 1.生物反应器及大规模细胞培养 2.生物细胞破碎技术 3.生物分子的分离纯化技术 4.生物分子含量检测技术 5.生物分子鉴定技术 6.生物分子活性检测技术 2、基因工程基本操作过程包括目的基因的制备、基因载体的选择、DNA重组、DNA重组体的转化、重组体的筛选和鉴定、外源基因的表达 3、生物化学样品制备特点 ⑴生物材料的组成极其复杂，常常包含有数百种乃至几千种化合物。 ⑵许多生物大分子在生物材料中的含量极微，分离纯化的步骤繁多，流程长。 ⑶许多生物大分子一旦离开了生物体内的环境时就极易失活，因此分离过程中如何防止其失活就是生物大分子提取制备最困难之处。 ⑷生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的，温度、pH值、离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响，很难准确估计和判断。 ⑸为保护所提取物质的生理活性及结构上的完整性，生化分离方法多采取温和的“多阶式”进行（常说逐层剥皮式）。常常少至几个多至几十个步骤，并不断变换各种分离方法，才能达到纯化目的 4、生化分离制备实验设计基本思路 ⑴确定要制备的生物大分子的目的和要求，是进行科研、开发还是要发现新的物质。 ⑵建立相应的可靠的分析测定方法，这是制备生物大分子的关键。 ⑶通过文献调研和预备性实验，掌握生物大分子目的产物的物理化学性质。 ⑷生物材料的破碎和预处理。 ⑸分离纯化方案的选择和探索，这是最困难的过程。 ⑹生物大分子制备物的均一性（即纯度）的鉴定，要求达到一维电泳一条带，二维电泳一个点，或HPLC和毛细管电泳都是一个峰。 ⑺产物的浓缩，干燥和保存。 5、蛋白质盐析的原理及优缺点原理：蛋白质是由疏水性氨基酸和亲水性氨基酸组成的，在水中蛋白质折叠后，由亲水性氨基酸与周围的水分子形成水化膜，因此，蛋白质在水溶液中的溶解度是由它周围亲水基团与水形成水化膜的程度，以及蛋白质

生物工程下游技术教学大纲

生物工程下游技术教学大纲(生物技术及应用专业适用) 辽宁农业职业技术学院 2007年2月

第一部分生物工程下游技术教学基本要求一、课程的性质、地位及任务生物工程下游技术是在生物工程的基础上建立起来的，酶工程、基因工程、细胞工程等技术在社会生活中已经发挥了巨大的作用，生物产品的种类及应用也得到了前所未有的发展，如何进一步使这些生物制品更好的服务于社会，主要取决于生产的规模和提取技术的深化。该课程以细胞的扩大、目标产物的分离纯化、目标产物的分析检测为主线。让学生了解细胞的扩大和目标产物的分离纯化的方法和手段，掌握基本的操作方法。提高学生独立思考问题、分析问题的能力，为全面提高学生的素质服务。二、课程教学的基本要求 1、初步掌握生物反应器的特点及分类，掌握生物反应器优化的原则。 2、初步掌握动植物细胞大规模培养的方法和专用的生物反应器类型 3、掌握细胞破碎、蛋白质复性和固液分离的原理和方法。 4、掌握膜分离技术的原理，掌握膜分离技术。 5、掌握线性色谱与非线性色谱分离和纯化理论与技术。 6、掌握凝聚过滤与离子交换层析介质的主要品种。 7、掌握有机高分子基质与无机基质高效液相色谱填料结构特征与类型。 8、掌握电泳分离技术的原理与应用。 9、掌握蛋白质分析检测技术与质量控制方法。

说明本大纲是根据2005级三年制生物技术及应用专业教学计划而制订的。生物工程下游技术为生物技术及应用专业的主干课之一，是生化工程、微生物工程、细胞工程、生物工程的延续，在教学内容上要求注重理论知识的实用性、针对性、体现前沿性。本课程的教学任务在于使学生掌握细胞大规模培养的方法，目标产物的分离与纯化技术原理与相关操作，同时适当介绍当前生物工程发展的最新概况与应用前景。为从事相关工作奠定基础。本课程以课堂理论教学和实验、两种形式进行教学，其中理论教学34学时，实验46学时，共计80学时，理论与实验分别安排在第二、三学期进行。执行本大纲时应注意的若干问题如下： 1、根据高职教育的特点，课堂讲授注意少而精，强调理论的应用性，并做到学以致用。 2、本课程涉及植物学、动物学、微生物学、植物组织培养学、动、植物生理生化、生物工程学等多门科学，实践性强，教学难度较大。这样在理论讲授时应注意采用启发式、讨论式、案例教学、问题情境法等多种有效的教学方法，并充分有效利用现代教育技术手段，做到深入浅出，直观易懂，以加深学生对教学内容的理解和消化，对于前沿性问题开设专题讨论，使学生融入教学中调动积极性，提高认识，加强理解。 3.采用多媒体教学注意课件与教学内容的适合性，并注意与传统教学方法的协调运用，以提高教学效果。 4.突出学生的主体地位，加强教学互动，加强课堂理论教学与学生素质培养相结合，做到既教书又育人。 5.采取灵活多样的考核方法，加强过程考核，注重教学信息反馈、教研与教改，保证教学质量。 6.建议本课程在植物学、动物学、微生物学、植物生理生化之后开设。并有优质的实验条件作保障。

生物工业下游技术习题(附答案)

生物工业下游技术习题第一章绪论 1、何为生化分离工程？其主要研究那些内容？下游加工过程（下游技术）：对由生物界自然产生的或由微生物发酵过程、动植物细胞组织培养或酶反应过程等各种生物工业生产过程获得的生物原料（发酵液、培养液、反应液），经提取分离、加工精制成有关生物化工产品的过程（技术）。由不同生物化工单元操作组成。研究内容：产品的分离纯化，从混合物（发酵液等）中用最低的投入，获得最高的产出（产物的高得率、高纯度）。 2、试述生物技术下游加工过程的特点及应遵循的原则。特点：发酵液等为复杂多相系统，属非牛顿性液体，成分复杂多样，固液分离困难。产物起始浓度低（发酵液起始浓度较低而杂质又较多），常需多步纯化操作；产物（生物物质）通常很不稳定：遇热、极端pH、有机溶剂会引起失活或分解；发酵或培养都是分批操作，生物变异性大，各批发酵液不尽相同，下游加工应有弹性；发酵液不宜久存，应尽快提取。原则：时间短；温度低；pH适中（在生物物质的稳定范围内）；严格清洗消毒。基因工程产品，生物安全问题

3、生化分离工程有那些特点？其包括那几种主要分离方法？ 4、简述生化分离工程的发展趋势。操作集成化(减少步骤，提高收率）；方法集成化；大分子与小分子分离方法的相互渗透；亲和技术的推广使用和配基的人工合成；优质层析介质的开发；基因工程对下游过程的影响；发酵与提取相耦合。 5、简述生物技术下游加工过程的一般流程。按生产过程划分，下游技术大致分为4个阶段： a)预处理（发酵液或培养液的预处理和固液分离)； b)提取（初步分离纯化）； c)精制（高度纯化）； d)成品加工（最后纯化）；第二章预处理与固-液分离法 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？预处理： a)预处理目的：改变发酵液的性质，利于固液分离。 b)方法：采用酸化、加热、以降低发酵液的粘度；或加入絮凝剂，使细胞或溶解的大分子聚结成较大颗粒。

生物工程下游技术复习题及解答

名词解释连续培养反应器：不断地往反应器中加入营养物，利用罐中的菌体增殖得到产物，并不断采出。在良好的控制下，罐内菌体的增殖速度可以与采出速度相同而达到稳态。菌体比生长速率（卩）：单位浓度菌体在一定条件下引起的反应速率，其值反映了培养菌体增长的能力，受菌株及各种物理化学环境的影响.表示为卩二dx/x.dt 得率系数：两种物质得失之间的计量比。Yx/s,Yp/s 贴壁培养：贴壁依赖性细胞在培养中要贴附于壁上才能迅速铺展，开始有丝分裂并迅速进入对数生长期，这种培养方式就叫贴壁培养.多数动物细胞的培养都米取这种方式. 蛋白质的复性：包含体蛋白质溶解于变性剂溶液中，呈变性状态，所有的氢键、疏水键全部被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏，当除去变性剂后，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质复性。浓差极化：指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过量下降。溶剂向膜面流动引起溶质向膜面的流动，这种流动如果与浓度梯度所驱动的溶质向本体溶液扩散的速度平衡时，在膜面附近就形成一个稳定的浓度梯度区，这一区域就称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。浓差极化是一个可逆的过程；膜污染：物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相

互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化的现象。排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。其中一相为液体，涂布或使之键合在固体载体上，称固定相；另一相为液体或气体，称流动相。常用的载体有硅胶、硅藻土、硅镁型吸附剂与纤维素粉等。有效柱长（有效迁移距离，Leff）：（不同溶质在其迁移速度大于零，但小于流动相的线性流速时，溶质在色谱柱上的迁移对分离有贡献，溶质迁移所经历的柱长也对分离有贡献，而当其迁移速度等于流动相速度时，溶质迁移所经历的柱长对分离无贡献。）溶质从开始迁移至其迁移速度等于流动相速度时，溶质在色谱柱上迁移的距离称为有效迁移距离，也称为有效柱长。吸附等温线：指在一定温度下物质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系。切向流过滤（错流过滤、交叉流过滤、十字过滤）：就是一种维持恒压下高过滤速度的技术，其原理就是：使悬浮液在过滤介质表面作切向流动，利用液体的剪切作用将介质表面的固体移走，当移走固体与固体沉积速率相同时，过滤速度就保持恒定，控制不同的切向流速度就可

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