生化分离每章练习题
第一章绪论
1．生物分离工程在生物技术中的地位？
2、生物分离工程的特点是什么？
3、生物分离过程的一般流程？
4、不同生物物质分离提取常用的单元操作？
5. 生化分离和化工分离的主要区别是什么?
6.对于氨基酸类物质通常采用哪些分离纯化方法？并说明理由。
7.对于蛋白质类物质通常采用哪些分离纯化方法？并说明理由。
8.提取与精制技术在现代生物化学工程中占有十分重要的地位，与传统化学化工中的分离过程相比，阐述生物技术产品对提取与精制技术的特殊要求及近几年来发展起来的一些新方法新技术。
第二章．发酵液预处理、细胞破碎及固液分离
一、名词解释
1. 凝聚和絮凝
答：（1）凝聚：在中性盐的作用下，可以使菌体表面双电位层排斥，电位下降（即中和沉淀物质的电荷）。
（2）凝絮：向含菌的料液中加入高分子絮凝剂，可使菌体之间产生架桥作用而产生较大的凝聚颗粒。
2．渗透压冲击法破碎细胞
答：是较温和的一种破碎细胞的方法，将细胞放在高渗透压的介质中，达到平衡后介质突然被稀释或者将细胞转入水中或缓冲液中，由于渗透压的突然变化，水迅速进入细胞内，引起细胞壁的破裂。渗透压冲击法仅对细胞壁较脆弱的或者细胞壁预先用酶处理的或合成受抑制而强度减弱时才是适合的。
3．高压匀浆细胞破碎法
答：细胞悬浮液在高压作用下，从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境中，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。此法不适用于团状或丝状真菌、较小的革兰氏阳性菌及含有包含体的基因工程菌。适用于酵母菌和大多数细菌细胞的破碎。
4．超声波破碎法
答：细胞的破碎是由于超声波的空穴作用，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引起的粘滞性漩涡在介质的悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。适用于多数微生物细胞的破碎。
5．差速离心
答：主要采用逐渐提高离心速度的方法分离不同大小细胞器的方法。
二、单项选择题
1. 去除高价金属离子Mg2+，加入( B ) 试剂。
(A) 草酸(B) 三聚磷酸钠(C) 黄血盐
2. 渗透压冲击法破碎细胞，属于( B )。
(A) 机械破碎法(B) 非机械破碎法(C) 化学法
3. 去除高价金属离子Fe3+，加入(C ) 试剂。
(A) 草酸(B 三聚磷酸钠(C) 黄血盐（D）聚合铁
4. 用超声波法破碎下列三种细胞，最难破碎的是( C)。
(A) 革兰氏阴性菌(B) 革兰氏阳性菌(C) 酵母
5. 团状和丝状真菌的破碎不适宜采用(C )。
(A) 球磨法(B) 溶酶法(C) 高压匀浆法
6. 下列细胞破碎法中，属于机械法的是( A)。
(A) 超声波法(B) 渗透压冲击法(C) 溶菌酶法
7. 若采用连续式泡沫分离塔进行浮选分离操作，若过程的目的是尽量提高被分离的物质纯度，可选用( A )。
(A) 浓缩塔(B) 提馏塔(C) 复合塔
8. 若采用连续式泡沫分离塔进行浮选分离操作，若过程的目的是尽量除尽被分离的物质，可选用( B )。
(A) 浓缩塔(B) 提馏塔(C) 复合塔
9. 过滤和离心是常采用的固液分离方法，除此之外还可以采用( A )。
(A) 错流过滤法(B) 凝胶过滤法(C) 支撑型液膜分离法
10. 当目标产物位于细胞质内时，适宜采用( A )。
(A) 酶溶法(B) 渗透压冲击法(C) 球磨法
三、填空题
1. 酵母的细胞壁由葡聚糖糖、甘露糖糖和蛋白质构成。
2. 革兰氏阳性菌的细胞壁主要由肽聚糖层组成，而革兰阴性菌的细胞壁在此糖层的外侧还有分别由脂蛋白、脂多糖及磷脂构成。
3. 发酵液预处理常用的方法有加热法、调节pH法、凝聚和絮凝。
4. 工业上常用的细胞机械破碎方法有高压匀浆法、珠磨机法。
5. 去除高价金属离子Ca2+，加入草酸或草酸钠试剂。
6. 食品行业最常用的一种过滤助剂是硅藻土，助滤剂的加入方式有助滤剂用量等于悬浮液中固体含量、预先铺一层助滤剂两种。
7. 机械法破碎细胞的方法有高压匀浆法，球磨法，喷雾撞击法和超声波破碎。
8. 细胞破碎机理可以分为：压缩/撞击破碎，剪切破碎和化学渗透。
9. 动物、植物和微生物细胞三者相比，动物细胞更易破碎，是因为没有细胞壁，只有由脂质和蛋白质组成的细胞膜，易于破碎生物分离过程的特点。
10. 采用化学和生物化学渗透法破碎细胞常用酸碱处理、化学渗透、和酶溶法。
11. 当目标产物存在于细胞膜附近时，一般不采用机械法，也不考虑引入有毒物质的化学试剂法，可采用较温和的方法，如自溶作用、渗透压冲击法和反复冻融法等。
12. 分离因素是衡量离心程度的参数，用Z表示，Z = 4π2N2r/g，式中N离心机的转速，r/s；r为离心半径，m；g为重力加速度。如果离心机半径为0.20 m，转速为4800 r/min，则离心机的离心力为g。（自己代公式）
13. 硅藻土过滤机适合于固体含量少于0.1% 、颗粒直径在5-100 μm的悬浮液的过滤分离，用于河水、麦芽汁、酒类和饮料等的澄清。
四、简答题
1. 食品和医药常用的絮凝剂有哪几种？
答：（1）阴离子型：聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸
（2）无机高分子聚合物絮凝剂：聚合铝盐、聚合铁盐
（3）天然有机高分子絮凝剂：丹宁、明胶、壳聚糖
2. 环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸进行预处理，作用机理是什么？
答：环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理产生磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝聚，磷酸根离子还可出去镁离子
3．酶法破碎细胞的机理及使用特点。
答：（1）机理：利用酶反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破壁目的
（2）使用特点:专一性强，发生酶解的条件温和，内含物成分不易受到破坏，细胞破坏程度可以控制，适用于多种微生物；
但易造成产物抑制作用，酶水解费用较贵，通用性差，一般适用于实验室规模的研究。
4. 发酵液中含有大量发酵完毕的细菌，可采用哪些方法对料液进行预处理？说明原因。
答：用凝聚或絮凝的方法。设法增加悬浮液中固体粒子的大小，提高其沉降速度或者采用加热法降低其粘度以利于过滤。
因为菌体细小过滤困难，且由于菌体自溶，蛋白质及其他有机粘性物质的存在造成滤液混浊，滤速极慢。
5. 板框过滤和离心分离法的优缺点各是什么？
答：
6. 举例说明采用多种破碎法相结合提高破碎率的机理。
答：酶溶法与高压匀浆法、超声波法破碎等相结合。先用酶溶法处理面包酵母，然后再用高压匀浆破碎法处理，总破碎率在95%以上，若单用高压匀浆法处理，破碎率只有32%左右。
7．阐述破碎技术与上、下游过程相结合提高破碎率的机理。
答：与上游过程相结合：发酵培养过程中，培养基、生长期、操作参数等因素都对细胞壁、膜的结构与组成有一定影响。在生长后期，加入某种能抑制或阻止细胞壁物质合成的抑制剂，继续培养一段时间后，新生成的细胞壁有缺陷，利于破碎，可提高破碎率。
与下游过程相结合：细胞破碎和固液分离密切相关，对于可溶性产品而言，碎片必须除净，否则会造成曾吸住超滤膜阻塞，缩短设备使用寿命。
8．说明发酵液有哪些预处理方法？并说明作用原理。
（1）、无机离子的去除：1）Ca2+，草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀，注意回收草酸
2）Mg2+，三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；
3）Fe3+，黄血盐，→普鲁士蓝沉淀
4）Fe2+，赤血盐，→滕氏蓝沉淀
（2）蛋白质的除去：1）Savage去除蛋白质，该法条件温和可避免多糖的降解
2）三氯乙酸去除蛋白质
3）蛋白质酶去除蛋白质
（3）改善培养液的性能：1）加热法：除去某些热敏性蛋白，降低粘度，利于过滤
2）调节pH值：改变杂蛋白带电性能
3）凝聚：中和电荷，工业上常用阳离子型絮凝剂中和细菌表面的负电荷
4）絮凝：是通过静电引力、范德华力和氢键作用，强烈吸附在胶粒表面
9．比较高压匀浆法、球磨法破碎细胞的原理、特点及使用场合。
答：（1）高压匀浆法原理：细胞悬浮液在高压作用下，从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境中，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。
球磨法原理：它是将细胞悬浮液与玻璃小珠或氧化锆一起快速搅拌或研磨，使达到细胞某种程度的破碎
（2）高压匀浆法破碎特点：破碎过程中能耗与操作压力呈线性相关，对酶活影响不大。
球磨法破碎特点：微球填充率高，微珠与目标细胞直径比大；但在破碎期间样品温度迅速升高，可通过二氧化碳来冷却容器得到解决
（3）高压匀浆法使用范围：不适用于团状或丝状真菌、较小的革兰氏阳性菌及含有包含体的基因工程菌。适用于酵母菌和大多数细菌细胞的破碎。
球磨法适用范围：适用于所有微生物细胞。
10．比较机械法和非机械法破碎细胞的优缺点。
答：
五、综合设计与论述题
1、若目标蛋白质产品在细胞内，试设计一系列的提取、纯化步骤，最终获取粉末状高附加值的蛋白质产物，并分析使用原因。
答：预处理（去除无机离子，可溶性蛋白，改善培养液性能）——细胞破碎（高压匀浆法、酶溶法、超声波破碎法结合使用，提高破碎率）——固液分离（过滤、离心、沉降）——提取（沉淀、萃取、膜分离）——浓缩（蒸发、超滤、吸附、沉淀）——纯化（层析、电泳）——成品化（干燥、无菌过滤）
2. 若目标多糖产品在细胞外，试设计一系列的提取、纯化步骤，最终获取粉末状高附加值的多糖产物，并分析使用原因。答：固液分离（微滤）——提取（有机溶剂萃取）——纯化——成品化
3、细胞破碎方法的分类？每种方法适用于哪些场合？各有何优缺点？
第三章．初级分离
一、名词解释
1. 盐析和盐溶
答：（1）盐溶：蛋白质在低离子强度的溶液中，蛋白质吸附盐离子后，带电表层使蛋白质分子间相互排斥，而使蛋白质分子与水分子之间的相互作用加强，从而使蛋白质溶解度增大，致使沉淀蛋白溶解的现象。
（2）盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中，无机离子与蛋白质表面电荷中和，使蛋白质分子间的排斥力减弱；此外中性盐亲水性答，使蛋白质脱水化膜，疏水区暴露，由于疏水区相互作用使蛋白质溶解度下降，从而产生沉淀的现象。
2. Ks盐析和β盐析
答：（1）Ks盐析：在一定pH和温度条件下，改变体系离子强度进行盐析的方法，由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。
（2）β盐析：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析的方法。由于蛋白质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率高，常用于初步的纯化。
3. 有机溶剂沉淀
答：降低水溶液的介电常数，减小溶剂的极性，从而削弱了溶剂分子与蛋白质分子间的相互作用力，导致蛋白质的溶解度降低而沉淀。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，因而发生沉淀作用的现象。
二、单项选择题
1. 与硫酸铵相比，硫酸钠做盐析剂的主要缺点是(B )。
(A) 易使蛋白质变性(B) 溶解度低(C) 残留在食品中会影响食品风味
2. 十六烷基三甲基季铵盐的溴化物（CTAB）适宜用来沉淀(A )多糖。
(A) 酸性(B) 碱性(C) 中性
3. 有机溶剂法常用于沉淀(B)。
(A) 蛋白质(B) 多糖(C) 氨基酸
4. 蛋白质沉淀常用的盐析剂是( C)。
(A) K3PO4 (B) Na2SO4(C) (NH4)2SO4
5. 盐析法常用于沉淀(A )。
(A) 蛋白质(B) 多糖(C) 氨基酸
三、填空题
1. 分离提取蛋白质常采用的单元操作是层析，纯化蛋白质常采用的单元操作是色谱。
2. 等电点沉淀适用于疏水性大的蛋白质的分离。与盐析相比，等电点沉淀的优点是无需后继的脱盐操作。
3. 硫酸铵是最常用的蛋白质盐析剂，其主要优点是溶解度大、分离效果好、、
不易引起变性，但硫酸铵有如下缺点pH高时放氨，pH难控制、干扰pH、蛋白质的测定、腐蚀性强，后处理困难、临床医疗有毒性。
4. 描述盐析沉淀的Cohn经验方程是lgS=β- Ks，除与蛋白质的种类有关，式中β还与蛋白质种类和温度和pH 有关，Ks与蛋白质和无机盐种类有关。
5. 蛋白质盐析沉淀后，脱除无机盐的方法主要有透析、凝胶层析、、超滤和电渗析。
6.硫酸铵是最常用的蛋白质盐析剂，其优点是溶解度大、分离效果好、不易引起变性。
7. 有机溶剂沉淀的优点是：有机溶剂密度较低，易于沉淀分离；与盐析法相比，沉淀产品不需脱盐。
8. 盐析后蛋白质的脱盐方法中适用于实验室的方法有透析、凝胶层析，适用于工业规模化生产的方法有超滤、电渗析。
9.多糖常用两种沉淀剂是乙醇、丙酮。
10. 盐析实验中用于关联溶质溶解度与盐浓度的Cohn方程为lgS=β-Ks ；当改变体系离子强度而pH和温度不变时的盐析沉淀称为Ks盐析法；当改变pH 和温度称为β盐析。
四、简答题
1. 简述盐析法和有机溶剂沉淀法的原理。
答：（1）盐析法：无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而使能够相互靠拢；中性盐亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用而导致沉淀。
（2）有机溶剂沉淀：降低水溶液的介电常数，减小溶剂的极性，从而削弱了溶剂分子与蛋白质分子间的相互作用力，导致蛋白质的溶解度降低而沉淀。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，因而发生沉淀作用的现象
2. 蛋白质可以采用哪些方法进行沉淀？并说明各种方法的特点。
答：（1）盐析沉淀：溶解度大，分离效果好，不易引起变性，价格便宜，废液不污染环境；但pH较难控制，且采取的盐析剂腐蚀性强，后处理困难，影响食品风味而且临床医疗有毒性。
（2）等电点沉淀：适用于疏水性较大的蛋白质，无需后继的脱盐操作，但不能获得较高的回收率。
（3）有机溶剂沉淀：分辨能力比盐析法高，沉淀不需脱盐，有机溶剂密度低与沉淀物易于分离，在生化制备中应用比盐析法广；但对某些具有生物活性的大分子容易引起变性失活，操作需在低温下进行。
（4）热沉淀：在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生不可逆的变性沉淀。
（5）非离子聚合物沉淀：沉淀蛋白较好，对后续步骤影响较小，一般不必除去，但沉淀回收困难。
（6）聚电解质沉淀：一类温和的沉淀方法。
（7）成盐类复合物沉淀：容易导致活性蛋白的不可逆变性
3. (NH4)2SO4作盐析剂沉淀蛋白质的优缺点是什么？
答：（1）优点：溶解度大且受温度影响小；分离效果好；不易引起变性，有稳定酶与蛋白质的作用；价格便宜，废液不污染环境。
（2）缺点：pH高时放氨且pH难控制；干扰pH、蛋白质的测定；腐蚀性强后处理困难；临床医疗有毒性。
4. 如何利用Ks、β盐析法进行多种蛋白质的分级分离？
答：先用β盐析法对蛋白质进行初级分离，再对其进行Ks盐析法分离。Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此用于提取液的前处理。β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢且变化幅度小，因此分辨率更高，用于初步纯化。
5. 采用盐析法沉淀蛋白质，分别说明适用于工业和实验室操作的脱盐方法。
答：透析、凝胶层析用于实验室；差旅、电渗析适用于工业操作。
（1）透析是利用膜两侧的浓度差从溶液分理出小分子物质的过程
（2）凝胶层析是利用凝胶过滤介质为固定相，根据料液中的溶质相对分子质量的差别进行分离的液相层析法
（3）超滤使利用膜的筛分性质一压差为推动力，主要用于处理不含固形成分的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分子透过膜，而相对分子质量较大的溶质被截留。
（4）电渗析是利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离方法。
第四章．膜分离
一、名词解释
1. 纳滤：
答：是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，利用膜的筛分性质以压差为推动力的膜分离过滤技术。
2. 截留分子量
答：一般讲截留曲线上截留率为0.9的溶质的相对分子质量定义为截留分子量。
3. 渗滤（又称透析过滤）
4. 渗透汽化
答：是指液体混合物在膜两侧组分的蒸汽分压差的推动力下，透过膜并部分蒸发，从而达到分离目的的一种膜分离方法。
5. 表观截留率
答：R=（Cb-Cp）/Cb = 1-Cp/Cb，其中Cp为透过液的浓度，Cb为主体料液的浓度
6. 超滤浓差极化
答：是在超滤过程中，溶剂和小分子透过膜，而大分子溶质则被膜所阻拦并不断积累在膜表面上，使溶质在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。
7. 复合膜
答：表面活性层和支撑层材料不同的膜，膜表面活性层起膜分离作用，支撑层孔径很大，对流体无透过阻力。
8. 电渗析的浓差极化
答：又称衰竭极化，是指溶液中离子浓度极低，迫使水溶液产生氢离子和氢氧根离子的现象。
9. 反渗透
答：又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶液会逆着自然渗透的方向作反向渗透。
10. 电渗析
答：利用离子交换膜对离子的选择透过性而使溶液中的阴阳离子与溶剂分离，使溶液中的离子有选择的分离或富集的过程称为电渗析，
11. 膜污染
答：由于凝胶极化引起的凝胶层或溶质在膜表面形成吸附层、膜孔堵塞、膜内溶质吸附等原因，使膜的通过量大幅度下降，分离效果降低等情况，称为膜污染。
12. 膜的真实截留率（用公式表达）
答：R0=(Cm-Cp)/Cm = 1-Cp/Cm Cm表示膜的极化浓度；Cp表示透过液的浓度
二、单项选择题
1.纯水制备过程中，用于脱除水中的无机盐，适用的膜分离操作是( A)。
(A) 反渗透(B) 纳滤(C) 超滤
2. 纳滤膜分离法适用分离的分子量范围分别是：（B）。
(A) 1000以上(B) 1000以下(C) 1000～10000
3. 常用于超滤的是( D) 膜。
(A) 无机膜(B) 聚酰胺（C）醋酸纤维素（D）聚砜
4. 对电泳汽车工件进行淋洗后的溶液中的漆料进行浓缩回收，可采用(C) 膜装置。
(A) 反渗透(B) 纳滤(C) 超滤(D) 微滤
5. 用于脱除水中的无机盐，适用的膜分离操作是(A)。
(A) 反渗透(B) 纳滤(C) 超滤(D) 微滤
6. 用膜进行分离操作时，温度越高，流速越快，截流率( B)。
(A) 越高(B) 越低(C) 不变
7. 微滤可用于截留分离( C )。
(A) 蛋白质(B) 盐分(C) 细菌
8. 纯净水的制造，可采用_B_装置分离掉盐分。
(A) 超滤(B) 反渗透(C) 渗透汽化
9. 线性分子比球形分子的截留率( B)。?
(A) 高(B) 低(C) 相同
10. 单位体积过滤面积大，膜一旦损坏不能更换的膜组件是( B)。
(A) 平板式(B) 中空纤维式(C) 管式
11. 反渗透的膜材料一般采用(C)。
(A) 对称膜(B) 非对称膜(C) 复合膜
12. 对于蛋白质，多糖的回收和浓缩可采用(B ) 法。
(A) 反渗透(B) 超滤(C) 微滤
13. 对于膜分离操作，温度升高，截留率( C )。
(A) 增加(B) 不变(C) 降低
14. 超滤分离过程中，溶剂的透过是以(A) 为推动力。
(A) 压力差(B) 浓度差(C) 温度差(D) 电位差
15. 复合膜与非对称膜的区别在于( C )。
(A) 复合膜表面的孔径比非对称膜表面的孔径小；(B) 复合膜截面孔隙是均匀的，非对称膜则相反；(C) 复合膜的表层与支
撑层材料不同，非对称膜材料相同。
16. 膜的真实截留率要( B ) 表观截留率。
(A) 低于(B) 高于(C) 等于
三、填空题
1．按膜截面的孔道结构均匀度来分，膜可分为对称膜和非对称膜。
2.常用的膜组件有管式膜组件、平板式膜组件、螺旋式膜组件、中空纤维膜组件。
3. 反渗透常用的有机膜材料是醋酸纤维素和芳香族聚酰胺，超滤常用的有机膜材料是聚砜、聚丙烯晴。
4. 无机膜材料的优点是机械强度高、耐化学试剂和耐有机溶剂，主要缺点是不易加工、造价高。
5. 膜浓缩分为开路循环和闭路循环，其中闭路循环的优点是膜组件中的U不依靠料液泵供应，且U可进行独立优化设计（节省能源）。
6. 电渗析的浓差极化膜面浓度低于主体溶液浓度。
7. 膜表面流速增大，则截留率降低。
8. 浓差极化可以通过搅拌和提高流速等方法，使之减弱。
9. 牌号为D312×7树脂名称是_大空型弱碱性丙烯酸系的交换树脂，交联度为7。
10. 对于膜分离操作，截留率随温度的升高而越近。
四、简答题
1.膜污染的清洗方法有哪些？
答：（1）物理洗涤：泡沫球擦洗，水浸洗，气液清洗，脉冲清洗，超声波处理。
（2）化学洗涤：EDTA，表面活性剂，酶洗涤剂，酸碱洗涤剂。
2.无机膜材料和有机膜材料各有何优缺点？
答：（1）无机材料：优点是机械强度高，耐高温，耐化学试剂和耐有机溶剂；缺点是不易加工，造价高。
（2）有机膜材料：天然高分子材料中醋酸纤维素有截留能力强的优点，缺点是使用的最高温度和pH有限；合成高分子材料中聚砜优点为耐高温，使用pH范围广，耐氯能理强，可调节孔径范围，缺点是耐压能力较低。
3．影响膜截留率大小的因素有哪些？
答：（1）被分离物质的分子量
（2）分子特性：线型、球型，直链、支链，荷电膜，吸附作用，蛋白质的等电点
（3）其他高分子溶液共存时，R↑
（4）操作条件：T↑→μ↓→R↓；u↑→R↓；pI时，R↑；形成凝胶层时R↑
4．阐述超滤和反渗透的作用机理。
答：（1）超滤：是根据膜的筛分性质及分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别进行分离的方法；主要处理不含固形成分的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分子透过膜，而相对分子质量较大的溶质被截留。
（2）反渗透：又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶液会逆着自然渗透的方向作反向渗透。
5. 以海水脱盐为例，画出电渗析工作原理图。
答：见课本
五、综合设计与论述题
1．欲采用膜法分离浓缩果汁，试设计一套完整而合理的膜法分离方案。
答：将稀果汁经过纳滤膜纳滤，浓缩得到含有一些有机酸、二元糖和少量的单糖的浓缩液，然后再将所滤得果汁再经过反渗透膜操作得到果汁中的无机盐和剩余单糖的浓缩液，以上两步所得到的浓缩液混合即得到浓缩的果汁。
2. 分析微滤、超滤、纳滤和反渗透的异同点及使用场合。
3．利用所学知识设计一纯水生产流程，画出流程图，写出设计理由。
（1）流程：自来水——保安器——活性炭——反渗透装置——阳离子交换柱——阴离子交换柱——普通过滤——纯水——分装
（2）自来水初过滤，用保安器进行除过滤，去除大粒子不可溶杂质，再经活性炭吸附色素、有机物质、异味等，然后进入反渗透装置进行过滤除盐，再依次经过阳、阴离子交换树脂，最后进行一次普通过滤再进行分装。
第五章．萃取
一、名词解释
1．表面活性剂的HLB值
答：即亲水亲油平衡值，是用来表示表面活性剂亲水或亲油能力的大小。
公式为:HLB=(亲水基部分的分子量)/（表面活性剂的分子量）*100/5
2．反胶团萃取
答：是利用表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的胶团聚集体而萃取已在有机相中变性的蛋白质等大分子物质
3．液膜萃取的反向迁移
答：向膜相内加入流动载体，使供能物质与目标溶质迁移方向相反的载体输送方式
4．双水相萃取
答：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相，并且在两相中的水分均占有很大比例，即形成双水相系统。
利用不同物质在两相中分配系数的差异进行的分离，称为双水相萃取
5．超临界流体萃取
答：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。将超临界流体作为萃取溶剂的萃取技术称为超临界流体萃取。
6．液膜萃取的同向迁移
答：向膜相内加入流动载体，使供能物质与目标溶质迁移方向相同的载体输送方式
7. 乳状液膜萃取
答：乳状液膜根据成膜液体的不同，分为（W/O）/W型和（O/W）/O型两种。利用液膜将与之不能互溶的液体分隔开来，是其中一侧的液体中的溶质选择性的透过液膜进入另一侧，实现溶质之间的分离技术。
8. 亲和双水相萃取
答：是指在成相高聚物上欧联亲和性配基，以提高溶质的分配系数，将这种成相高聚物作为萃取剂的技术称之为亲和双水相萃取。
9. 支撑性液膜萃取
答：是将多孔高分子支撑体浸在膜溶剂中，使膜溶剂充满支撑层的孔隙形成液膜。支撑液膜分割料液相和反萃相，实现渗透溶质的选择性萃取回收或除去。
二、单项选择题
1. 液膜萃取中，采用二-2-乙基己基磷酸（D2EHPA）为流动载体，能够输送(B)。
(A) 阴离子(B) 阳离子(C) 阴离子和阳离子
2. 用AOT做表面活性剂用于反胶团萃取，与目标产品的等电点相比较，萃取时适宜的pH应该(B)。
(A) 大于等电点(B) 小于等电点(C) 不受影响
3. 超临界CO2流体萃取啤酒花香味成分，适宜的操作条件可能是( A )。
(A) 31.3℃，7.38 MPa (B) 40℃，10 MPa (C) 31.3℃，73.8 MPa
4. 红霉素属弱碱性物质，用有机溶剂萃取时，适宜在( B)下进行。
(A) 酸性(B) 碱性(C) 中性
5. 对于(W/O)/W (水-油-水)型液膜萃取体系，适宜的表面活性剂的HLB值范围是(A )。
(A) 3-6 (B) 8-15 (C) 6-8
6. 制备乳状液膜的适宜的搅拌速度为( B) r/min。
(A) 200 (B) 2000 (C) 20000
7.与多级逆流萃取相比，分馏萃取可显著提高目标产物的( B )。
(A) 浓度(B) 纯度(C) 收率
8. CO2的超临界点是(B )。
(A) 31.3℃，73.8 MPa (B) 31.3℃，7.38 MPa (C) 33.3℃，73.8 MPa
9. 超临界CO2流体适宜分离的物系是( C )。
(A) 蛋白质(B) 多糖(C) 脂肪酸
10. 工业上液膜萃取采用的有效的破乳方式是(B)。
(A) 化学破乳(B) 静电破乳(C) 离心或过滤
11. 限制PEG/DEX工业化的主要原因是(B )。
(A) PEG粘度大，价格高(B) DEX粘度大，价格高(C) PEG粘度大，DEX价格高
12. 超临界流体SC-CO2萃取过程中，常加入一些夹带剂，如：甲醇、水，目的是(B )。
(A) 增加CO2的亲脂性(B) 提高对极性物质的萃取性(C) 清洗被萃取物质
13. 对于O/( W/O) 型乳状液膜萃取体系，表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB的选取范围为( A)。
(A) 8-15 (B) 6-8 (C) 3-6
14. 对于脂肪酸的分离，适宜采用( B )．
(A) 双水相萃取法(B) 有机溶剂萃取法(C) 乳状液膜采取法
15. 对于W/(O/W) 型乳状液膜萃取体系，表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB选取范围为(C)。
(A) 8-15 (B) 6-8 (C) 3-6
三、填空题
1. 常用的双水相体系是PEG/DX和PEG/硫酸铵。
2. 液膜萃取机理，可分为单纯迁移、反萃相化学反应促进迁移、膜相载体输送输送。
3. 超临界流体有较好的物质萃取能力是因为密度接近液体和粘度接近气体。
4. 对于弱碱性红霉素，采用萃取法分离，萃取操作适于在碱性条件下进行，反萃取适于在酸性条件下进行。
5. 对于生物活性大分子，可以采用的萃取方法有双水相萃取，反胶团萃取。
6. 液膜萃取的优点有传质推动力大，速率高，试剂消耗量少，选择型好，分离效果好。
7. SC-CO2的萃取操作通常选在31.3℃，7.38 MPa 。
8. 工业上液膜萃取采用的有效的破乳方式是静电破乳。
9. AOT常用作反胶团萃取的表面活性剂，是因为AOT：具有双链，极性基团较小，形成反胶束时不需加助表面活性剂。
10. 超临界流体SC-CO2萃取过程中，若想提高对极性物质的萃取性，常加入夹带剂。
四、简答题
1. 超临界流体为何有较好的物质萃取能力？其萃取工作区为何通常选在临界点附近？
答：（1）超临界流体密度接近液体，萃取能力强；粘度接近气体，传质能力好
（2）在临界点附近，流体的密度随温度、压强变化显著萃取能力强。
2. 影响反胶束萃取蛋白质的主要因素有哪些？
答：（1）反胶束相：表面活性剂的种类、浓度；有机溶剂的种类；助表面活性剂的种类、浓度
（2）水相：pH值；离子的种类、强度
（3）目标蛋白质：蛋白质的等电点、分子量、浓度；蛋白质表面的电荷分布
（4）环境：系统的温度、压力
3. 对于反胶束萃取，AOT常用作表面活性剂的优点是什么？如何调节pH值对蛋白质进行萃取和反萃取？
答：（1）优点：具有双链，极性基团较小，形成反胶束时不需加入助表面活性剂，并且形成的反胶束较大，有利于大分子蛋白质进入。
（2）AOT为一种阴离子表面活性剂，因此在萃取时应调节pH，使pH 4. 肌红蛋白的等电点为7.0，利用PEG/DEX系统萃取肌红蛋白时，当系统中分别含有磷酸钾和氯化钾时，分配系数随pH如何变化？为什么？ 答： 5. 对于反胶团萃取，AOT常用作表面活性剂的优点是什么？如何调节pH对蛋白质进行萃取和反萃取？ 答：同“3“ 第六章吸附分离技术和理论 一、名词解释 1．固定床的穿透曲线 答：在固定床的吸附操作中，让待分离的混合物连续的通过分离柱，以流出液的体积为横坐标，以流出液的浓度C（或C/C0）为纵坐标作图所得的曲线，即为固定床穿透曲线。/吸附过程中吸附柱进口溶质浓度的变化曲线称为穿透曲线。 2．膨胀床吸附 答：膨胀床使液固相返混程度较低的液固流化床，兼有固定床和流化床的优点，流体的固相介质基本可以悬浮在膨胀床内的固定位置，流体流动状态与固定床相近，目标产物由良好的吸附效率，当流体流速大于最小流速，床层膨胀空隙率增大，高度调节器上升。 3．模拟移动床吸附 答：相本身不移动，而移动切换液相的入口和出口位置，如同移动床一样，产生于移动床吸附相同的效果的吸附操作中，称为模拟移动床 4．树脂的交联度 答：交联度表示树脂中交联剂的百分含量，即树脂的交联能力，与孔隙和机械强度有关。 5．移动床吸附 答：吸附操作中，固相可以连续输入和排出吸附塔，与料液形成逆流接触流动，可实现连续稳态吸附操作，这种操作称为移动床吸附。 6．树脂的湿堆积密度 答：树脂堆积后有空隙，因此树脂的密度由真密度、堆积密度，每种密度都有干湿之分，而湿堆积密度是指树脂充分溶胀后的堆积密度。 7．吸附等温线 答：当溶质在液固两相间达到吸附平衡时，吸附剂上的平衡吸附质浓度q使吸附后溶质浓度c和温度T的函数，q=f（C.T）,一般吸附操作在恒温下进行，此时q只是c的函数，q与c的关系曲线称为吸附等温线 8．树脂的交换容量 答：是单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的离子的物质的量，是表示离子交换能力的主要参数之一。 二、单项选择题 1. 弱酸性阳离子交换树脂适宜交换的pH范围是( C)。 (A) 1-9 (B) 1-14 (C) 5-14 2. 当强酸阳离子交换树脂由Na+型变成H+型时，或当强碱阴离子交换树脂由Cl-型变成OH-型时，其体积会( A )。 (A) 增大(B) 不变(C) 缩小 3. 207×5树脂是( B ) 交换树脂。 (A) 强酸性阳离子(B) 强碱性阴离子(C) 弱酸性阳离子 4. 混合床树脂的再生方式是(B) 。 (A) 用自来水浮选，分离出两种树脂，分别用酸碱再生(B) 用盐水浮选，分离出两种树脂，分别用酸碱再生(C) 不需 要分层，先酸洗，再碱洗 5. 301×5树脂是(D ) 交换树脂。 (A) 强酸性阳离子(B) 强碱性阴离子(C) 弱酸性阳离子(D) 弱碱性阴离子 6. 固定床吸附的穿透点是指流出液浓度为起始进料浓度的(B)。 (A) 50% (B) 5-10% (C) 90% 7. 计算离子交换器中装载树脂所需湿树脂的重量时，要使用(C) 密度。 (A) 干真(B) 湿真(C) 湿视（D）真实 8. 固定床吸附操作应该在( C) 处停止操作。 (A) 刚开始漏出(B) 饱和点(C) 穿透点 9. D005×7树脂是(A ) 交换树脂。 (A) 大孔强酸性苯乙烯系阳离子(B) 凝胶强碱性酚醛系阴离子(C) 大孔强酸性丙烯酸系阳离子 10. 将混合的阴阳离子交换树脂用浓盐水进行浮选，上层是(A ) 交换树脂。 (A) 阴离子(B) 阳离子(C) 阴阳混合离子 11. 与活性炭相比，吸附树脂的特点是(A)。 (A) 选择性高，易于解吸(B)选择性低，易于解吸(C)选择性高，不易于解吸 12. 阳离子树脂床失效后，最先穿透树脂层的阳离子是(C )。 (A) Fe3+ (B) Ca2+ (C) Na+ 13. 遇到不同类型的树脂混在一体，可以利用它们( C ) 的不同进行简单的分离。 (A) 酸碱性(B) 粒度(C) 密度 14. 谷氨酸的等电点pI=3.22，采用阳离子交换树脂进行回收时，适宜的树脂类型是( A )。 (A) D001 (B) 201 (C) 312 15. 牌号为101×6树脂的是(B )。 (A) 大孔强酸性树脂(B) 弱酸性凝胶树脂(C) 弱碱性凝胶树脂 16. 洗脱曲线的形状出现前陡直后拖尾，说明吸附过程是( A)。 (A) 优惠吸附(B) 非优惠吸附(C) 平衡吸附 17. 阴离子交换树脂的堆积密度要(C) 阳离子交换树脂的堆积密度。 (A) 高于(B) 等于(C) 低于 18. 活性炭可用于吸附溶液中的(A )。 (A) 脂肪酸(B) 无机盐(C) 水分 19. 吸附等温线方程，低浓度吸附时常采用(A ) 方程。 (A) Henry线性(B) Langmuir (C) Freundlich 20. 102树脂的骨架是(B )。 (A) 丙烯酸系(B) 苯乙烯系(C) 酚醛系 21. 牌号为D301×7树脂是(C )。 (A) 大孔强酸性树脂(B) 强碱性凝胶树脂(C) 大孔弱碱性树脂 22. 聚苯乙烯能用作(C ) 树脂的骨架。 (A) 阳离子(B) 阴离子(C) 阳离子和阴离子 23. 牌号为D112×7树脂是( B )。 (A) 大孔强酸性树脂(B) 大孔弱酸性树脂(C) 强碱性凝胶树脂 24. 牌号为001树脂适宜操作的pH范围为( A )。 (A) 1-14 (B) 1-9 (C) 5-14 25. 312树脂的骨架是(C)。 (A) 丙烯酸系(B) 苯乙烯系(C) 酚醛系 三、填空题（10分，每题1分） 1. Freundlich吸附等温线方程式为q=βk，0<β<1（β在k的左上角），采用对数作图法的方法计算方程中的参数。 2. 对弱碱性阴离子交换树脂适宜交换的pH范围是1——9 。 3. 优惠型吸附是指洗脱曲线出现前陡后拖尾现象。 4. 活性炭做吸附剂的特点是憎水性，脱色、脱臭，可用于除去多种杂质，不能用于非水系统。 5. D102树脂的名称是大孔型强酸性苯乙烯系的阳离子交换树脂。 6. Langmuir吸附等温线方程式为，采用双倒数作图法方法计算方程中的参数。 7. 混合床离子交换树脂，反洗后，树脂分为两层，上层为阴离子交换树脂树脂。 8. 谷氨酸的等电点是pI=3.22，当pH<3.22时，应采用阳离子树脂进行回收。 9. 牌号为112树脂适宜操作的pH范围为5——14_。 10. 欲分离溶液中的Ca2+，可选用阴离子类型的树脂。 四、简答题 1．与固定床和流化床相比，膨胀床操作的优缺点？ 答：（1）优点：与流化床相比：流体流动状态接近平推流的方式，轴向饭混较低，效率高 与固定床相比：可直接处理具体发酵液或细胞匀浆液，从而可节省离心或过滤等预处理过程。 （2）缺点：操作复杂和繁琐，对操作人员技能和熟练程度要求高；料液中的核酸、细胞碎片等可与介质相互作用，造成介质颗粒聚集，甚至造成沟流和床层塌陷；料液中大量的杂质对介质污染严重，需要严格的清洗和再生操作 2．离子交换树脂的预处理方法? 答：先用水浸泡4-6h再分别用1mol/L的盐酸或氢氧化钠进行酸碱洗涤，中间需用蒸馏水洗至近中性，反复操作2-3次。最后按要求转型。 3．活性炭和大孔吸附树脂的吸附特性有什么不同？大孔吸附树脂和离子交换树脂的结构有什么区别? 答：（1）活性炭是工业上普遍使用的多孔吸附剂，憎水性，常用于脱色、脱臭，具有再生处理简便，吸附速度快的等优点。大孔型树脂具有吸附容量大，选择性好，易于解吸机械强度高等优点 （2）大孔型的吸附树脂不含交换基团是具有大孔结构的吸附剂，是孔状的小球物质，内部有孔状形成。离子交换树脂通过吸附剂的化学修饰来制备，适用于从水溶液中分离低级性和非极性化合物。 4．采用反渗透法和离子交换树脂法脱盐，各有何优缺点？ 答：（1）反渗透：传质推动力大，被分离分子量小，但吸附机理尚不明确，且需高压泵，能耗较高，在进行反渗透前需经过一系列预处理，但料液处理量大。 （2）离子交换树脂：应用范围广，优化操作条件可大幅度提高分离的选择性，吸附机理明确，非特异性吸附小，产品回收率高，离子交换剂的种类多选择余地大；但影响分离特性的因素较多，增加了设计和规模放大的难度。 5．膨胀床与移动床吸附的异同点。 答：（1）将两者的定义答上，见名词解释 （2）吸附介质不同：膨胀吸附介质为磁性粒子、高密度吸附介质 （3）工业化程度的比较 （4）优缺点 在以上基础上进行完善 6．谷氨酸的等电点为3.22，如果想利用离子交换树脂法进行分离提取，如何选取树脂种类？操作条件？说明理由。 答：pH>pI,时，谷氨酸带负电荷，此时应选用阳离子交换树脂，需在强酸条件下进行； pH 7. 影响固定床操作穿透曲线形状的因素有哪些？并说明是如何影响的？ 答：（1）树脂的种类和性质：不同种类和性质的树脂的吸附能力不同，操作条件不同等，从而影响穿透曲线的形状。 （2）温度：影响溶液的粘度等 （3）溶液的pH值：不同树脂需要不同的酸碱条件，同时由于pH值不同，会使溶液中被吸附介质会带有不同的电荷量，电荷性质也会不同 （4）吸附质的性质：吸附介质的粘度、带电性、电荷量等都会影响到吸附操作，从而影响穿透曲线 （5）料液中盐的浓度：会影响到树脂及被吸附介质的性质。 8．什么是移动床吸附操作，画出操作原理图。 答;(1)概念：见名词解释5 （2）原理图：课件或课本 五、综合设计与论述题 1．六种吸附和离子交换方法的优缺点及适用场合？ 山科大生物分离工程试题（ A ）卷 一、填充题（40分，每小题2分） 1. 生物产品的分离包括R ，I ，P 和P 。 2. 发酵液常用的固液分离方法有和等。 3. 离心设备从形式上可分为，，等型式。 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为，和； 5. 多糖基离子交换剂包括和两大类。 6. 工业上常用的超滤装置有，，和。 7. 影响吸附的主要因素有，，，，和。 8. 离子交换树脂由，和组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是；甲叉双丙烯酰胺的作用 是；TEMED的作用是； 10 影响盐析的因素有，，和； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有，和； 12.简单地说，离子交换过程实际上只有，和三个步骤； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir吸附方程，其形式为； 14. 反相高效液相色谱的固定相是的，而流动相是的；常用的固定相有和；常用的流 动相有和； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的，与液体有相似的； 16.离子交换树脂的合成方法有和两大类； 17.常用的化学细胞破碎方法有，，，和； 18.等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其的不同； 19.离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有和； 20. 晶体质量主要指，和三个方面； 三.计算题（30分） 1、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m3，萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.5m3/h，萃取溶剂流量为L=0.03m3/h，若要产品收率达96%，试计算理论上所需萃取级数？（10分） 2、应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干树脂）；当抗菌素浓度为0.02Kg/m3时，吸附量为0.04Kg/Kg；假定此吸附属于Langmuir等温吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3时的吸附量（10分） 3、一种耐盐细胞其能积累细胞内低分子量卤化物，适应高渗透压，能在含有0.32mol/LNaCl, 0.02mol/LMgCl2, 0.015mol/LCaCl2, 0.01mol/LFeCl3 的培养基这培养，当其从含盐量高的培养基中转移至清水中，在数分钟内能将胞内 第一章蛋白质化学 一、选择题 1、下列氨基酸哪个含有吲哚环？ a、Met b、Phe c、Trp d、Val e、His 2、含有咪唑环的氨基酸是： a、Trp b、Tyr c、His d、Phe e、Arg 3、氨基酸在等电点时，应具有的特点是： a、不具正电荷ｂ、不具负电荷ｃ、溶解度最大ｄ、在电场中不泳动 4、氨基酸与蛋白质共有的性质是： ａ、胶体性质ｂ、沉淀反应ｃ、变性性质ｄ、两性性质ｅ、双缩脲反应 5、维持蛋白质三级结构主要靠： ａ、疏水相互作用ｂ、氢键ｃ、盐键ｄ、二硫键ｅ、范德华力 6、蛋白质变性是由于： ａ、氢键被破坏ｂ、肽键断裂ｃ、蛋白质降解 ｄ、水化层被破坏及电荷被中和ｅ、亚基的解聚 7、高级结构中包含的唯一共价键是： ａ、疏水键ｂ氢键ｃ、离子键ｄ、二硫键 8、八肽Gly-Tyr-Pro-Lys-Arg-Met-Ala-Phe用下述那种方式处理不产生任何更小的肽？ a、溴化氰 b、胰蛋白酶 c、胰凝乳蛋白酶 d、盐酸 9、在蛋白质的二级结构α-螺旋中，多少个氨基酸旋转一周？ a、0.15 b、5.4 c、10 d、3.6 二、填空题 １、天然氨基酸的结构通式是。 ２、具有紫外吸收能力的氨基酸有、、，其中以的吸收最强。 ３、盐溶作用是 。 盐析作用是 。 ４、维持蛋白质三级结构的作用力是，，和盐键。 ５、蛋白质的三种典型的二级结构是，，。 ６、Ｓａｎｇｅｒ反应的主要试剂是。 7、胰蛋白酶是一种酶，专一的水解肽链中 和的 形成的肽键。 8、溴化氢（HBr）是一种水解肽链肽键的化学试剂。 三、判断题 1、天然存在的氨基酸就是天然氨基酸。 2、氨基酸在中性水溶液中或在晶体状态时都以两性离子形式存在。 3、维系蛋白质二级结构的最重要的作用力是氢键。 4、所有蛋白质分子中氮元素的含量都是１６%。 5、利用盐浓度的不同可以提高或降低蛋白质的溶解度。 6、能使氨基酸净电荷为０时的ｐH值即ｐＩ值就一定是真正的中性ｐH值即ｐH＝７。 7、由于各种天然氨基酸都有２８０ｎｍ的光吸收特性，据此可以作为紫外吸收法定性 检测蛋白质的依据。 8、氨基酸的等电点可以由其分子上解离基团的解离常数来确定。 9、一般变性的蛋白质都产生沉淀现象，而沉淀的蛋白质一定是变性蛋白质。 10、某氨基酸的等电点为６.５，当它在ｐＨ＝４.８的缓冲液中 ［例2-3］ 求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高，可使用烃类的 p －T －K 图（见图 2-1）。 假设 T ＝ 50℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃，重复上述计算得 故泡点温度为 58.7℃。 解：B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑=∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分，则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4，K 2=1.56， K 3=0.6， 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x 故混合物在78℃。 ［例2-7］ 进料流率为 1000kmol/ h的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。 解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。由给定的T 和p ，从p - T - K 图查K i ，再采用上述顺序解法求解。 (1)核实闪蒸温度 假设50℃为进料泡点温度，则 假设50℃为进料的露点温度，则 说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 (2)求Ψ ，令Ψ 1 =0.1(最不利的初值) =0.8785 因f (0.1)>0，应增大Ψ 值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ 的一个方程: 计算R - R 方程导数公式为： 第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？一般说来，生化分离过程主要包括4 个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化（提取），常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化（精制），常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH 值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50 ％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～ 80 ％；精细、药用产品的比例更高达70 ～90 ％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。 4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？ 它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合， 为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵- 分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中（多数是液相），以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化；②调节悬浮液的pH 值，pH 直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH 可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。 试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤 生物化学各章练习题及答案 生化练习题 一、填空题： 1、加入高浓度的中性盐，当达到一定的盐饱和度时，可使蛋白质的溶解度__________并__________,这种现象称为 __________。 2、核酸的基本结构单位是_____________。 3、____RNA 分子指导蛋白质合成，_____RNA 分子用作蛋白质合成中活化氨基酸的载体。 4、根据维生素的溶解性质，可将维生素分为两类，即 ____________和____________。 5、___________是碳水化合物在植物体内运输的主要方式。 6、糖酵解在细胞的_____________中进行 7、糖类除了作为能源之外，它还与生物大分子间识别有关，也是合成__________，___________，_____________等的碳骨架的共体。 8、脂肪是动物和许多植物主要的能源贮存形式，是由甘油与3分子_____________酯化而成的。 9、基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称 _____________链。 10、以RNA 为模板合成DNA 称_____________。 二、名词解释 1、蛋白质的一级结构： 2、糖的有氧氧化： 3、必需脂肪酸： 4、半保留复制： 三、问答题 1、蛋白质有哪些重要功能？ 1、蛋白质的一级结构：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以及二硫键的位置。 2、糖的有氧氧化：糖的有氧氧化指葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化成水和二氧化碳的过程。是糖氧化的主要方式。 3、必需脂肪酸：为人体生长所必需但有不能自身合成，必须从事物中摄取的脂肪酸。在脂肪中有三种脂肪酸是人体所必需的，即亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸。 4、半保留复制：双链DNA 的复制方式，其中亲代链分离，每一子代DNA 分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。 三、问答题 2、DNA 分子二级结构有哪些特点？ 答：按Watson-Crick 模型，DNA 的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10 对碱基组成；碱基按A=T，G=C 配对互补，彼此以氢键相连系。维持DNA 结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟，一大一小。 3、怎样证明酶是蛋白质？ 答：（1）酶能被酸、碱及蛋白酶水解，水解的最终产物都是氨基酸，证明酶是由氨基酸组成的。 （2）酶具有蛋白质所具有的颜色反应，如双缩脲反应、茚三酮反应、米伦反应、乙醛酸反应。 （3）一切能使蛋白质变性的因素，如热、酸碱、紫外线等，同样可以使酶变性失活。 MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶 剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立 三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。 《生物分离工程》复习题一（第1~3章） 一、选择题 1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B） A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（A） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（C） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（C） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（B） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（B） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（D） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（D） A.乙酸乙酯B正丁醇 C.苯 D.丙酮 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A）范围内适合。 A. 0.5％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于(D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 生物分离工程复习题 一、名词解释 1.凝聚：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。 2.分配系数：在一定温度、压力下，溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度为一 常数叫分配系数。 3.絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 4.过滤：是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下，是固液分离的常 用方法之一。 5.萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 6.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。 7.反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。 8.离心沉降：利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层，实现固液分离 9.离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液， 而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高 10.离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂 上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。 11.固相析出技术：利用沉析剂（precipitator）使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定 形固体沉淀的过程。 12.助滤剂：助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤 13.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。 14.有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。 15.等电点沉淀：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。 16.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。 17.化学渗透破壁法：某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞 壁或细胞膜的通透性，从而使胞内物质有选择地渗透出来。 18.超临界流体：超临界流体是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。 19.反渗透：在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到 浓缩的效果，这种操作成为反渗透。 20.树脂工作交换容量：单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数称为树脂交换容量，在 充填柱上操作达到漏出点时，树脂所吸附的量称为树脂工作交换容量。 21.色谱阻滞因数：溶质在色谱柱（纸、板）中的移动速率与流动相移动速率之比称为阻滞因数，以Rf表示。 22.膜的浓差极化：是指但溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。 23.超滤：凡是能截留相对分子量在500以上的高分子膜分离过程称为超滤，它主要是用于从溶剂或小分子溶质中 将大分子筛分出来。 24.生物分离技术：是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。 25.物理萃取：即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。 26.化学萃取：则利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。 27.盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，使原溶解的物质沉 淀析出的分离技术。 28.有机聚合物沉析：利用生物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。 29.离子交换平衡：当正反应、逆反应速率相等时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交 换平衡。 30.功能基团：离子交换树脂中与载体以共价键联结的不能移动的活性基团，又称功能基团 31.平衡离子：离子交换树脂中与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。 32.树脂的再生：就是让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程，树脂的再生反应是交换吸附的逆反应。 33.层析分离：是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的程度 分布在两个相中。 34.流动相：在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或租临界体等，都称为流 动相。 35.正相色谱：是指固定相的极性高于流动相的极性，因此，在这种层析过程中非极性分子或极性小的分子比极性 大的分子移动的速度快，先从柱中流出来。 《生物化学》练习题 第一章绪论 练习题 一、名词解释 生物化学 二、问答题 为什么护理学专业学生要学习生物化学? 第二章蛋白质化学 练习题 一、名词解释 １、蛋白质的一级结构 2、肽键 3、蛋白质的等电点（pI) 9、蛋白质的呈色反应 二、问答题 1、什么是蛋白质的变性？简述蛋白质的变性后的临床使用价值。 2、简述蛋白质的二级结构的种类和α-螺旋的结构特征。 ３、蛋白质有哪些主要生理功能? 第三章核酸化学的练习题 练习题: 一、名词解释 1、核苷酸 2、核酸的复性 3、核苷 4、核酸分子的杂交 二、问答题 １、核糖核酸有哪三类?在蛋白质生物合成过程中的主要作用分别是什么？ 2、DＮA双螺旋结构模式的要点有哪些? 第四章酶 练习题: 一、名词解释 1、酶 ２、结合酶 ３、酶原 4、同工酶 5、竞争性抑制剂 二、填空题 1、酶催化作用的特点是( )、（ )、（）、( )。 2、.影响酶促反应的因素有（）、（ )、（）、( )、（ )、( )。 三、问答题 何谓酶原激活?试述酶原激活的机理及其生理意义。 第五章维生素 练习题： 一、名词解释 1．维生素 2．水溶性维生素 3、硫胺素 二、填空题 1、脂溶性维生素包括( )、( )、（）、( ）。 ２、维生素缺乏的原因主要有（ )、( ）、（）和( )。 三、问答题 1、维生素A缺乏为什么会引起夜盲症? 2、ＴPP、FAD、FMN、ＮAD+、ＮADP＋、HSCoA中各含有哪种维生素？维生素与它们的生物化学功能有何关系？ 第六章糖代谢 练习题: 一、名词解释 1、糖异生作用 ２、磷酸戊糖途径 ３、糖的有氧氧化 4、糖酵解 5、乳酸循环 二、问答题 １、糖酵解的主要特点和生理意义是什么? 2、为什么说糖异生作用是糖酵解的逆过程这句话的说法不正确。 3、机体是如何保持血糖浓度的相对恒定? 第七章脂类代谢 练习题: 一、名词解释 1、必需脂肪酸 2、脂肪动员 3、脂酰基的β-氧化 4、酮体 二、填空题 1、胆固醇主要是在( )中合成,在体内可转化成( ）、（）和 ( )。 ２、三酯酰甘油的主要生理功能是( )、( )、（）。 三、问答题 １、酮体生成的主要生理意义是什么？ 《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ，I 产物分离 ，P 纯化 和P 精 制 ； 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等； 3. 离心设备从形式上可分为 管式 ， 套筒式 ， 碟片式 等型式； 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为 微滤膜 ， 超滤膜 ， 纳滤膜 和 反渗透膜 ； 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 ， 管式 ， 螺旋式和 中空纤维式 ； 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 ， 温度 ， 溶液pH 值 ， 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ； 8. 离子交换树脂由 网络骨架 （载体） ， 联结骨架上的功能基团 （活性基） 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂（ 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基） ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） ； TEMED 的作用是 增速剂 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ）； 10 影响盐析的因素有 溶质种类 ， 溶质浓度 ， pH 和 温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 ， 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ； 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类； 生化分离 1.动物脏器DNA提取实验中，加入NaCl-SSC缓冲液的原因 答：①形成等渗液②PH中性，维持DNA稳定③抑制DNA酶活 2.动物脏器DNA提取实验中，如何鉴定分析DNA的纯化 答：当A260/A280=→DNA最纯，<混有Pro，>混有RNA，～→较纯 3.DNA提取实验中，加氯仿-异戊醇的作用是什么震荡离心后，分几层每一层的 主要成分是什么 答：使核蛋白质变性、乳化；分三层；上层为DNA和核蛋白的水层，中层为变性蛋白凝胶，下层为氯仿二异戊醇的有机溶剂层。 4.在DNA提取时，RNP（脱氧核糖核蛋白）是如何去除的 答：用氯仿一异戊醇剧烈震荡10min，使其乳化，然后离心除去变性蛋白。 5.茶叶咖啡因提取实验中，加生石灰的作用 答：①吸水②吸收单宁酸③使提取液受热均匀（热缓冲） 6.索氏提取和传统提取有何不同 答：传统提取耗时，效率低。索氏提取利用溶剂回流、虹吸原理，反复多次纯萃取，减短提取时间，节省材料，效率高。 7.茶叶咖啡因提取的原理是什么 答：利用咖啡因易溶于乙醇，易升华等特点，以95%乙醇作溶剂，通过索氏提取、浓缩、焙炒、升华得到纯化咖啡因。 8.离子交换柱层析实验中，离子交换剂为什么要进行预处理 答：①使离子交换剂充分溶胀②酸碱除杂③把活性离子（反离子）转型为clˉ。 9.离子交换柱层析实验中，TCA和丙酮的作用是什么 答：在PH在±时，TCA：使杂质蛋白变性，多得黏蛋白。丙酮：沉淀黏蛋白10.离子交换柱层析实验中，加TCA后，为什么要将PH调 答：①TCA变性能力与PH值密切相关；PH↑，TCA变性能力减弱；PH↓，TCA 变性能力增强 ②当PH在时，黏蛋白是最稳定的，卵清蛋白等杂质蛋白不稳定易沉淀，可得到相对较纯的黏蛋白。 11.离子交换柱层析实验中，为什么要维持PBS的PH在 答：黏蛋白的PI值约，小于，蛋白质带负电，又由于大多杂蛋白PI值约为10，不易于转型的离子交换剂交换而被洗脱时利用交换剂与蛋白结合程度不同而把它们分离开来，达到纯化的目的。 12.请画出离子交换柱层析分离鸡蛋卵黏蛋白的预期实验结果图，并对该图作合 理分析。 答：分析：第一个波峰：稀土ode杂蛋白；第二个波峰：目标蛋白洗脱 13.简述大蒜SOD提取中，SOD活性测定原理。 答：邻苯三酚在碱性条件下自氧化释放O2ˉ，生成有色中间产物，初始阶段中间产物积累在滞留30~45s后，与时间成线性关系（4min内），在420nm有强烈吸光值。当SOD，它催化O2ˉ与H+结合生成O2和H2O2，从而阻止中间产物积累，因此，通过计算可求出SOD酶活。 14.栀子黄色素提取实验中，吸附前为什么滤液PH调制3 生物化学第一章蛋白质化学测试题 一、单项选择题 1．测得某一蛋白质样品的氮含量为0．40g，此样品约含蛋白质多少？B(每克样品*6.25) A．2．00g B．2．50g C．6．40g D．3．00g E．6．25g 2．下列含有两个羧基的氨基酸是：E A．精氨酸B．赖氨酸C．甘氨酸D．色氨酸E．谷氨酸 3．维持蛋白质二级结构的主要化学键是：D A．盐键B．疏水键C．肽键D．氢键E．二硫键(三级结构) 4．关于蛋白质分子三级结构的描述，其中错误的是：B A．天然蛋白质分子均有的这种结构 B．具有三级结构的多肽链都具有生物学活性 C．三级结构的稳定性主要是次级键维系 D．亲水基团聚集在三级结构的表面 E．决定盘曲折叠的因素是氨基酸残基 5．具有四级结构的蛋白质特征是：E A．分子中必定含有辅基 B．在两条或两条以上具有三级结构多肽链的基础上，肽链进一步折叠，盘曲形成 C．每条多肽链都具有独立的生物学活性 D．依赖肽键维系四级结构的稳定性 E．由两条或两条以上具在三级结构的多肽链组成 6．蛋白质所形成的胶体颗粒，在下列哪种条件下不稳定：C A．溶液pH值大于pI B．溶液pH值小于pI C．溶液pH值等于pI D．溶液pH值等于7．4 E．在水溶液中 7．蛋白质变性是由于：D A．氨基酸排列顺序的改变B．氨基酸组成的改变C．肽键的断裂D．蛋白质空间构象的破坏E．蛋白质的水解 8．变性蛋白质的主要特点是：D A．粘度下降B．溶解度增加C．不易被蛋白酶水解 D．生物学活性丧失E．容易被盐析出现沉淀 9．若用重金属沉淀pI为8的蛋白质时，该溶液的pH值应为：B A．8 B．＞8 C．＜8 D．≤8 E．≥8 10．蛋白质分子组成中不含有下列哪种氨基酸？E A．半胱氨酸B．蛋氨酸C．胱氨酸D．丝氨酸E．瓜氨酸二、多项选择题 1．含硫氨基酸包括：AD A．蛋氨酸B．氨酸C．组氨酸D．半胖氨酸2．下列哪些是碱性氨基酸：ACD A．组氨酸B．蛋氨酸C．精氨酸D．赖氨酸 3．芳香族氨基酸是：ABD A．苯丙氨酸B．酪氨酸C．色氨酸D．脯氨酸 4．关于α-螺旋正确的是：ABD A．螺旋中每3．6个氨基酸残基为一周 B．为右手螺旋结构 C．两螺旋之间借二硫键维持其稳定（氢键） D．氨基酸侧链R基团分布在螺旋外侧 5．蛋白质的二级结构包括：ABCD A．α-螺旋B．β-片层C．β-转角D．无规卷曲 6．下列关于β-片层结构的论述哪些是正确的：ABC A．是一种伸展的肽链结构 B．肽键平面折叠成锯齿状 C．也可由两条以上多肽链顺向或逆向平行排列而成 D．两链间形成离子键以使结构稳定(氢键) 7．维持蛋白质三级结构的主要键是：BCD A．肽键B．疏水键C．离子键D．德华引力 8．下列哪种蛋白质在pH5的溶液中带正电荷？BCD(>5) A．pI为4．5的蛋白质B．pI为7．4的蛋白质 C．pI为7的蛋白质D．pI为6．5的蛋白质 9．使蛋白质沉淀但不变性的方法有：AC A．中性盐沉淀蛋白B．鞣酸沉淀蛋白 C．低温乙醇沉淀蛋白D．重金属盐沉淀蛋白 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量 ，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分配组分，轻组分为分配 组分，存在着两个恒浓区，出现在 精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分 1形成具有较强 正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想 溶液 ，可提高组分1对2的相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E 的定义是 化学吸收的液相分传质系数（k L ）/无化学吸收的液相分传质系数（k 0L ） 。 5. 对普通的N 级逆流装置进行变量分析，若组分数为C 个，建立的MESH 方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 6. 热力学效率定义为=η ； 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效率必定 于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂 的性质，对溶液施加 压力，克服 溶剂的渗透压 ，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。 1(1) 0(1) 1c i i i i z K K ψ=-=-+∑ 式中： K i ——相平衡常数； ψ——气相分率（气体量/进料量） 。 2. 精馏塔第j 级进出物料如图1，建立MESH 方程。 — 三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡？相平衡常数的定义是什么？ 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。 热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中，一般关键组分与非关键 组分在顶、釜的分配情况如何？ 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？ 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率？ 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些？ （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯0.6（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在101.3kPa下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求？ 已知：94℃时P10=152.56kPa P20=61.59kPa 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃下形成共沸物，共沸组成X2=0.65(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = = 求该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=1.26，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。 1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B） A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（A） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（C） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（C） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（B） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（B） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（D） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（D） A.乙酸乙酯B正丁醇 C.苯 D.丙酮 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A）范围内适合。 A. ％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于(D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 第一章复习题 1.生物分离工程在生物技术中的地位？ 2.生物分离工程的特点是什么？ 3.生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？ 4.在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？ 5.生物分离效率有哪些评价指标？ 第二章复习题 1．简述细胞破碎的意义 2．细胞破碎方法的大致分类 3．化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点？ 第三章复习题 1．常用的蛋白质沉淀方法有哪些？ 2．影响盐析的主要因素有哪些？ 3．何谓中性盐的饱和度？ 4．盐析操作中，中性盐的用量（40% 硫酸铵饱和度）如何计算？5．简述盐析的原理。6．简述有机溶剂沉析的原理。 7．简述等电点沉析的原理。 第四章复习题 1．膜分离技术的概念 2．膜的概念 3．根据膜孔径大小，膜分离技术的分类 4．基本的膜材料有哪些？ 5．常用的膜组件有哪些？ 6．何谓反渗透？实现反渗透分离的条件是什么？其特点有哪些？ 7．强制膜分离的概念？ 8．电渗析的工作原理？ 9．膜污染的主要原因是什么？常用的清洗剂有哪些？如何选择？ 10．膜分离在生物产物的回收和纯化方面的应用有哪些方面？ 第五章复习题 1.什么是萃取过程？ 2.液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？ 3.常见物理萃取体系由那些构成要素？ 4.何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？ 5.何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？有哪几种方法？ 6.何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？ 7.反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理 第六章复习题 1.影响吸附的主要因素？ 2.亲和吸附的原理和特点是什么？ 3.常用的离子交换树脂类型有哪些？ 4.影响离子交换速度的因素有哪些？ 5.用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些哪些特殊要求，主要有哪几类？ 第七章复习题生物分离工程试题
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