2022年生物分离与纯化技术复习重点.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 生化分别技术复习重点1. 分别纯化的主要操作步骤细胞分别(离心、传统过滤和膜过滤;); 细胞破裂和碎片分别(均质法和高速玻璃珠研磨法,离心法和双水相提取法) ;浓缩(超滤 -错流系统);色谱分别1. 吸附分别技术概念:吸附层析是利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中的各组分分别的方法;吸附剂类型 :( 1)物理吸附(范德华力) ( 2)化学吸附(电子转移) ( 3)交换吸附(离子交换)物理吸附和化学吸附的比较吸附力物理吸附化学吸附范德华力化学键力吸附热较小 液化热 较大挑选性无挑选性有挑选性稳固性不稳固 , 易解吸稳固分子层单分子层或多分
2、子层单分子层吸附速率较快 , 较慢 . 受温度影响小受温度影响大常用的吸附剂 :一类有机吸附剂,如活性炭、纤维素、大孔吸附树脂、聚酰胺等;另一类是无机吸附剂,如氧化铝、硅胶、人造沸石、磷酸钙氢氧化铝等;活性炭吸附规律:对具有极性基团的化合物吸附力较大;对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物;对相对分子质量大的化合物的吸附力大于相对分子质量小的化合物;影响吸附的因素:吸附剂的性质;吸附物的性质;吸附条件(温度、PH、盐的浓度)、溶剂的影响;大孔吸附树脂预处理方法:解吸条件的影响:3. 膜分别技术概念 :指物质在推动力作用下由于传递速度不同而得到分别的过程;特点 : 易于操作;成本低、寿命长;高效
3、;常温下操作无相态的变化,分别精度高,没有二次污染;膜材质的价格高;操作过程中膜面简洁被污染;膜的耐药性,耐溶性,耐热性能有限;类型 :渗析;电渗析;微滤;超滤;反渗透;纳滤;气体分别微滤的分别机理:筛分机理4. 液膜分别技术概念 :是一种以液膜为分别介质,以浓度差为推动力的分别操作,是属于液液系统的传质分别过程;组成 :膜溶剂;表面活性剂;流淌载体;膜增强剂;分类 :乳状液膜;支撑液膜;液膜分别步骤 :制备液膜;液膜萃取;澄清分别;破乳;影响因素 : 液膜乳液成分的影响;乳水比;连续的 作温度的影响;接触时间;PH;搅拌速度的影响;料液的浓度和酸度的影响;操应用 :分别氨基酸;提取抗生素;提
4、取生物碱;提取蛋白质;分别有机酸;应用酶反应和酶萃取;液膜 包裹;5. 盐析 基本原理 : 在高浓度中性盐存在的情形下,蛋白质(或酶)等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀出的现象称为盐析;影响盐析的因素:盐饱和度;蛋白质浓度;PH值;温度 盐加入方式 :(1)加硫酸铵的饱和溶液 ;2 直接加固体硫酸铵6. 等电点沉淀法名师归纳总结 基本原理 :两性生化物质在溶液PH处于等电点时,分子表面电荷为零,分子间静电排斥作用减弱,因此吸第 1 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 引力增大,能相互集合起来,发生沉淀;等电点概念 :蛋白质或两性电解
5、质如氨基酸 所带净电荷为零时溶液的pH,此时蛋白质或两性电解质在电场中的迁移率为零;7. 结晶 概念 : 溶质呈晶态从溶液中析出的过程称为结晶;过程: 过饱和溶液的形成;晶核的生成;晶体的生长;影响结晶因素:溶液浓度;样品纯度;溶剂;PH;温度;时间;等电 方法 :盐析法;加饱和盐溶液;透析法;有机溶剂(直接加有机溶剂或者利用挥发性溶剂蒸发结晶)点;其它(温度差,加入金属离子)等;8. 有机沉淀法 原理 :向蛋白质等生物大分子的水溶液中加入肯定量亲水性的有机溶剂,能显著降低蛋白质等生物大分子 的溶解度,使其沉淀析出;常用有机溶剂 : 乙醇、丙酮、甲醇等;9. 固相析出分别技术主要有: 结晶法、
6、盐析法、有机溶剂沉淀法和等电点沉淀法;10. 离子交换法 概念: 是应用离子交换剂作为吸附剂,通过静电引力将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上,然 后用合适的洗脱机将吸附物从离子交换剂上洗脱下来,从而达到分别、浓缩、纯化的目的;常用离子交换剂:人工高聚物作载体的离子交换树脂;多糖作载体的多糖基离子交换剂;3)多乙烯多氨环氧氯 分类 ;一 . 按树脂骨架的主要成分分:(1)聚苯乙烯型树脂(2)聚苯烯酸型树脂(苯烷树脂( 4)酚醛树脂 二 . 按骨架的物理结构来分:(1)凝胶型树脂(2)大网格树脂( 3)均孔树脂 三 . 按活性基团分类:阳离子交换树脂: ( 1)强酸性阳离子交换树脂(磺酸基
7、团和次甲酸磺酸基团)(2)弱酸性阳离子交换树脂(羧基和酚羟基)阴离子交换树脂: (1)强碱性阴离子交换树脂(季铵基团)( 2)弱碱性阴离子交换树脂(伯胺基;仲胺基)离子交换树脂的理化性能:交联度;交换容量;粒度和外形;滴定曲线;稳固性;膨胀性;PH;有机溶剂影响离子交换树脂挑选因素:离子化合价;离子的水化半径;溶液浓度;离子强度;溶液的的影响;树脂的物理结构的影响;树脂与离子间的帮助力 影响离子交换速度的因素: 树脂粒度;树脂的交联度;溶液流速;温度;离子的大小;离子的化合价;离 子浓度;离子交换技术的一般流程: 原料液的预处理原料液与离子交换树脂的充分接触淋洗交换树脂把离子交换树脂上的有用物
8、质解吸并洗脱下来离子交换树脂的再生;12. 亲和层析 原理 :亲和层析是一种吸附层析,抗原(或抗体)和相应的抗体(或抗原)发生特异性结合,而这 种结合在肯定的条件下又是可逆的;所以将抗原(或抗体)固相化后,就可以使存在液相中的相 应抗体(或抗原)挑选性地结合在固相载体上,借以与液相中的其他蛋白质分开,达到分别提纯 的目的;影响吸附剂亲和力的因素: 配基浓度;空间障碍;配基与载体的结合位点;载体孔径;14. 过滤 概念 :在推动力或者其他外力作用下悬浮液(或含固体颗粒发热气体)中的液体(或气体)透过介 质,固体颗粒及其物质被过滤介质截留,从而使固体及其他物质与液体(或气体)分别的操作;原理 :利
9、用物质的溶解性差异,将液体和不溶于液体的固体分别开来的一种方法 类型 :( 1)常规过滤(2)错流过滤 15. 助滤剂 滤饼作用 助滤剂原理 : 通过加入助滤剂转变进入滤池之前的颗粒或滤料表面性质、电性与尺寸;转变滤料表名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 面性质可提高颗粒向滤料迁移速度与黏附效率;转变进入滤池悬浮颗粒的表面性质与尺寸可提高颗粒黏附效率;依据该机理形成的聚合物 颗粒絮体,使颗粒和黏附作用都得到加强;助滤剂的主要种类有:聚合无机高分子(如聚合氯化铝、聚合硫酸铝)合成有机高分子(如聚丙烯酰胺、HAC 阳离子
10、絮凝剂)自然有机高分子(如骨胶、海藻酸钠)氧化剂(如氯、臭氧、二氧化氯等);助滤剂使用方法:( 1)在过滤之前先在过滤介质表面预涂一层助滤剂;(2)助滤剂按肯定比例匀称加入待过滤的料液中;16. 提取: 通过溶剂 如乙醇 处理、蒸馏、脱水、经受压力或离心力作用,或通过其他化学或机械工艺过程从物质中制取 如组成成分或汁液 ;谓经过提炼而取得;17. 精制: 从一种物质中把不需要的成分除去18. 萃取 : 利用溶质在互不相容的两相之间安排系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术;萃取选取的缘由:( 1)萃取剂分子至少有一个萃取功能基(2)萃取剂分子中必需有相当长的链烃或芳烃(3)挑选性好、萃取容量大
11、、化学和辐射稳固性强、简洁与原料液分层、操作安全等;影响因素:( 1) PH,温度盐析(2)有机溶剂的挑选(3)带溶剂(4)乳化和去乳化19. 细胞破裂常用的技术:( 1)高压匀浆法(2)高速珠磨法(3)超声波法(4)化学法(5)酶解法( 6)渗透压冲击法(7)冻结 - 融解法(8)干燥法常用的溶酶: 溶菌酶、透亮质酸酶、蛋白酶、脂肪酶、核酸酶等;20. 高压匀浆法的原理: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,细胞在受到高速撞击后,几句释放到低压环境,从而在撞击力和剪切力等综 合作用下破裂影响因素: 压力、循环操作次数和温度21. 化学渗透法破裂细胞的特点:速度低
12、,效率差,且化学或生化试剂的添加形成新的污染,但化学渗透法挑选性高,胞内产物的总释放率低,可有效抑制核酸的释放,料液粘度小,有利于后处理;22. 珠磨法破裂细胞的影响因素 等;:搅拌速度、料液的循环速度、细胞悬浮液的浓度、珠粒大小和数量、温度23. 发酵液预处理降低液体黏度常用的方法:( 1)加热(2)凝结和絮凝(3)变性沉淀(4)调剂PH 24. 凝结概念: 在电解质的作用下,由于胶粒之间双电介质凝结的影响因素:25. 絮凝 絮凝的主要影响因素概念: 指在某些高分子絮凝剂存在下,基于架桥作用,使胶粒形成较大的絮凝团的过程;原理: 絮凝剂一般为高分子聚合物,具有长链线状结构,简洁溶于水,其相对
13、分子质量高达数万至 1000 万以上, 在长的链节上含有相当多的活性功能团;絮凝剂的功能团能猛烈地吸附在胶粒的表面,由于一个高分子絮凝剂的长链节上含有相当多的活性功能团,所以一个絮凝剂分子可分别吸附在不同颗粒的表面,从而产生架桥链接;絮凝的影响因素:主要是 1,絮凝剂的相对分子质量、2,絮凝剂的类型、3,溶液的 PH、4,搅拌速度和时间、 5,絮凝剂的浓度、6,助凝剂;27. 常用的固液分别方法有:过滤、沉降和离心分别;28. 浸取技术,影响因素概念 :用溶剂浸渍固体混合物以分别可溶组分及残渣的单元操作;又称固液萃取;影响因素: 固体物质的颗粒度;溶剂的用量及浸取次数;温度;浸取时间;搅拌;溶
14、剂的 PH 33. 克服膜表面浓度差极化现象的方法:进入膜处理前的预过滤能去除微粒状物质,降低待阻留溶质的浓度;逆洗;超声波振动;设置湍流促进物;震惊和脉冲喂料等;此外,仍有讨论通过膜、膜系统或膜表面的旋转而达到掌握浓差极化的目的;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 34. 生化分别技术分别的主要对象 物活性的物质(如酶类) ;:动植物细胞与微生物发酵液;酶反应产物、中间产物或废物料,具有生35. 生物技术产品的特点:结构复杂;具有种属特异性;针对性强,疗效高;基因稳固性;免疫原性;检验的特别性等 ;生物分别与纯化复
15、习题 第一章 1、生物分别纯化技术的概念?以生物物质原料为基础,对目标产物进行提取、纯化、加工制备的生产技术;2、生物物质与生物产品的区分?生物物质 :生物物质是指存在于生物体内的全部生物活性物质的总称;生物产品 :在产业中的生物物质的制成品;3、生物分别纯化技术的原理和特点?生物物质的制成品统称为生物产品;基本原理 :利用混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别来实现组分间的分别或纯化;技术原理 :选用能够识别这些差别的分别介质或扩大这些差别的分别设备来实现组分间的高效分别;特点: 环境复杂、分别纯化困难含量低、工艺复杂 稳固性差、操纵要求严格 目标产物最终的质 量要求很高 终极产品纯
16、度的均一性与化学分别上纯度的概念并不完全相同 4、发酵生物产品分别纯化的生产工艺?原材料的预处理颗粒性杂质的去除可溶性杂质的去除和目标产物的初步纯化目标产物精制目标 产物的成品加工 其次章 6、预处理的目的?使目标产物最大限度的转移到溶液中;7、转变发酵液过滤特性的基本方法?降低液体黏度 (常用加水稀释法和加热法)调整 pH(转变物质的电离度和电荷性质)加入反应剂 (沉淀杂质)加入助滤剂(不行压缩的多孔微粒,使滤饼疏松,增大滤速)凝结和絮凝 8、对发酵液相对纯化的基本方法?高价无机离子( Ca2+、Mg2+、Fe2+)Ca2+ 草酸钠草酸钙沉淀 (回收草酸) Mg2+ 三聚磷酸钠三聚磷酸钠镁络
17、合物 Fe2+ 黄血盐普鲁 士蓝沉淀 杂蛋白沉淀变性加热大幅度调解pH 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂吸附法9、凝结和絮凝的作用原理?凝结原理 :加入电解质,中和胶体粒子的电性,夺取胶体粒子表面的水分子,破坏其表面的水膜,使胶体 粒子能集合起来 絮凝原理 :(絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物)通过静电引力、范德华引力或氢键的作用,猛烈地吸 附胶粒,形成较大的絮团 原理: 絮凝剂一般为高分子聚合物,具有长链线状结构,简洁溶于水,其相对分子质量高达数万至 1000 万 由于一个高 以上, 在长的链节上含有相当多的活性功能团;絮凝剂的功能团能猛烈地吸附在胶粒的表面,分子絮凝剂的长链节上含有相当
18、多的活性功能团,所以一个絮凝剂分子可分别吸附在不同颗粒的表面,从 而产生架桥链接;11、离心分别的常用方法及特点?差速离心法速率区带离心法最大的梯度密度低于最小密度的沉降样品在最高的沉降物质达到管底前停止,短时间,低速度名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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稳的密度区,长时间,高速度 11、离心分别的常用设备类型及特点?依据其离心力大小,可分为低速离心机、高速离心机和超离心机;按型式可分为管式、碟片式等; 按作用原理不同可分为过滤式离心机和沉降式离心机两
19、大类;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、常用细胞破裂的方法分类作 用 机 理适应性机珠磨法固体剪切作用可达较高破裂率,可较大规模操作,大分子目的产物易失活,浆液分械高压匀浆法液体剪切作用离困难法可达较高破裂率,可大规模操作,不适合丝状菌和革兰氏阳性菌非超声破裂法液体剪切作用对酵母菌成效较差,破裂过程升温猛烈,不适合大规模操作X-press 法固体剪切作用破裂率高,活性保留率高,对冷冻敏锐目的产物不适合酶溶法酶分解作用具有高度专一性,条件温顺,浆液易分别,溶酶价格高,通用性差机化学渗透法转变细胞膜的渗透性具肯定挑选性,浆液易分别,但释放率较低,通用性差械法渗透压法渗透
20、压猛烈转变破裂率较低,常与其他方法结合使用冻结融解法反复冻结 - 融解破裂率较低,不适合对冷冻敏锐目的产物干燥法转变细胞膜渗透性条件变化猛烈,易引起大分子物质失活16、沉析分别的依据是什么?通过加入某种试剂或转变溶液条件,使目标产物以固体形式从溶液中沉降析出的分别纯化技术;17、盐析法的原理是什么?在高浓度中性盐存在的情形下,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?蛋白质浓度的影响离子强度和离子类型的影响 pH的影响温度的影响 20、常用的蛋白质沉淀方法有哪些?盐析法有机溶剂沉淀法等电点沉淀法挑选性变性沉淀法有机聚合物沉淀21、 有机溶剂沉淀
21、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)破坏大分子四周水膜,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别的方法,称为有机溶剂沉淀法;常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简洁过滤或离心分别,辨论力比盐析法好,溶剂也简洁除去;名师归纳总结 缺点:有机溶剂沉淀法易使蛋白质和酶变性,所以操作必需在低温条件下进行;蛋白质和酶沉淀分别后,第 5 页,共 17 页应立刻用水或缓冲液溶解,以降低有机溶剂浓度
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- 2022 生物 分离 纯化 技术 复习 重点
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