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生物常见术语
发布时间:7/30/2011 9:59:52 AM
7、何谓浓差极化现象?它是如何影响膜分离的?减少浓差极化现象的办法?在膜分离操作中,所有溶质均被透过液传送到膜表面上,不能完整透过膜的溶质受到膜的截留作用,在膜表面四周浓度升高。这种在膜表面邻近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。浓度极化现象将产生三种消极作用:1)溶质透过率增添2)在膜上形成沉淀或凝胶,由此减少了有效膜面积或形成串联的二次膜,使透水率减少3)使界面渗透压升高,推进力下降,透水率减少缓和浓度极化办法:1)对原料液进行预处置,包含调剂原料液温度和PH值,脱出微生物,悬浮固体和胶体,可溶性有机物,可溶性无机物以及某些特定的化学物质2)提高流速,减薄边界层厚度,或在膜组件内设置湍流增进器,折流挡板等内件,从而进步传质系数3)选择恰当的操作压强和温度,避免增长沉淀层的厚度和密度4)制膜过程中对膜进行润饰改性,使其具有抗污染性5)定期对膜通过物理的或化学的办法进行反冲和清洗。
1、影响双水相萃取的因素有哪些?当电解质存在,PH是如何影响双水相萃取的?(1)聚合物组成的影响Dextran分子量(粘度高,价钱)、PEG分子量(2)聚合物浓度影响。密度,密度差,粘度,粘度差,表面张力随聚合物浓度变更(3)盐与缓冲液 A盐离子的不均匀分配转变两相间电位差 B 高盐浓度引起盐析效应(4)PH lgKi*=lgKi+γZi,等电点的测定(5)温度的影响(分开临界点远,不太敏感,粘度)(6)荷电成相聚合物
2、用双水相萃取细胞破碎(匀浆)液时,一般是把目的产物分布在上相,而细胞碎片,杂蛋白散布在下相,为什么?分配在上相中的蛋白质可通过参加适量的盐(有时也弥补适量的PEG),进行第二次双水相萃取,目标是除往核酸和多糖,它们的亲水性较强,因而易分配在盐相中,蛋白质就停留在上相PEG中。应用PEG/盐体系提取胞内酶时,使细胞碎片分配到下相中是比拟轻易的。
3、何谓膜分离?重要有哪几种膜分离方式?膜分离过程可以以为是一种物质被透过或被截留于膜的过程,近似于筛分过程,根据滤膜孔径的大小而到达物质分离的目标,在生物技巧中利用的膜分离过程,依据推动力实质的不同,可具体分为四类:①以静压力差为推动力的过程:微滤(MF)超滤(UF)反渗透(RO);②以蒸汽分压差为推进力的过程:膜蒸馏(MD),渗透蒸发③以浓度差为推动力的过程:渗析④以电位差为推进力的过程:离子交换膜电渗析(EDTM),简称电渗析
4、膜在构造上可分为哪几种?膜资料重要用什么?对称膜与不对称膜,有孔膜与无孔膜。微滤膜材料:聚偏氟乙烯,聚丙烯,硝酸纤维,醋酸纤维。超滤膜:聚砜,硝酸纤维,醋酸纤维。反渗透膜:醋酸纤维素衍生物,聚醚,聚酰胺。自然材料:各种纤维素衍生物。人造材料:各种合成高聚物。特别资料:复合膜,无机膜。
5、膜组件在情势上有哪几种?各自有何优毛病?1)管式膜组件;内径较大。结构简单,适用于处理全副物含量较高的料液,分离操作完成后的清洗比较容易,但是管式膜组件单位体积的过滤表面积(即比表面积)在各种膜组件中Zui小,这是它的主要缺陷。2)平板膜组件比管式膜组件比表面积大得多。在试验室中,经常使用将一张平板膜固定在容器底部的搅拌槽式过滤器。3)螺旋卷式膜组件的比表面积大,结构简略,价格较廉价,但缺陷是处理悬浮物浓度较高的料液时容易产生堵塞现象。4)中空纤维膜组件。毛细管膜的耐压能力在1.0MPa以下,主要用于超滤和微滤;中空纤维膜的耐压能力较高,常用于反渗透。由于中空纤维膜组件由很多极细的中空纤维构成,采用外压式操作(料液走壳方)时,流动容易形成沟流效应(channelling),凝胶吸附层的节制比较艰苦,采取内压式操作(料液走腔内)时,为防止堵塞,需对料液进行预处理,除往其中的微粒。
6、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜资料、结构、性能及其利用等方面的异同点RO膜无显着的孔道结构,其透过机理尚不十分明白。与RO膜相比,UF膜和MF膜具有显明的孔道结构。UF膜的孔径较MF膜小,主要用于处理不含固形成分的料液,直径1~50nm的生物大分子(蛋白质、病毒等)。超滤过程中,膜两侧渗透压差较小,所以操作压力比反渗透操作低,一般为0.1~1.0MPa。微滤一般用于悬浮液(粒子粒径为0.1~10μm)的过滤,在生物分离中,普遍用于细胞、细菌和微粒子的分离和浓缩。微滤过程中膜两侧的渗透压差可疏忽不计,由于膜孔径交大,操作压力比超滤更小,一般为0.05~0.5MPa。RO法实用于1nm以下的小分子的浓缩:①纤维素脂类膜a.二醋酸纤维素膜(CA膜),制造工艺:原料 15~25%醋酸纤维素,溶剂 丙酮,条佳绩 高氯酸镁。铸膜液配制→过滤脱泥→刮膜→蒸发→冷凝固化→热处理(致密)。特点:透水速度快,脱盐率高,耐氯性好,价钱廉价。毛病:易受微生物侵蚀,易水解。适用的Ph值范畴3~8;工作温度<35℃。b.醋酸纤维素复合膜及中空纤维膜 ②非纤维素脂类膜 a.芬芳族聚酰胺膜(美国杜邦公司生产)。中空纤维组件适用于若咸水淡化,海水脱盐。操作压力 5.5~7MPa,温度0~35℃,PH值 4~9,脱盐率>98.5%。b.聚苯并咪唑酮膜(PBIL)具有精良的化学稳定性和热稳定性:使用PH值规模1~12,温度10~70℃;操作压力8MPa,水通量0.36m3/?*d,膜脱盐率>98%。
8、膜的清洗及保留方法有哪几种?膜的清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂。具体用何种清洗剂应依据膜的性质和污染物的性质而决议,即使用的清洗剂要具有良好的往污才能,同时又不能侵害膜的过滤性能。因此选择适合的清洗剂和清洗方法不仅能提高膜的透过性能,而且可延伸膜的使用寿命。假如用净水清洗就恢复膜的透过性能,则不需使用其他清洗剂。对于蛋白质的严重吸附所引起的膜污染,用蛋白酶(如胃蛋白酶、胰蛋白酶)等溶液清洗,后果较好。
11、超滤、反渗透膜分离主要有哪些方面利用?UF(超滤)膜的孔径较MF膜小,主要用于处理不含固形成分的料液,直径1~50nm的生物大分子(蛋白质、病毒等),超滤过程中,膜两侧渗透压差较小,所以操作压力比反渗透操作低,一般为0.1~1.0MPa。蛋白质(亲和超滤)、多糖、抗生素、热原、细胞和处理胶体悬浮液。 反渗透:海水脱盐、超纯水制备、分离溶剂和乙醇、丁醇和丙酮以及浓缩抗生素、氨基酸等。实用于1nm以下小分子的浓缩。
12比拟膜分离技巧与亲和层析技术的特点:亲和分离技术:亲和分配、亲和沉淀。亲和色谱等技术,选择性和特异性极强;但亲和色谱技术流速低、填充颗粒的紧缩、扩散传递慢,故造成柱效力不高并且不宜大范围运用。膜分离技巧特点是处理量大,可以大范围操作,但由于是利用膜孔径大小来分离,纯度相对较低。亲和层析的长处是简略、快速,甚至从细胞的粗提取液中经一步层析就能纯化成百上千倍。此外配基对相应的蛋白质有稳定作用,故使蛋白质的回收率和比活气比拟高,并且亲和性的吸附剂可重复使用。但亲和层析是一种昂贵的分离技术,作为一种间歇操作的吸附色谱,柱中装载的昂贵的亲和载体利用率很低,由于使用粒径小,强度低的亲水性载体,柱的通量小,易被堵塞和污染,传质阻力打,造成过滤速率很低,大柱中的流动状态庞杂,装柱技术的熟练水平和经验对柱的性能影响很大,放大艰苦,故到目前为止还主要用于纯度请求很高、价格昂贵的小量产品的生产上。
14.简述亲和膜分离的进程?答:1.分别膜的改性:将微孔滤膜或超滤膜上的某些官能团,通过恰当的化学反映道路,按上一个间隔臂,一般应是大于3个碳原子的化合物;2.亲和膜制备:选用一个合适的亲和配基,在必定条件下让其与间隔臂分子产生共价联合,天生带有亲和配基的膜分离介质;3.亲和络合:将样品混杂物迟缓地通过膜,使样品中欲分离的物资与亲和配基发生特异性相互作用,产生络合,天生配基和配位物为一体的复合物,其余不和膜上配基永生亲和作用的物质则随流动相通过膜流走;4.洗脱:转变条件,如洗脱液的组成、pH值、离子强度、温度等,使复合物产生解离,并将解离物收集起来,进一步处置;5.亲和膜再生:将解离后的亲和膜进行洗涤、再生、平衡,以备下次分离操作再用。
15.液膜由哪几部分组成,各自的功效是什么?答:定义:液膜是悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒,它能把两个组成不同而又互溶的溶液隔开,并通过渗透现象起到分离的作用。组成:溶剂(水和有机溶剂)、表面活性剂和添加剂。溶剂构成膜基体:表便活性剂起乳化作用,它含有亲水基和疏水基,可以增进液膜传质速度并进步其选择性,添加剂用于把持膜的稳固性和渗透性。
16.影响液膜稳定性的因素有哪些?答:稳定性是液膜分离过程的要害,它包含液膜的溶胀和破损两个方面。溶胀是指外相水透过膜进进了液膜内相,从而使液膜体积增大。用乳状液的溶胀率Ea来表现破损则是由于液膜被损坏,使内相水溶液泄漏到外相,可用破损率Eb来表示,影响溶胀的因素重要体现在外界对膜相物性的影响、内外水相化学位的影响和膜相与水结合的加溶作用,其中表面活性剂和载体其主要作用,此外,搅拌强度,搅拌速度增大,渗透溶胀增添;温度升高,渗透溶胀加剧;膜溶剂黏度大,则扩散系数减小,溶水率低,则膜相含量少,能减小内外水相间的化学位梯度,使渗透溶胀减小。影响液膜破损的因素主要是外界剪切力作用使乳液产生破损和膜结构及其性质变更产生破损两个方面,同时也与搅拌温度、膜溶剂、外相电解质等条件有关。因此,必需公道选择表面活性剂载体、膜溶剂、外相电解质的种类和浓度、下降搅拌强度、乳水比和传质时光,有效的把持温度避免液膜破损率过高,以保证膜分离的后果。
1.吸附作用的机理是什么?答:吸附是应用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的才能,使其富集在吸附剂表面的过程。固体表面分子(或原子)处于特别的状况。固体内部分子所受的力是对称的,故彼此处于平衡。但在界面上的分子同时受到不相等的两相分子的作用力,因此界面分子的力场是不饱和的,即存在一种固体的表面力,它能从外界吸附分子、原子或离子,并在吸附表面上形成多分子层或单分子层。物质从流体相(气体或液体)浓缩到固体表面从而实现分离的过程称为吸附作用,在表面上能产生吸附作用的固体称为吸附剂,而被吸附的物资称为吸附物。
2.吸附法有几种?各自有何特色?答:①物理吸附:吸附剂和吸附物通过火子力(范德华力)发生的吸附称为物理吸附,其特点是吸附不仅限于一些活性中心,而是全部自由界面,吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附层可以是单层,也可以是多层,吸附和解吸附速度通常较快。放热,可逆。②化学吸附:吸附作用力为化学键协力,须要高活化能,只能以单分子层吸附,选择性强,吸附和解吸附速度较慢,放热量大③交流吸附:吸附剂吸附后同时放出等量的离子到溶液中,离子的电荷是交换吸附的决议因素。
3.大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优毛病?答:活性炭吸附剂吸附才能滴,轻易引起失活。大孔网状聚合物吸附剂可以重复应用,具有良好的物理化学稳固性,能经受起多次且激烈的再生进程,并且再生过程简便快速,是一个经济的生产过程。大孔网状的长处:选择性好、解吸轻易、机械强度好、流体阻力小、可反复使用、可适用于各种产品、机械强度好、流体阻力小、可重复应用、可实用于各种产品;但价钱昂贵,吸附后果易受流速以及溶质浓度等因素的影响。
4.影响吸附过程的因素有哪些?答:①斟酌三种作用力:固体-溶质、固体-溶剂、溶质-溶剂②吸附剂性质:吸附容量(比表面、空隙的、粒度大小、极性等)、吸附速度(粒度、孔径散布)、机械强度(应用寿命)③吸附物性质:表面张力下降的物质、溶质在易溶解的溶剂中吸附量小、极性吸附剂易吸附极性物质、同系物极性越小,越易被非极性吸附剂吸附④溶液pH的影响(解离度)⑤温度的影响(吸附法、溶解度)⑥盐浓度:影响庞杂,要视具体情形而定⑦其它组分影响(增进,干扰,互不影响)
6.大孔径离子交流树脂有哪些特色?答:①通过在合成时参加惰性致孔剂,战胜了普通凝胶树脂由于膨胀现象发生的“暂时孔”现象,从而强化了离子交换的功效②减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染”现象(大分子不易洗脱)③可以通过致孔剂选择调剂孔径大小、树脂的比表面积以适应不同的分离请求。
1.何谓色层分离法?可分为那几个大类?答:层析法是应用混杂物中各组分物理化学性质的差别,使各组分在两相中的散布水平不同,从而使各组分以不同的速度移动而到达分别的目标。分类:排阻层析、离子交流层析、分配层析、亲和层析、金属螯合层析、疏水层析、正反向层析、聚焦层析、灌注层析、共价作用层析、凝胶过滤层析。
2.何谓保存值、分配容量K、分离度?答:保存值是表现试样中各组分在色谱柱中的停留时光的数值,通常用时光或用将组分带杰出谱柱所需载气的体积来表现。一个固定相在分享两种物资时,假如两种物质的洗脱曲线重叠,则无法用分离因子来描写,必需用分离度来说明,其定义为Rs=(t R1+t R2)/0.5(W1+W2)=0.25N1/2[(a-1)/a][K2/(K2+1)]式中N为理论板数,W为峰宽。分配容量,又称容量因子,化合物在两相间到达分配平衡时,在固定相与流动相中的量之比。
4.层析剂有哪几种?各自有何特点答:氧化铝:①有很大的比表面积,其微孔表面具有吸附性能②分子式Al2O3简略,空间形态庞杂,8种以上的形态③同一形态宏观结构性质,如密度、孔隙率。孔径分布、比表面积等存在差别④吸附量与含水量关系很大。硅胶:①化学组成SiO2 XH2O②属于无定形结构,基础结构质点为Si—O四面体,相互堆积形成硅胶的骨架,质点间的空间即为硅胶的空隙③硅胶中的水以羟基的情势和硅原子相连而笼罩于硅胶表面。琼脂糖:①中性不带电②水溶性线状多糖③高亲水性,含大批羟基④能制成多孔性凝胶,分离大分子。葡聚糖:①亲水性比琼脂糖高(羟基数多)②化学稳定性及热稳定性好③孔度与机械强度与交联度有关④用于凝胶过滤分子筛。纤维素:①亲水②微晶与无定型两部分组成,缺少孔度。大孔珠状纤维素:①高孔度②高机械度③亲水性强。聚丙烯酰胺:①丙烯酰胺与交联剂N,N’-交叉双丙烯酰胺共聚②烷烃骨架与酰胺侧链③把持交联剂比例可节制网格孔度④亲水性好,但不如多糖介质⑤机械强度差。
5.何谓亲和色层分离法?亲和力的本质是什么?亲和色层中常用的亲和关系有哪几种?答:亲和层析是利用生物体内存在的特异性相互作用的分子对面设计的层析办法。亲和力的实质是生物高分子化合物特异的生物学活性。生物体内相互作用的分子对:①酶—底物或克制剂②抗原—抗体③激素—受体④糖蛋白—凝聚素⑤生物素—生物素结合蛋白等。
9 凝胶层析分离机理是什么?原理:不同大小分子在多孔凝胶中阻滞力不同。含有不同组分的溶液,通过网状结构的凝胶粒子,小分子物质自由扩散于凝胶颗粒的缝隙中而进进凝胶相,大分子物质被排阴于凝胶,参加洗脱剂后溶液向下推移,大分子及剩余的小分子进进下层新的凝胶相中,反复上述扩散和排列。这样Zui先流出的洗脱液中含有Zui大分子物质,Zui后流出的洗脱液含有小分子物质,分段收集可以获得各种相对分子质量大小的区段,从上可见,凝胶过滤具有分子筛的作用,因而,也称为分子筛分享法和排阻分离法。
10 亲和层析的机理是什么?亲和分离法是根据生物高分子化合物可以与他们相对应的配基,进行特异并可逆联合的特色来进行分离的,把相对应的一对配基中的一个通过物理吸附或者化学共价键的作用,固定在载体上使它变成固相,装在层析柱中来提纯其相对应的配基。亲和分离法是根据生物高分子化合物特异的生物学活性来进行分离提纯的这种生物学活性是由生物高分子化合物特定的低级结构,特殊是其空间构造所决议的,特异性很高。
18,十二烷基硫酸钠(SDS)在SDS一聚丙烯酰胺电泳起什么作用?
答:大多数蛋白质在SDS浓度大于1mm时以1.4克SDS|克蛋白质的比例联合,SDS能以必定比例和蛋白质结合并使蛋白质分子带有大批的负电荷,大大超过其本来所带电荷,从而使各自然蛋白质的电荷差异降落及至打消,同时蛋白质的构造也在SDS作用下变得疏松,开关趋于一致,排出了电泳进程中电荷的影响,使SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳时,蛋白质迁移率的差别仅是相对分子质量的函数。
1、结晶的过程分为几步?答:(1)过饱和溶液的形成(2)晶体天生(3)晶体的生长
何谓过饱和度?饱和度形成有哪些办法?答:过饱和是指溶液中溶质的含量已经大于了饱和度,依然没有晶体参出的现象。而过饱和度是指超过饱和度的那一部分溶质的质量与饱和度的比,它表示了溶液的过饱和水平。过饱和溶液的形成方法:(1)冷却(2)溶剂蒸发(3)转变溶剂性质(4)化学反映产生低溶解度物质
2、影响晶体的大小,外形和纯度有哪些因素?过滤和干燥期间操作,产品的堆积密度,粉流特征,过饱和过程,生长温度,,过饱和过程,杂志的存在;簇集成团,包括母液,分子代替。
3、结晶法与沉淀法相比较有何差别?实质上属同种过程,差别在于形态的不同,同类分子或离子以有规矩形式析出称结晶,同类分子或离子以无规矩的絮乱排列情势析出称为沉淀
1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸,水溶性随温度升高而升高,PI=6.2,在中性和酸性条件下较稳固。现有此氨基酸G发酵液,请用所学过的生物分别方式,设计一条Zui佳生产 工艺路线,终极得到此氨基酸G的晶体。并具体些明各步骤的操作条件。
答:用恰当的缓冲液溶解菌体超声波破碎处置----离心分离收集上清夜---透析(脱盐处理)---离子交换层析(采取强酸性离子交换树脂。当PH2到3时混杂液上柱,通过不断进步PH和离子交换树脂使各种氨基酸以不同的速度被洗脱下来)--吸附层析(羟基磷灰石柱层析)----聚丙烯酰胺凝电泳(主要是对样品进行浓缩)---结晶(冷却条件下结晶)
1、已知某一酶E是能专一性地催化底物M,主要存在于大肠杆菌内,某分子量一般为8万左右,等电点PI=8.2,稳定PH范畴为7,0到9,0。现有一批含此酶的大肠杆菌发酵液,请用所学过的各种生化分离方式,设计一条Zui佳生产工艺路线,终极得到一层纯酶E冻干粉。并具体写明各步骤的操作条件。
答:适当的缓冲液溶解菌体,超声波破碎处理—离心分离(收集上清液)--盐沉淀(NH4SO4)??PI沉淀(选择PH=PI是的蛋白质)---离子交换层析(采取强酸性离子交换树脂 由PH2到3的混合液上柱,通过地不断地提高PH和离子强度,使各种缓基酸以不同的速度被洗脱下来)--亲和层析(配基为该酸化底物MO将含有酶E的混合液通过层析柱时。待分离的生物分子留在相中。通过用含有游离配体溶液把酶E从柱上洗脱下来)---凝胶过滤层析(收集相对分子质量在8万左右的蛋白质)---干燥(喷雾干燥)
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