生物分离工程复习纲要.docVIP

第一章：绪论 生物分离工程概念 回收生物产品分离过程的原理与方法，即从发酵液、酶反应液、动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。 生物分离工程研究的内容 目标产品及其基质的性质。 根据产品及基质选择适宜的分离纯化技术(基本技术原理；基本方法；基本设备)。 第二章：发酵液预处理 发酵液预处理的目的 除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后继各步操作；改变发酵液的物理性质和降低溶液的粘度；尽可能使产物转入便于以后处理的相中。（除去悬浮颗粒、改善滤液的性状、方便后续步骤） 凝集与絮凝 凝集(coagulation)作用是在某些电解质作用下，如中性盐作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。（机理：中和粒子表面电荷；消除双电层结构；破坏水化膜）（通过电解质破坏胶体分散状态） 絮凝(flocculation)：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用，而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。（物理高分子物质的桥联作用） 高价态无机离子的去除 Ca2+去除：一般用草酸的钠盐生成草酸钙； Mg2+去除：加入三聚磷酸钠，从而形成三聚磷酸钠镁络合物； Fe3+去除：加入黄血盐(亚铁氰化钾) 。 固液分离的主要方法 过滤（垂直过滤（死过滤）；错流过滤） 离心 第三章：细胞分离技术 细胞破碎的方法（了解原理） 机械法：主要利用高压、研磨、超声波等方法产生剪切力达到破碎细胞壁的目的。热量的产生是该法的一个缺点。 高压匀浆的原理：从高压室（几百个大气压）压出的细胞悬浮液速度可达几百米每秒，高速喷出的浆液喷射到静止的撞击环上，细胞在高速造成的剪切力，碰撞力和高压到常压的变化等作用下，造成细胞破碎。 珠磨法的原理：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。 超声波破碎法的原理：液体中局部空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，引起的粘滞性旋涡在细胞上造成了剪切力，使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。 非机械法：主要通过酶反应，化学溶胞，改变渗透压等方法破坏细胞壁和细胞膜达到细胞破碎的目的。 酶解法：利用酶促反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破壁的目的。 渗透压冲击法：介质被突然稀释，或者将细胞转入水或缓冲液中，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。 冻结-融化：将细胞放在低温下突然冷冻和室温下融化，反复多次而达到破壁作用。 化学法：用酸碱及表面活性剂处理，可以使蛋白质水解，细胞溶解或使某些组分从细胞内渗漏出来。 包涵体形成的可能原因 包涵体的形成主要因为在重组蛋白的表达过程中缺乏某些蛋白质折叠的辅助因子，或环境不适，无法形成正确的次级键等原因形成的 。 （1）表达量高：原因可能是合成速度太快，以至于没有足够的时间进行折叠，二硫键不能正确的配对，过多的蛋白间的非特异性结合，蛋白质无法达到足够的溶解度等。 （2）氨基酸含硫过高：重组蛋白的氨基酸组成：一般说含硫氨基酸越多越易形成包涵体，而脯氨酸的含量明显与包涵体的形成呈正相关。 （3）环境不适合：重组蛋白所处的环境：发酵温度高或胞内pH接近蛋白的等电点时容易形成包涵体。 （4）异源蛋白：由于缺乏真核生物中翻译后修饰所需酶类，致使中间体大量积累，容易形成包涵体沉淀。 第四章：沉淀技术 维持蛋白质胶体稳定的因素 蛋白质分子表面的水化层；蛋白质分子间的静电斥力 盐析的原理，盐析与变性的关系 原理：亲水性大于蛋白质破坏水化层；带电离子中和蛋白质表面电荷 盐析与变性的关系：盐析是可逆的，变性是不可逆的 低盐浓度下，蛋白质溶解度与离子强度的关系 向蛋白质的纯水溶液中加入电介质后，蛋白质将吸附盐离子，而形成扩散双电层，导致蛋白质的溶解度增大，发生盐溶。 高浓度盐溶液中，蛋白质溶解度与离子强度的关系。 由于盐的水化作用，其将争夺蛋白质水化层中的水分子，使蛋白质表面疏水区脱水而暴露，增大它们之间的疏水性作用。 蛋白质溶解度与盐浓度的关系 （1）cohn经验式 ： S—蛋白质溶解度，mol/L； I—离子强度（c:离子浓度；Z:离子化合价） β含义： β—盐浓度为0时（纯水中溶解度），蛋白质溶解度的对数值。（与蛋白质种类、温度、pH值有关，与盐无关） Ks含义： Ks—盐析常数（与蛋白质和无机盐的种类有关，与温度、pH值无关）。 盐析公式——局限性：虽然Cohn公式能够描述盐析状态下蛋白质的溶解度，但它不能体现低盐浓度（盐溶状态）下蛋白质的溶解度。 盐析法分离蛋白质的两个步骤 β分级，Ks分级 Ks盐析法：在一定pH和温度下，改变体系离子强度进行盐析的方法；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，因此常用于提取液的前