生物分離與純化技術知識點歸納

1.生化分離，生化分離技術的基本步驟

生物分離與純化的目的是從微生物發酵液，酶反應產物，動植物細胞培養和生物體本身分離並純化對人類有用的，符合質量要求的各種生物藥物和生物製品。

來源：（1）動物臟器（2）血液，分泌物和其它代謝物（3）海洋生 物（4）植物（5）微生物

特點：（1）目的產物濃度低，純化難度大（2）活性物質性質不穩定，操作過程容易失活（3）生物材料中生化組分數量大，分離困難。（4）生物材料易變質，保存困難（5）生物產品的質量標準高基本步驟：原料的選取和預處理，分離提取，精製和成品的製作。

2.吸附技術

概念：是指在一定條件下，將待分離的料液（或氣體）通入適當的吸附劑中，利用吸附劑對料液（或氣體）中某一組分具有選擇吸附的能力，使該祖墳富集在吸附劑表面，然後再用適當的洗脱機將吸附的組分從吸附劑上解吸下來的一種分離技術

吸附劑類型：（1）物理吸附（範德華力）（2）化學吸附（電子轉移）（3）交換吸附（離子交換）

常用的吸附劑：一類有機吸附劑，如活性炭、纖維素、大孔吸附樹脂、聚酰胺等；另一類是無機吸附劑，如氧化鋁、硅膠、人造沸石、磷酸鈣‘氫氧化鋁等。

活性炭吸附規律：對具有極性基團的化合物吸附力較大；對芳香族化合物的吸附力大於脂肪族化合物；對相對分子質量大的化合物的吸附力大於相對分子質量小的化合物。

影響吸附的因素：吸附劑的性質；吸附物的性質；吸附條件（温度、PH、鹽的濃度）、溶劑的影響。

3.膜分離技術

概念：指物質在推動力作用下由於傳遞速度不同而得到分離的過程。特點：易於操作；成本低、壽命長；高效；常温下操作無相態的變化，分離精度高，沒有二次污染；膜材質的價格高；操作過程中膜面容易被污染；膜的耐藥性，耐溶性，耐熱性能有限。

類型：滲析；電滲析；微濾；超濾；反滲透；納濾；氣體分離微孔濾膜清洗和再生方法：將濾膜平放於清潔盛器內，用60℃左右的蒸餾水浸泡，使全部濕潤，數小時候（約4小時以）傾去水，再用上法浸泡12小時，使用前再用適量温蒸餾水清洗一次。

微孔濾過膜截留粒子的範圍：0.1—10μm的粒子。

4.液膜分離技術

概念：是一種以液膜為分離介質，以濃度差為推動力的分離操作，是屬於液—液系統的傳質分離過程。

組成：膜溶劑；表面活性劑；流動載體；膜增強劑。

分類：乳狀液膜；支撐液膜。

液膜分離步驟：製備液膜；液膜萃取；澄清分離；破乳。

影響因素：液膜乳液成分的影響；乳水比；連續的PH；攪拌速度的影響；料液的濃度和酸度的影響；操作温度的影響；接觸時間。應用：分離氨基酸；提取抗生素；提取生物鹼；提取蛋白質；分離有機酸；應用酶反應和酶萃取；液膜包裹。

5.鹽析

基本原理：在高濃度中性鹽存在的情況下，蛋白質（或酶）等生物大分子在水溶液中的溶解度降低並沉澱出的現象稱為鹽析。

影響鹽析的因素：鹽飽和度；蛋白質濃度；PH值；温度

鹽加入方式：（1）加硫酸銨的飽和溶液;(2)直接加固體硫酸銨

6.等電點沉澱法

基本原理：兩性生化物質在溶液PH處於等電點時，分子表面電荷為零，分子間靜電排斥作用減弱，因此吸引力增大，能相互聚集起來，發生沉澱。

等電點概念：蛋白質或兩性電解質(如氨基酸)所帶淨電荷為零時溶液的pH，此時蛋白質或兩性電解質在電場中的遷移率為零。

7.結晶

概念：溶質呈晶態從溶液中析出的過程稱為結晶。

過程：過飽和溶液的形成；晶核的'生成；晶體的生長。

影響結晶因素：溶液濃度；樣品純度；溶劑；PH；温度；時間。方法：鹽析法；加飽和鹽溶液；透析法；有機溶劑（直接加有機溶劑或者利用揮發性溶劑蒸發結晶）；等電點；其它（温度差，加入金屬離子）等。

8.有機沉澱法

原理：向蛋白質等生物大分子的水溶液中加入一定量親水性的有機溶劑，能顯著降低蛋白質等生物大分子的溶解度，使其沉澱析出。常用有機溶劑：乙醇、丙酮、甲醇等。

9.固相析出分離技術

主要有：結晶法、鹽析法、有機溶劑沉澱法和電點沉澱法。

10.離子交換法

概念：是應用離子交換劑作為吸附劑，通過靜電引力將溶液中帶相反

電荷的物質吸附在離子交換劑上，然後用合適的洗脱機將吸附物從離子交換劑上洗脱下來，從而達到分離、濃縮、純化的目的。

常用離子交換劑：人工高聚物作載體的離子交換樹脂；多糖作載體的多糖基離子交換劑。

分類：

1）.按樹脂骨架的主要成分分：①聚苯乙烯型樹脂②聚苯烯酸型樹脂③多乙烯多氨—環氧氯苯烷樹脂④酚醛樹脂。

2）.按骨架的物理結構來分：①凝膠型樹脂②大網格樹脂③均孔樹脂

3）.按活性基團分類：

陽離子交換樹脂：①強酸性陽離子交換樹脂（磺酸基團和次甲酸磺酸基團）②弱酸性陽離子交換樹脂（羧基和酚羥基）

陰離子交換樹脂:①強鹼性陰離子交換樹脂（季銨基團）②弱鹼性陰離子交換樹脂（伯胺基。仲胺基）

離子交換樹脂的理化性能：交聯度；交換容量；粒度和形狀；滴定曲線；穩定性；膨脹性。

影響離子交換樹脂選擇因素：離子化合價；離子的水化半徑；溶液濃度；離子強度；溶液的PH；有機溶劑的影響；樹脂的物理結構的影響；樹脂與離子間的輔助力。

影響離子交換速度的因素：樹脂粒度；樹脂的交聯度；溶液流速；温度；離子的大小；離子的化合價；離子濃度。

離子交換技術的一般流程：原料液的預處理——原料液與離子交換樹脂的充分接觸——淋洗交換樹脂——把離子交換樹脂上的有用物質解吸並洗脱下來——離子交換樹脂的再生。

11.層析柱裝柱的操作方法：

首先選好柱子，一般柱子的直徑與長度比為1:10~50；凝膠柱可以選1:100~200，同時將柱子洗滌乾淨。將層析用的基質（如吸附劑、樹脂、凝膠等）在適當的溶劑或緩衝液中溶脹，並用適當濃度的酸（0.5N~1N）、鹼（0.5N~1N）、鹽（0.5M~1M）溶液洗滌處理，以除去其表面可能吸附的雜質。然後用去離子水（或蒸餾水）洗滌乾淨並真空抽氣（吸附劑等與溶液混合在一起），以除去其內部的氣泡。關閉層析柱出水口，並裝入1/3柱高的緩衝液，並將處理好的吸附劑等緩慢地倒入柱中，使其沉降約3cm高。打開出水口，控制適當流速，使吸附劑等均勻沉降，並不斷加入吸附劑溶液。（吸附劑的多少根據分離樣品的多少而定。）最後使柱中基質表面平坦並在表面上留有2~3cm高的緩衝液，同時關閉出水口。

12.親和層析

原理：親和層析是一種吸附層析，抗原（或抗體）和相應的抗體（或抗原）發生特異性結合，而這種結合在一定的條件下又是可逆的。所以將抗原（或抗體）固相化後，就可以使存在液相中的相應抗體（或抗原）選擇性地結合在固相載體上，藉以與液相中的其他蛋白質分開，達到分離提純的目的。

影響吸附劑親和力的因素：配基濃度；空間障礙；配基與載體的結合位點；載體孔徑。

13.疏水作用層析

概念：固定相由非極性物質(如烴類、苯基等)組成的層析。非極性分子間或分子的非極性基團間具有吸引力，不同分子的非極性基團與固定相非極性物質結合的強弱不同，從而達到分離。多用於蛋白質分析和分離。

原理：蛋白質表面一般有疏水與親水集團，疏水層析是利用蛋白質表面某一部分具有疏水性，與帶有疏水性的載體在高鹽濃度時結合。在洗脱時，將鹽濃度逐漸降低，因其疏水性不同而逐個地先後被洗脱而純化，可用於分離其它方法不易純化的蛋白質。

14.過濾

概念：在推動力或者其他外力作用下懸浮液（或含固體顆粒發熱氣體）中的液體（或氣體）透過介質，固體顆粒及其物質被過濾介質截留，從而使固體及其他物質與液體（或氣體）分離的操作。

原理：利用物質的溶解性差異，將液體和不溶於液體的固體分離開來的一種方法

類型：（1）常規過濾（2）錯流過濾

15.助濾劑濾餅作用

助濾劑原理：通過加入助濾劑改變進入濾池之前的顆粒或濾料表面性質、電性與尺寸。改變濾料表面性質可提高顆粒向濾料遷移速度與黏附效率；改變進入濾池懸浮顆粒的表面性質與尺寸可提高顆粒黏附效率。按照該機理形成的聚合物–顆粒絮體，使顆粒和黏附作用都得到加強。

助濾劑的主要種類有：⑴聚合無機高分子（如聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁）⑵合成有機高分子（如聚丙烯酰胺、HAC陽離子絮凝劑）⑶天然有機高分子（如骨膠、海藻酸鈉）⑷氧化劑（如氯、臭氧、二氧化氯等）。

助濾劑使用方法：（1）在過濾之前先在過濾介質表面預塗一層助濾劑；（2）助濾劑按一定比例均勻加入待過濾的料液中。

濾餅：過濾介質一般有一定孔徑的紗布或不鏽鋼網。過濾介質一般是形成濾餅用的。真正起到過濾作用的是濾餅。濾餅的孔隙較過濾介質小。截留能力大。所以，在實驗時一般將頭一定體積的濾液重新過濾。過濾介質、濾餅都有一定的過濾阻力。過濾介質阻力是不變的。而隨着過濾的進行，濾餅不斷變厚。阻力不斷增加。過濾速度不斷減小

16.提取：

通過溶劑(如乙醇)處理、蒸餾、脱水、經受壓力或離心力作用，或通過其他化學或機械工藝過程從物質中製取(如組成成分或汁液)。謂經過提煉而取得。

17.精製：

從一種物質中把不需要的成分除去

18.萃取：

利用溶質在互不相容的兩相之間分配係數的不同而使溶質得到純化或濃縮的技術。

萃取選取的原因：（1）萃取劑分子至少有一個萃取功能基（2）萃取劑分子中必須有相當長的鏈烴或芳烴（3）選擇性好、萃取容量大、化學和輻射穩定性強、容易與原料液分層、操作安全等。影響因素：（1）PH，温度‘鹽析（2）有機溶劑的選擇（3）帶溶劑（4）乳化和去乳化

19.細胞破碎常用的技術：

（1）高壓勻漿法（2）高速珠磨法（3）超聲波法（4）化學法（5）酶解法（6）滲透壓衝擊法（7）凍結-融化法（8）乾燥法

常用的溶酶：溶菌酶、透明質酸酶、蛋白酶、脂肪酶、核酸酶等。

20.高壓勻漿法的原理：

細胞懸浮液在高壓作用下從閥座與閥之間的環隙高速噴出後撞擊到碰撞環上，細胞在受到高速撞擊後，幾句釋放到低壓環境，從而在撞擊力和剪切力等綜合作用下破碎影響因素：壓力、循環操作次數和温度

21.化學滲透法破碎細胞的特點：

速度低，效率差，且化學或生化試劑的添加形成新的污染，但化學滲透法選擇性高，胞內產物的總釋放率低，可有效抑制核酸的釋放，料液粘度小，有利於後處理。

22.珠磨法破碎細胞的影響因素：

、攪拌速度、料液的循環速度、細胞懸浮液的濃度、珠粒大小和數量、温度等。

23.發酵液預處理降低液體黏度常用的方法：

（1）加熱（2）凝聚和絮凝（3）變性沉澱（4）調節PH

24.加入電解質凝聚劑的目的

發酵液中的細胞，菌體或蛋白質等膠體粒子ide表面都帶有同種電荷，使得這些膠體粒子之間相互排斥，保持一定距離而不互相凝聚。另外，這些膠體粒子和水有高度的親和性，其表面很容易吸住水分，形成一層水膜，從而使膠體粒子呈分散狀態。在發酵液中加入電解質，就能中和膠體粒子的電性，奪取膠體粒子表面的水分子，破壞其表面的水膜，從而使膠體粒子能直接碰撞而聚集起來。

25.絮凝絮凝的主要影響因素

概念：是指使用絮凝劑，在懸浮粒子之間產生架橋作用而使膠粒形成粗大的絮凝團的過程。

原理：絮凝劑一般為高分子聚合物，具有長鏈線狀結構，容易溶於水，其相對分子質量高達數萬至1000萬以上，在長的鏈節上含有相當多的活性功能團。絮凝劑的功能團能強烈地吸附在膠粒的表面，由於一個高分子絮凝劑的長鏈節上含有相當多的活性功能團，所以一個絮凝劑分子可分別吸附在不同顆粒的表面，從而產生架橋鏈接。