生物制药工艺学习题 第八章 离子交换法

第八章离子交换法一、填空题1、离子交换剂由、和组成。平衡离子带为阳离子交换树脂，平衡离子带称阴离子交换树脂。2、常见的离子交换剂有，，等。3、离子交换树脂的基本要求有、、、和。4、影响离子交换选择性的因素主要有、、、、等。5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C的名称是，属于交换纤维素;DEAE-C的名称是，属于交换纤维素;。6、色谱聚焦（chromatofocusing）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。它是根据，结合，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效应浓缩，分辨率很高，操作简单。7、写出下列离子交换剂类型：732，724，717，CM-C,DEAE-C，PBE94。8、在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH值下降到蛋白质组分值以下时，它因带电荷而，如果柱中有两种蛋白组分，pI值较者会超过另一组分，移动至柱下部pH较的位点进行。9、影响离子交换选择性的因素有、、、、。二、选择题1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为（）A.偶极排斥B.离子竞争C.解离低D.其它2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量（）A.羟型阴B.氯型阴C.氢型阳D.钠型阳3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常数，K＞1说明树脂对交换离子吸引力（）A.小于平衡离子B.大于平衡离子C.等于平衡离子D.其它三、名词解释 1、蛇笼树脂：2、尼柯尔斯基方程式：3、偶极离子排斥作用：四、问答题1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？2、请以CM-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。3、请以DEAE-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E1，E2）分离3种蛋白质（P1、P2、P3），用箭头流程图表示(并指出E1，E2的类型)。5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树脂，阳离子交换树脂，0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水）。简述从“滤液”开始，以后步骤的分离原理？第八章离子交换法（答案） 一、填空题1、离子交换剂由惰性的不溶性载体、功能基团和平衡离子组成。平衡离子带正电荷为阳离子交换树脂，平衡离子带负电荷称阴离子交换树脂。2、常见的离子交换剂有离子交换树脂，离子交换纤维素，葡聚糖凝胶离子交换剂等。3、离子交换树脂的基本要求有有尽可能大的交换容量、有良好的交换选择性、化学性质稳定、化学动力学性能好和物理性能好。4、影响离子交换选择性的因素主要有离子价与离子水合半径、离子价与离子浓度、交换环境、树脂结构、偶极离子排斥等。5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C的名称是羧甲基纤维素，属于弱酸型阳离子交换纤维素;DEAE-C的名称是二乙基氨基乙基纤维素，属于强碱型阴离子交换纤维素;。6、色谱聚焦（chromatofocusing）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。它是根据蛋白质的等电点，结合离子交换技术的大容量色谱，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效应浓缩，分辨率很高，操作简单。7、写出下列离子交换剂类型：732强酸型阳离子交换树脂，724弱酸型阳离子交换树脂，717强碱型阴离子交换树脂，CM-C阳离子交换纤维素,DEAE-C阴离子交换纤维素，PBE94阴离子交换剂。8、在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH值下降到蛋白质组分PI(等电点)值以下时，它因带正电荷而下移，如果柱中有两种蛋白组分，pI值较大（高）者会超过另一组分，移动至柱下部pH较高的位点进行聚焦（交换）。9、影响离子交换选择性的因素有离子水合半径、离子价与离子浓度、交换环境、树脂结构、偶极离子排斥。二、选择题1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为（C）A.偶极排斥B.离子竞争C.解离低D.其它2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量（C）A.羟型阴B.氯型阴C.氢型阳D.钠型阳 3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常数，K＞1说明树脂对交换离子吸引力（）。A.小于平衡离子B.大于平衡离子C.等于平衡离子D.其它三、名词解释1、蛇笼树脂：由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂（如Dowex）中聚合而成的一类树脂称蛇笼树脂。它是一种两性树脂，它适宜于从有机物质（如甘油）水溶液中吸附盐类，再生时用水洗，就可将吸着的离子洗下来。2、尼柯尔斯基方程式：即其中m1、m2及C1、C2分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度。K值的大小取决于树脂和交换离子的性质，以及交换条件。K＞1时说明离子A1比离子A2对树脂有较大的吸引力；反之，K＜1时树脂对A2的吸引力大于A1。3、偶极离子排斥作用：许多生化物质都是两性物质。其中有些是偶极离子。因为它们即使净电荷为零时，正电中心和负电中心并不重叠，遂成偶极。偶极离子在离子交换过程中的行为是很特殊的。现以氨基酸的离子交换为例。式中由于使用了钠型树脂，被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生排斥力。这就是所谓偶极离子的排斥作用。因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低。四、问答题1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？答：离子交换纤维素的特点是：离子交换纤维素为开放的长链骨架，大分子物质能自由地在其中扩散和交换，亲水性强，表面积大，吸易附大分子；交换基团稀疏，对大分子的实际交换容量大；吸附力弱，交换和洗脱条件缓和，不易引起变性；分辨力强，能分离复杂的生物大分子混合物。2、请以CM-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。现以羧甲基纤维素为例加以说明，图中H2N-P表示蛋白质，C表示纤维素。 （1）、升高环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与CM-C结合力而被洗脱下来。（2）、降低环境的pH，使CM-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。3、请以DEAE-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。（1）、升高环境的pH，使DEAE-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。（2）、降低环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与DEAE-C结合力而被洗脱下来。（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E1，E2）分离3种蛋白质（P1、P2、P3），用箭头流程图表示(并指出E1，E2的类型)。E1为阴离子交换剂E2为阳离子交换剂5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树脂，阳离子交换树脂，0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水）。简述从“滤液”开始，以后步骤的分离原理？答：阳离子交换树脂，0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水滤液调节到pH2.5时，氨基酸带正电荷，因此选用阳离子交换树脂，之后根据氨基酸等电点的不同，依次用0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水洗脱。酸性氨基酸等电点低，因此用0.05mol/L氨水就可洗脱下来，而碱性氨基酸等电点高，因此需用2mol/L氨水才能将之洗脱下来。