生物分离工程
C盐类的影响
加入适当的盐类,在两相间形成电位差会大大促进带相反电荷的两种蛋白质的分离。
DpH值
PH会影响蛋白质中可以解离基团的解离度
会影响磷酸盐的离解程度
当研究分配系数与ph的关系时,加入不同的盐类,则由于电位差不同,这种关系也应不同。
交错分配法:而在等电点时,得到的均为不带电时分子的分配系数。对不同的盐系统,其等电点时的分配系数应相等,两条ph和分配系数关系的曲线必交于一点,该点所对应的ph值即为该特定蛋白质的等电点。
表面自由能和电荷的综合影响
表面自由能可用来量度表面的相对憎水性,改变成相聚合物的种类。聚合物的平均分子量和相对分子质量分布,都能影响相的疏水性。
一般地,大分子的表面积都很大,△γ的微小变化都会引起蛋白质大分子的分配系数产生很大变化。
加入系统的盐,以及体系的pH会影响相间电位差△φ和蛋白质所带的电荷数δ,因而也对分配系数产生大的影响。
B含水量
树脂颗粒在水中吸收水分打到平衡后用离心法在规定转速和时间内除去外部水分,得到含平衡水的湿树脂,然后105°c烘干,比较烘干前后的重量,即得到平衡含量占湿树脂的重量百分数。
含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔隙的大小。对凝胶型树脂,交联度对含水量的影响比较大。
C密度
湿视密度-----单位视体积(树脂本身的体积与颗粒间隙体积之和)内紧密无规排列的湿态离子交换树脂的质量。
离子交换树脂含弱酸或弱碱盐基团时,在水中水解
RCOONa+H2O-------RCOOH+NaOH
RNH2Cl+H2O--------RNH2OH+HCl
滴定曲线书P159
B交换容量
总交换容量:单位体积湿树脂或单位重量干树脂中,所有交换基团的总数
工作交换容量:单位体积湿树脂或单位重量干树脂所能吸附的1价离子的毫摩尔数来表示
多价:freundlich模拟
亲和吸附等温线:类似于langmuri表达
兰格米尔吸附等温线描述
吸附在活性中心上进行,吸附物分子之间无相互作用力。
每一个活性只能吸附一个分子,即形成单分子吸附层。
吸附速度与溶液浓度和吸附剂表面未被占据的活性中心数目成正比。
解吸速度与吸附剂表面为该溶质所占据活性中心数目成正比
第九章吸附
1.什么是吸附?常用的吸附剂有哪些?
吸附:利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择吸附的能力,使其富集在吸附剂表面,而从混合物中的分离的过程。
常用的吸附剂:
大网格聚合物吸附剂
活性碳:助滤、脱色、去热源
活性白土:脱组胺类过敏物、脱色
硅藻土:助滤、澄清
2.物理吸附的本质是什么?
吸附质与吸附剂之间的分子间引力即范德华力(定向力:极性分子间;诱导力:极性与非极性分子间;色散力:非极性分子间)和氢键力所引起。
C离子的水化半径
离子价数相同时,亲和力大小随着水合离子半径的减少而增大。依水化半径的次序,可将各种离子对树脂的亲和力大小排序如下:
1价离子:Li+<H+<Na+<NH4+<K+<Rb+<Cs+<Ag+<Ti+
2价离子Mg2+<Zn2+<Cu2+<Ni2+<Co2+<Ca2+<Sr2+<Pb2+<Ba2+
A-B>>A-A凝聚复合:形成均相的高聚物水溶液
2.两水相系统的类型有哪些?成因是什么?
两水相体系的类型
高聚物-高聚物
各个聚合物分子,都倾向于在其周围有相同形状、大小和极性分子,同时,由于不同类型分子间的斥力大于同它们的亲水性有关的相互吸引力,因此聚合物发生分离,形成两个不同的相,这就是聚合物不相溶性
系线反应的信息
A杠杆规则:系线上各点均为分成组成相同,而体积不同的两相
B性质差异:系线越长,两相间的性质差别越大,反之则越小
C临界点
D双节线的形状
相图的制作方法(浊点法)
向聚乙二醇的水溶液中逐渐加入硫酸铵的过程中,刚开始溶液澄清透明。
当达到某一个添加量时,溶液变浑浊,就是一个临界点。
继续加入水和硫酸铵,不断地会出现临界点。临界点的连线就是双节线。
流动相:在层析过程中,推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体等,都称为流动相。柱层析中一般称为洗脱剂,薄层分析时称为展层析。
基本概念的掌握:阻滞因子,保留时间和体积,塔板数和塔板高度
阻滞因子是在色谱系统中溶质的移动速度和标准的迁移率之比。
保留时间:样品进样到出现最大峰值时所需要的时间。
保留体积:样品进样到出现最大峰值时所使用的流动相体积。
塔板数
塔板高度
色谱分离技术的分类
凝胶色谱的分离原理及分类
固定相是多孔凝胶,各组份的分子大小不同,因而在凝胶上受阻滞的程度不同。
亲和色谱的分离原理
以在不同集体上,建和多种不同特性的配为体作固定相,用具有不同pH值的缓冲溶液作流动相,依据生物分子(氨基酸、肽、蛋白质、核算、核苷酸)与固定相亲和作用力的差别实现分离的过程。可用于各种酶、辅酶、激素和免疫球蛋白等生物分子的分离。
高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质
中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力
孔径与比表面(孔径6倍于分子直径)
吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性,一般选非极性或中等极性。
B无机盐的影响
无机盐存在,对吸附不仅无干扰,还有促进作用(盐析)
C吸附pH
弱酸物质:pH<pK
弱碱物质:pH>pk
中性物质:pH无影响(不会电离)
除去阴离子:再让水通过OH-型强碱性阴离子树脂
B氨基酸的分离
第七章两水相分离
1.两水相系统形成的原因
两水相形成的决定因素(不相容性)
熵:与分子数量有关,与大小无关------增加量相同
分子间作用力:相对分子量越大,作用越强
A-A>A-B相分离:互不溶性,形成两个水相,两种聚合物分别富集于上下两相
A-A<A-B混合:两相混合
单位:mmol/ml(湿树脂)mmol/g(干树脂)
C选择性
离子交换剂对不同离子的亲和力
5.影响离子交换选择性的因素
A离子价数
金属离子的价数增大,亲和力增大,离子交换树脂总是有限选择高价离子,而低价离子被吸附时则较弱。如Na+<Ca2+<Al3+<Th4+
B溶液浓度的影响
在稀溶液中比较大,而在浓溶液中选择性较小。因此可将溶液稀释,树脂选择吸附高价离子。
第十章层析
什么是色谱分离技术?
利用混合物中多组分间存在的物理化学性质的差异(如吸附力、分子极性、分子形状和大小、分子亲和力、电荷量等),使得各组分在两个向上分离。
色谱系统的组成,什么是固定相和流动相。
固定相、流动相、泵系统、检测系统。
固定相:固定相是层析的一个基质。它可以是固体物质(如吸附剂、凝胶,离子交换剂等),也可以是液体物质(如固定在硅胶或纤维素上的溶液),这些基质能与待分离的化合物进行可逆的吸附,溶解,交换等作用。
命名:分类名称+骨架名称+基本名称
3.了解离子交换树脂的主要物理性能和化学性能。掌握交联度,交换容量,滴定曲线的概念
物理性能
A外形:
颜色:苯乙烯系-----黄色;其他-----赤褐色、黑色
形状:球形颗粒,要求圆球率90%以上
粒度:分离用树脂粒径通常为数百微米;要求粒径分布范围窄。
单位用“目”表示
一般粒径在16-60目之间球体直径=16/目数(mm)
4.两水相萃取的理论中表面自由能和表面电荷是如何影响萃取过程的?
表面自由能的影响
表面自由能的影响来源于多种力,主要是表面张力
溶质分子的运动趋势
离子的布朗运动:均匀分数在体系
离子表面的表面张力:离子富集于某相
聚合物表面张力不同,则K值不同,得以分离
分子量相差越大,K值越大,越易分离
表面电荷的影响
一种电解质的阴阳离子对两相有不同的亲和力于是产生电位差,离子价之和越大,电位差越大。
高聚物-盐
无机盐的盐析作用
3.理解相图,并明确相图中系统等概念的意义?相图是如何制作的?
相图(书P81)
相图:描述两水相的形成条件和定量关系,是一根双节线,把均匀区和两相区分隔开。
当成相组分的配比取在:
曲线的下方时,为均相区
曲线的上方时,为两相区
在曲线上,则混合后,溶液恰好从澄清变为浑浊。
系线:双节线上两点的直线
树脂膨胀与下列因素有关:
可交换集团性质,易电离,水合程度高则膨胀程度高
骨架,尤其与交联度,孔径有关
外部溶液性质
机械性能功能团释出H+或OH-能力的不同表示酸碱性。
离子交换树脂含酸性或碱性基团时,在水中离解
RSO3H-------RSO3-+H+
R=NHOH------R=NH++OH-
5简述影响两水相萃取的因素及如何影响?
A成相聚合物的相对分子量
对于给定的相系统,如果一种高聚物被低相对分子质量的同种高聚物所代替,被萃取的大分子物质,如蛋白质、核酸、细胞粒子、将有利于在低相对分子质量高聚物一侧分配。
B成相系统的总浓度
当接近临界点时,生物大分子均匀地分配于两相,分配系统接近于1
成相聚合物的总浓度增加时,系统远离临界点,系统的长度增加,此时,两相性质的差别也增大,蛋白质趋向于向一侧分配,既分配系数K大于1或减小于1、成相物质额总浓度越高,系线越长,蛋白质越容易分配于其中的某一相。
2.离子交换树脂的类型及命名?
类型
A多个活性基团树脂:含有一个以上的活性基团