生化分離原理與技術

前言

生物技術是發(fā)展國民經(jīng)濟的關鍵技術之一，近年來由于全球能源和資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題日漸突出，只有依賴生物技術產(chǎn)業(yè)建立以可再生生物質資源為原料清潔化生產(chǎn)各種化學品、材料與能源的新型工業(yè)模式，才能更好地保障人類社會的可持續(xù)發(fā)展。生化分離技術作為生物技術的下游技術，在整個生物技術中扮演的角色和所處的地位已日益受到人們的關注，生化分離技術方面的技能知識對從事生物技術方面研究的人員，或將要進行這方面研究的人們來講，顯然是非常需要的。生化分離技術發(fā)展快，應用面廣，各方面也都有迫切需強化的要求，所以促使此方面的學術書籍更新較快。2006年出版的《生化分離技術》是江南大學給研究生開設的“生化分離技術”課程的教材，本書在該教材的基礎上重新編寫而成，除繼續(xù)保留對一些經(jīng)典技術的原理較為系統(tǒng)的描述外，還專門結合近年來新的應用實例來說明這些技術在應用上的拓展以及以它們?yōu)榛A發(fā)展起來的融合技術的特點。而本書更重要的特色是在整體篇幅精簡的同時，又專門增加了分離方案設計的內容，因為生化分離過程往往是將若干單元純化技術聯(lián)合使用而實現(xiàn)的，在此過程中，選擇合理單元純化技術固然很重要，然而如何將這些技術合理地組合和按順序使用也是成功分離所必須考慮的。每章后設有相應的思考題，是筆者多年來在教學方面的一些積累，可幫助更好地學習和掌握各種分離技術的原理。而技術的真正掌握和運用尚需經(jīng)過實驗的實踐過程，這是本書仍保留最經(jīng)典的兩個分離系列實驗的主要原因。本書從內容上講不僅適用于作為相關專業(yè)學生的教材（生物技術方向的本科生或生物工程、食品工程等專業(yè)的研究生），也很適合作為相關領域科研人員的參考書。非常感謝參與《生化分離技術》編寫的教師周楠迪、史鋒、華子安、楊海麟，他們的辛苦筆耕給本書的編寫創(chuàng)造了良好的基礎。最后要感謝化學工業(yè)出版社的大力支持，使本書得以順利出版。由于本人水平有限，不足與疏漏之處在所難免，敬請專家和廣大讀者批評斧正。

內容概要

　　《生化分離原理與技術》對一些經(jīng)典技術的原理進行了較為系統(tǒng)的論述，結合近年來新的應用實例來說明這些技術在應用上的拓展以及以它們?yōu)榛A發(fā)展出來的融和技術的特點。重要特色如下：專門編入了分離方案設計的內容，因為生化分離過程往往是將若干單元純化技術聯(lián)合使用而實現(xiàn)的，在此過程中，選擇合理單元純化技術固然很重要，然而如何將這些技術合理地組合和按順序使用也是成功分離所必須考慮的。　　每章后增附相應的思考題，是筆者多年來在教學方面的一些積累，可幫助讀者更好地學習和掌握各種分離技術的原理。　　技術的真正掌握和運用尚需經(jīng)過實驗的實踐過程，這是《生化分離原理與技術》仍保留最經(jīng)典的兩個分離實驗的主要原因?！　　渡蛛x原理與技術》可以作為生物工程、生物技術、發(fā)酵工程、生化工程、食品工程等專業(yè)的本科或研究生教材，也可供從事生物分離方向研究的技術人員參考。

書籍目錄

第一章 緒論一、生化分離技術發(fā)展的歷史和地位二、生化分離技術的研究范疇三、生化分離技術的應用及發(fā)展趨勢思考題參考文獻第二章 生物樣品的預處理第一節(jié) 概述第二節(jié) 動植物材料預處理一、植物組織提取物的制備二、動物組織提取物的制備三、細菌中重組蛋白的提取制備第三節(jié) 細胞的破碎與分離一、概述二、常用的幾種破碎方法三、細胞破碎技術研究的發(fā)展方向第四節(jié) 沉淀技術一、概述二、沉淀方法第五節(jié) 預處理技術實例一、納米級微生物細胞破碎原理及實例二、β-環(huán)糊精共沉淀分離法三、殼聚糖沉淀分離法思考題參考文獻第三章 膜分離技術第一節(jié) 概述一、發(fā)展史二、作用及存在問題三、分類和定義第二節(jié) 技術原理一、壓力特征二、濃差極化三、膜分離理論四、膜的截留能力五、膜的污染六、膜組件的選擇七、膜的選擇及使用第三節(jié) 微濾技術一、概述二、膜的分類三、膜的特點和分離機理四、膜的污染和清洗第四節(jié) 超濾技術一、概述二、原理三、問題及解決措施四、膜的改性第五節(jié) 納濾技術一、概述二、分離機理三、納濾膜第六節(jié) 超微濾操作技術一、預處理二、膜的操作三、膜的清洗和膜性能的再生第七節(jié) 膜分離技術的應用一、微濾技術應用二、超濾技術應用三、納濾技術應用思考題參考文獻第四章 色譜分離技術第一節(jié) 概述一、色譜的基本概念二、色譜法的分類第二節(jié) 吸附色譜簡介一、吸附色譜影響因素二、羥基磷灰石色譜方法介紹第三節(jié) 凝膠過濾色譜一、凝膠過濾色譜原理二、凝膠過濾色譜介質三、凝膠過濾色譜實驗技術四、凝膠過濾色譜的應用第四節(jié) 離子交換色譜一、離子交換色譜相關理論二、離子交換色譜介質(離子交換劑)三、離子交換色譜實驗技術四、離子交換色譜的應用第五節(jié) 親和色譜一、基本原理二、親和色譜配體三、親和吸附劑四、親和色譜實驗技術五、親和色譜的特殊類型六、親和色譜的應用第六節(jié) 反相色譜一、反相色譜原理二、反相色譜介質三、反相色譜流動相四、反相色譜實驗技術五、反相色譜的應用第七節(jié) 疏水作用色譜一、疏水作用色譜基本原理二、疏水作用色譜介質三、疏水作用色譜實驗技術四、疏水作用色譜的應用第八節(jié) 色譜聚焦簡介一、機制簡介二、多組分緩沖劑與多緩沖離子交換劑三、實驗要點思考題參考文獻第五章 電泳技術第一節(jié) 概述一、基本原理二、凝膠支持介質三、檢測方法四、電泳儀器第二節(jié) 天然聚丙烯酰胺凝膠電泳一、基本原理二、天然聚丙烯酰胺凝膠電泳的類型三、影響分離效果的因素四、蛋白質分子量的測定五、天然聚丙烯酰胺凝膠電泳的實驗方法六、天然聚丙烯酰胺凝膠電泳的應用范圍第三節(jié) 十二烷基硫酸鈉－聚丙烯酰胺凝膠電泳一、十二烷基硫酸鈉－聚丙烯酰胺凝膠電泳的分離原理二、十二烷基硫酸鈉－聚丙烯酰胺凝膠電泳的類型三、影響分離效果的因素四、蛋白質亞基分子量的測定五、十二烷基硫酸鈉－聚丙烯酰胺凝膠電泳的實驗方法六、十二烷基硫酸鈉－聚丙烯酰胺凝膠電泳的應用范圍第四節(jié) 等電聚焦一、原理二、載體兩性電解質和pH梯度的形成三、載體兩性電解質等電聚焦方法四、固相pH梯度介質及其pH梯度的形成五、固相pH梯度等電聚焦方法六、等電聚焦系統(tǒng)的選擇七、等電聚焦的應用范圍第五節(jié) 雙向電泳一、樣品制備二、等電聚焦三、緩沖液置換四、梯度十二烷基硫酸鈉－聚丙烯酰胺凝膠電泳五、檢測六、蛋白質圖譜分析七、應用第六節(jié) 免疫電泳一、原理二、免疫電泳類型三、免疫電泳技術四、電泳方法五、應用第七節(jié) 蛋白質印跡一、原理二、試驗材料的選擇三、蛋白質印跡試驗方法四、應用第八節(jié) 毛細管電泳一、原理二、毛細管電泳的主要類型三、毛細管電泳儀四、影響毛細管電泳分離的主要因素五、毛細管電泳過程六、毛細管電泳的應用思考題參考文獻第六章 其他分離技術第一節(jié) 離心分離技術一、概述二、基本原理和計算三、超離心技術第二節(jié) 泡沫分離技術一、分類二、基本原理三、操作方式及其影響因素四、泡沫分離的應用第三節(jié) 膜分離集成技術一、概述二、原理和特點三、膜色譜介質材料及其組件四、膜色譜的制備五、膜色譜的應用第四節(jié) 模擬移動床簡介一、概述二、工作原理三、模擬移動床模型四、模擬移動床的應用思考題參考文獻第七章 分離方案的設計第一節(jié) 概述第二節(jié) 分離的主要流程一、建立分析方法二、提取材料選擇三、提取方法選擇四、分離純化方法的探索五、均一性的鑒定第三節(jié) 分離技術的選擇和組合一、單元分離技術的選擇二、融合技術或稱集成分離技術三、分離技術組合方案的選擇原則第四節(jié) 典型生物分子分離實例分析一、蛋白質（酶）的分離純化與鑒定二、核酸的分離純化與鑒定三、多糖的分離純化與鑒定四、小分子物質的分離與鑒定思考題參考文獻附錄 生化分離實驗部分系列實驗1 凝膠色譜法測定蛋白質相對分子質量一、實驗目的二、實驗原理三、實驗器材和試劑四、實驗操作五、實驗結果分析與處理系列實驗2 酵母蔗糖酶的提取與純化一、實驗目的二、實驗過程

章節(jié)摘錄

插圖：溶質的疏水性質是由其化學組成決定的，有機分子中由于碳鏈結構的存在，絕大多數(shù)具有不同程度的疏水性。其中帶有長的烴鏈、脂環(huán)、芳香環(huán)結構的有機分子有著較強的疏水性，而帶有羧基、羥基、氨基等強極性基團的有機分子疏水性相對較弱。隨著反相色譜技術的發(fā)展，人們逐漸用此方法來分離純化中、高分子量的生物分子，該技術目前已成為寡肽、多肽、蛋白質、聚核苷酸等分離純化中不可缺少的一種手段。寡肽的疏水性質完全取決于其氨基酸組成。根據(jù)氨基酸的側鏈基團不同，人們將氨基酸分為極性氨基酸和非極性氨基酸，常見的非極性氨基酸包括色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等。顯然，構成寡肽的氨基酸中非極性氨基酸數(shù)量越多，側鏈基團疏水性越強，寡肽疏水性也就越強。聚核苷酸本身屬于極性分子，其分子中的磷酸基團和核糖（或脫氧核糖）基團都是高度極性的，但由于堿基部分是疏水性的，利用反相色譜也能很好地分離寡聚核苷酸。多肽和蛋白質的情況則要復雜得多，這兩者屬于生物大分子，均由氨基酸組成，不同的多肽和蛋白質的差異在于氨基酸組成和排列順序不同。多肽和蛋白質的疏水性質與非極性氨基酸含量間并沒有直接聯(lián)系，這是因為生物大分子會形成特定的空間構象，各個氨基酸分布在空間構象的不同位置，而決定其疏水性的是那些分布在大分子表面的氨基酸。在對蛋白質空間構象的研究中人們發(fā)現(xiàn)，多數(shù)球狀蛋白質在形成高級結構時傾向于將非極性氨基酸分布在分子內部，而將極性氨基酸分布在分子表面，這樣整個蛋白質表現(xiàn)出較強的親水性，能溶于水溶液。隨著研究的深入，人們認識到在蛋白質形成特定的空間構象時，疏水作用扮演著重要角色，分布在大分子內部的疏水基團間的疏水相互作用穩(wěn)定了蛋白質的三維結構。有些類型的蛋白質，例如與生物膜結合的膜蛋白，將大量非極性氨基酸分布在分子表面形成疏水區(qū)域，這些區(qū)域在蛋白質進人生物膜的磷脂雙層，跨越生物膜的信號傳導等過程中起重要作用，而這些區(qū)域的存在賦予蛋白質以很強的疏水性而易于吸附在反相色譜介質表面。即使是親水性的球狀蛋白質，大多數(shù)在天然狀態(tài)下分子表面也會擁有一定比例的疏水區(qū)域，而這部分區(qū)域與其生物活性往往也是相關的。反相色譜的高分辨特性使其能夠區(qū)分這些分子在疏水性質方面的細微差異，而有效地進行分離。  （三）反相色譜的保留機理  反相色譜中溶質的保留機理多年來一直是人們研究的內容，曾經(jīng)提出過多種假設和理論。在反相色譜發(fā)展初期，人們用吸附和分配行為來解釋保留機理，認為當色譜介質表面鍵合單層疏水基團時，溶質的保留行為主要受吸附機理控制，即溶質分子因為與固定相之間存在特定的作用力而被吸附在固定相表面；當色譜介質表面鍵合聚合物時，溶質的保留行為主要受分配機理控制，即溶質在固定相上的結合與脫離受到溶質在兩相中的溶解度的控制。然而在很多情況下都很難用吸附和分配來解釋保留行為及建立有關的數(shù)學模型。目前關于反相色譜機理普遍被人們接受的是由Horvath于1976年提出的疏溶劑理論（Solvophobic theory）。根據(jù)該理論，具有一定疏水性的溶質分子進入極性流動相時，會在流動相中占據(jù)相應的空間而排斥一部分溶劑分子而導致在極性溶劑中形成一個空腔，當溶質分子隨流動相的推動接觸到固定相時，溶質分子的非極性部分會將附著在非極性固定相上的溶劑膜擠開，直接與固定相上的疏水基團相結合，構成單分子吸附層，而極性部分暴露在溶劑中。也就是說人們通常所說的溶質分子被“吸附”在固定相表面，實際上是由于溶質分子的疏水部分與極性溶劑之間的斥力造成的，而不是非極性溶質和非極性固定相之間的微弱的非極性作用力的緣故。溶質分子的這種疏溶劑斥力是可逆的，當流動相極性減弱時，疏溶劑斥力下降，溶質從固定相表面“解吸”而隨著流動相被洗脫下來。

編輯推薦

《生化分離原理與技術》是由化學工業(yè)出版社出版的。

圖書封面

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