生化分离原理与技术

出版时间：2010-5  出版社：田亚平、 周楠迪 化学工业出版社 (2010-05出版)  作者：田亚平，周楠迪 著  页数：287  

前言

生物技术是发展国民经济的关键技术之一，近年来由于全球能源和资源短缺、生态环境恶化等一系列问题日渐突出，只有依赖生物技术产业建立以可再生生物质资源为原料清洁化生产各种化学品、材料与能源的新型工业模式，才能更好地保障人类社会的可持续发展。生化分离技术作为生物技术的下游技术，在整个生物技术中扮演的角色和所处的地位已日益受到人们的关注，生化分离技术方面的技能知识对从事生物技术方面研究的人员，或将要进行这方面研究的人们来讲，显然是非常需要的。生化分离技术发展快，应用面广，各方面也都有迫切需强化的要求，所以促使此方面的学术书籍更新较快。2006年出版的《生化分离技术》是江南大学给研究生开设的“生化分离技术”课程的教材，本书在该教材的基础上重新编写而成，除继续保留对一些经典技术的原理较为系统的描述外，还专门结合近年来新的应用实例来说明这些技术在应用上的拓展以及以它们为基础发展起来的融合技术的特点。而本书更重要的特色是在整体篇幅精简的同时，又专门增加了分离方案设计的内容，因为生化分离过程往往是将若干单元纯化技术联合使用而实现的，在此过程中，选择合理单元纯化技术固然很重要，然而如何将这些技术合理地组合和按顺序使用也是成功分离所必须考虑的。每章后设有相应的思考题，是笔者多年来在教学方面的一些积累，可帮助更好地学习和掌握各种分离技术的原理。而技术的真正掌握和运用尚需经过实验的实践过程，这是本书仍保留最经典的两个分离系列实验的主要原因。本书从内容上讲不仅适用于作为相关专业学生的教材（生物技术方向的本科生或生物工程、食品工程等专业的研究生），也很适合作为相关领域科研人员的参考书。非常感谢参与《生化分离技术》编写的教师周楠迪、史锋、华子安、杨海麟，他们的辛苦笔耕给本书的编写创造了良好的基础。最后要感谢化学工业出版社的大力支持，使本书得以顺利出版。由于本人水平有限，不足与疏漏之处在所难免，敬请专家和广大读者批评斧正。

内容概要

　　《生化分离原理与技术》对一些经典技术的原理进行了较为系统的论述，结合近年来新的应用实例来说明这些技术在应用上的拓展以及以它们为基础发展出来的融和技术的特点。重要特色如下：专门编入了分离方案设计的内容，因为生化分离过程往往是将若干单元纯化技术联合使用而实现的，在此过程中，选择合理单元纯化技术固然很重要，然而如何将这些技术合理地组合和按顺序使用也是成功分离所必须考虑的。　　每章后增附相应的思考题，是笔者多年来在教学方面的一些积累，可帮助读者更好地学习和掌握各种分离技术的原理。　　技术的真正掌握和运用尚需经过实验的实践过程，这是《生化分离原理与技术》仍保留最经典的两个分离实验的主要原因。　　《生化分离原理与技术》可以作为生物工程、生物技术、发酵工程、生化工程、食品工程等专业的本科或研究生教材，也可供从事生物分离方向研究的技术人员参考。

书籍目录

第一章 绪论一、生化分离技术发展的历史和地位二、生化分离技术的研究范畴三、生化分离技术的应用及发展趋势思考题参考文献第二章 生物样品的预处理第一节 概述第二节 动植物材料预处理一、植物组织提取物的制备二、动物组织提取物的制备三、细菌中重组蛋白的提取制备第三节 细胞的破碎与分离一、概述二、常用的几种破碎方法三、细胞破碎技术研究的发展方向第四节 沉淀技术一、概述二、沉淀方法第五节 预处理技术实例一、纳米级微生物细胞破碎原理及实例二、β-环糊精共沉淀分离法三、壳聚糖沉淀分离法思考题参考文献第三章 膜分离技术第一节 概述一、发展史二、作用及存在问题三、分类和定义第二节 技术原理一、压力特征二、浓差极化三、膜分离理论四、膜的截留能力五、膜的污染六、膜组件的选择七、膜的选择及使用第三节 微滤技术一、概述二、膜的分类三、膜的特点和分离机理四、膜的污染和清洗第四节 超滤技术一、概述二、原理三、问题及解决措施四、膜的改性第五节 纳滤技术一、概述二、分离机理三、纳滤膜第六节 超微滤操作技术一、预处理二、膜的操作三、膜的清洗和膜性能的再生第七节 膜分离技术的应用一、微滤技术应用二、超滤技术应用三、纳滤技术应用思考题参考文献第四章 色谱分离技术第一节 概述一、色谱的基本概念二、色谱法的分类第二节 吸附色谱简介一、吸附色谱影响因素二、羟基磷灰石色谱方法介绍第三节 凝胶过滤色谱一、凝胶过滤色谱原理二、凝胶过滤色谱介质三、凝胶过滤色谱实验技术四、凝胶过滤色谱的应用第四节 离子交换色谱一、离子交换色谱相关理论二、离子交换色谱介质(离子交换剂)三、离子交换色谱实验技术四、离子交换色谱的应用第五节 亲和色谱一、基本原理二、亲和色谱配体三、亲和吸附剂四、亲和色谱实验技术五、亲和色谱的特殊类型六、亲和色谱的应用第六节 反相色谱一、反相色谱原理二、反相色谱介质三、反相色谱流动相四、反相色谱实验技术五、反相色谱的应用第七节 疏水作用色谱一、疏水作用色谱基本原理二、疏水作用色谱介质三、疏水作用色谱实验技术四、疏水作用色谱的应用第八节 色谱聚焦简介一、机制简介二、多组分缓冲剂与多缓冲离子交换剂三、实验要点思考题参考文献第五章 电泳技术第一节 概述一、基本原理二、凝胶支持介质三、检测方法四、电泳仪器第二节 天然聚丙烯酰胺凝胶电泳一、基本原理二、天然聚丙烯酰胺凝胶电泳的类型三、影响分离效果的因素四、蛋白质分子量的测定五、天然聚丙烯酰胺凝胶电泳的实验方法六、天然聚丙烯酰胺凝胶电泳的应用范围第三节 十二烷基硫酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳一、十二烷基硫酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳的分离原理二、十二烷基硫酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳的类型三、影响分离效果的因素四、蛋白质亚基分子量的测定五、十二烷基硫酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳的实验方法六、十二烷基硫酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳的应用范围第四节 等电聚焦一、原理二、载体两性电解质和pH梯度的形成三、载体两性电解质等电聚焦方法四、固相pH梯度介质及其pH梯度的形成五、固相pH梯度等电聚焦方法六、等电聚焦系统的选择七、等电聚焦的应用范围第五节 双向电泳一、样品制备二、等电聚焦三、缓冲液置换四、梯度十二烷基硫酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳五、检测六、蛋白质图谱分析七、应用第六节 免疫电泳一、原理二、免疫电泳类型三、免疫电泳技术四、电泳方法五、应用第七节 蛋白质印迹一、原理二、试验材料的选择三、蛋白质印迹试验方法四、应用第八节 毛细管电泳一、原理二、毛细管电泳的主要类型三、毛细管电泳仪四、影响毛细管电泳分离的主要因素五、毛细管电泳过程六、毛细管电泳的应用思考题参考文献第六章 其他分离技术第一节 离心分离技术一、概述二、基本原理和计算三、超离心技术第二节 泡沫分离技术一、分类二、基本原理三、操作方式及其影响因素四、泡沫分离的应用第三节 膜分离集成技术一、概述二、原理和特点三、膜色谱介质材料及其组件四、膜色谱的制备五、膜色谱的应用第四节 模拟移动床简介一、概述二、工作原理三、模拟移动床模型四、模拟移动床的应用思考题参考文献第七章 分离方案的设计第一节 概述第二节 分离的主要流程一、建立分析方法二、提取材料选择三、提取方法选择四、分离纯化方法的探索五、均一性的鉴定第三节 分离技术的选择和组合一、单元分离技术的选择二、融合技术或称集成分离技术三、分离技术组合方案的选择原则第四节 典型生物分子分离实例分析一、蛋白质（酶）的分离纯化与鉴定二、核酸的分离纯化与鉴定三、多糖的分离纯化与鉴定四、小分子物质的分离与鉴定思考题参考文献附录 生化分离实验部分系列实验1 凝胶色谱法测定蛋白质相对分子质量一、实验目的二、实验原理三、实验器材和试剂四、实验操作五、实验结果分析与处理系列实验2 酵母蔗糖酶的提取与纯化一、实验目的二、实验过程

章节摘录

插图：溶质的疏水性质是由其化学组成决定的，有机分子中由于碳链结构的存在，绝大多数具有不同程度的疏水性。其中带有长的烃链、脂环、芳香环结构的有机分子有着较强的疏水性，而带有羧基、羟基、氨基等强极性基团的有机分子疏水性相对较弱。随着反相色谱技术的发展，人们逐渐用此方法来分离纯化中、高分子量的生物分子，该技术目前已成为寡肽、多肽、蛋白质、聚核苷酸等分离纯化中不可缺少的一种手段。寡肽的疏水性质完全取决于其氨基酸组成。根据氨基酸的侧链基团不同，人们将氨基酸分为极性氨基酸和非极性氨基酸，常见的非极性氨基酸包括色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等。显然，构成寡肽的氨基酸中非极性氨基酸数量越多，侧链基团疏水性越强，寡肽疏水性也就越强。聚核苷酸本身属于极性分子，其分子中的磷酸基团和核糖（或脱氧核糖）基团都是高度极性的，但由于碱基部分是疏水性的，利用反相色谱也能很好地分离寡聚核苷酸。多肽和蛋白质的情况则要复杂得多，这两者属于生物大分子，均由氨基酸组成，不同的多肽和蛋白质的差异在于氨基酸组成和排列顺序不同。多肽和蛋白质的疏水性质与非极性氨基酸含量间并没有直接联系，这是因为生物大分子会形成特定的空间构象，各个氨基酸分布在空间构象的不同位置，而决定其疏水性的是那些分布在大分子表面的氨基酸。在对蛋白质空间构象的研究中人们发现，多数球状蛋白质在形成高级结构时倾向于将非极性氨基酸分布在分子内部，而将极性氨基酸分布在分子表面，这样整个蛋白质表现出较强的亲水性，能溶于水溶液。随着研究的深入，人们认识到在蛋白质形成特定的空间构象时，疏水作用扮演着重要角色，分布在大分子内部的疏水基团间的疏水相互作用稳定了蛋白质的三维结构。有些类型的蛋白质，例如与生物膜结合的膜蛋白，将大量非极性氨基酸分布在分子表面形成疏水区域，这些区域在蛋白质进人生物膜的磷脂双层，跨越生物膜的信号传导等过程中起重要作用，而这些区域的存在赋予蛋白质以很强的疏水性而易于吸附在反相色谱介质表面。即使是亲水性的球状蛋白质，大多数在天然状态下分子表面也会拥有一定比例的疏水区域，而这部分区域与其生物活性往往也是相关的。反相色谱的高分辨特性使其能够区分这些分子在疏水性质方面的细微差异，而有效地进行分离。  （三）反相色谱的保留机理  反相色谱中溶质的保留机理多年来一直是人们研究的内容，曾经提出过多种假设和理论。在反相色谱发展初期，人们用吸附和分配行为来解释保留机理，认为当色谱介质表面键合单层疏水基团时，溶质的保留行为主要受吸附机理控制，即溶质分子因为与固定相之间存在特定的作用力而被吸附在固定相表面；当色谱介质表面键合聚合物时，溶质的保留行为主要受分配机理控制，即溶质在固定相上的结合与脱离受到溶质在两相中的溶解度的控制。然而在很多情况下都很难用吸附和分配来解释保留行为及建立有关的数学模型。目前关于反相色谱机理普遍被人们接受的是由Horvath于1976年提出的疏溶剂理论（Solvophobic theory）。根据该理论，具有一定疏水性的溶质分子进入极性流动相时，会在流动相中占据相应的空间而排斥一部分溶剂分子而导致在极性溶剂中形成一个空腔，当溶质分子随流动相的推动接触到固定相时，溶质分子的非极性部分会将附着在非极性固定相上的溶剂膜挤开，直接与固定相上的疏水基团相结合，构成单分子吸附层，而极性部分暴露在溶剂中。也就是说人们通常所说的溶质分子被“吸附”在固定相表面，实际上是由于溶质分子的疏水部分与极性溶剂之间的斥力造成的，而不是非极性溶质和非极性固定相之间的微弱的非极性作用力的缘故。溶质分子的这种疏溶剂斥力是可逆的，当流动相极性减弱时，疏溶剂斥力下降，溶质从固定相表面“解吸”而随着流动相被洗脱下来。

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《生化分离原理与技术》是由化学工业出版社出版的。