课程代码：0775

{dy}部分  课程性质与目标

一、 课程的性质与特点

«生物分离工程» 是高等教育自xxx现代生物学技术专业的一门专业基础课，是在完成生物化学、微生物学和细胞生物学课程后开设的必修课程之一， 本课程的学习对于全面了解和掌握生物下游加工过程起着重要的作用。

本课程重点论述了近年来生物物质、特别是蛋白质类生物大分子的分离技术和理论的重要发展，如型液-液萃取、膜分离、层析、电泳与亲和分离纯化技术等。考生通过本课程的学习，将全面系统地理解生物下游加工过程及其主要分离操作方法，为今后在生物技术产业中发挥作用奠定基础。

本大纲是根据教育部指定的高等教育自xxx现代生物学技术专业培养目标编写的，立足与培养高素质人才，适应现代生物学技术专业的培养方向，本大纲叙述的内容尽可能简明实用，便于自学。

二、 课程目标与基本要求

课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学和辅导考试，全面掌握生物分离技术的基本理论，基础知识。并了解生物分离操作过程及应用背景。

课程基本要求如下：

1、要求学生了解生物下游加工技术的特点和通过细胞培养生产生物物质的下游加工过程的一般流程。掌握分离机理与分离操作，并能对分离效率进行简单的评价。

2、要求学生了解细胞分离、目标产物的释放以及蛋白质复性的各种基本方法，熟知各种方法的优缺点和应用范围。

3、了解蛋白质表面特性，掌握各种沉淀方法的原理、特点以及应用范围。

4、在了解萃取和分配定律、分配平衡的基本概念的基础上，重点掌握有机溶剂萃取，液液萃取，双水相萃取，液膜萃取，反胶团萃取，液固萃取,超临界流体萃取的设备，操作及基本性质。

5、掌握各种膜分离方法及原理，特性，分离过程，了解膜的污染清洗及应用。

6、掌握各种吸附概念，性质及性能评价方法。了解各种吸附操作过程。

7、了解层析原理与分类，掌握各种常用层析方法的原理操作与应用。

8、掌握生物亲和作用的本质，影响因素和作用体系。亲和作用的原理与操作。了解几种常用亲和纯化方法。

9、掌握电泳概念，电泳速度及凝胶电泳，了解其他几种常见电泳特点，操作及应用。

10、掌握结晶概念与原理，结晶的生长，以及操作与应用。

11、掌握干燥概念，干燥过程以及设备和应用。

三、与本专业其他课程的关系

本课程在现代生物学技术专业的教学计划中被列为专业课，在生物化学、微生物学和细胞生物学等生物上游学科学习之后，使学生对生物下游技术有一个比较全面的了解，为今后的生产实践奠定坚实的理论基础。

第二部分  考核内容与考核目标

{dy}章  细胞的分离与胞内产物的溶解

一、学习目的与要求

通过本章学习，要求学生了解细胞分离、目标产物的释放以及蛋白质复性的各种基本方法，熟知各种方法的优缺点和应用范围。

二、考核知识点与考核目标

（一）细胞分离（重点）

      识记：重力沉降、离心沉降和过滤的概念。

      理解：离心分离与过滤原理以及提高分离效率的方法。

      应用：采用不同的离心分离、过滤设备对不同的细胞进行分离。

（二）细胞破碎（一般）

      理解： 各种细胞破碎方法原理、优缺点及其适用范围。

      应用：采用不同的细胞破碎方法对不同细胞进行不同程度的破碎。

（三）包含体的分离和蛋白质的复性（次重点）

      识记：包含体的概念

      理解：包含体的形成过程

      应用：掌握几种常用包含体分离和蛋白复性的工艺路线

第二章 沉  淀

一、             学习目的与要求

了解蛋白质表面特性，掌握各种沉淀方法的原理、特点以及应用范围

二、             考核知识点与考核目标

（一）蛋白质表面特性（一般）

      识记：蛋白质表面的构成

      理解：防止蛋白质凝集沉淀的屏障

      应用：采用不同的试剂方法实现蛋白质的沉淀

（二）盐析沉淀（重点）

      识记：盐析和盐溶概念

      理解：盐析沉淀的原理，影响盐析的各种因素

      应用：掌握盐析操作过程

（三）等电点沉淀（次重点）

      理解：等电点沉淀法原理，

      应用：了解等电点沉淀法的优缺点和适用范围

（四）有机溶剂沉淀（次重点）

      理解：有机溶剂沉淀法原理

      应用：了解有机溶剂沉淀法的优缺点和适用范围

（五）热沉淀（一般）

  应用：了解热沉淀适用范围

（六）其他沉淀法（一般）

      理解：了解几种特殊沉淀方法

第三章   萃  取

一、学习目的与要求

    在了解萃取和分配定律、分配平衡的基本概念的基础上，重点掌握有机溶剂萃取，液液萃取，双水相萃取，液膜萃取，反胶团萃取，液固萃取,超临界流体萃取的设备，操作及基本性质。

二、考核知识点与考核目标

（一）基本概念、分配平衡与分配定律（重点）

识记：萃取、反萃取、物理萃取和化学萃取的基本概念

理解：分配平衡与分配定律，能热力学理论分析分配定律

（二）有机溶剂萃取（重点）

理解：弱电解质的分配平衡，化学萃取平衡，

应用：掌握有机溶剂萃取操作过程，了解水相物理条件对弱电解质分配系数的影响，如何选择合适的有机溶剂，以及如何防止乳化现象的发生。

（三）双水相萃取（重点）

识记：双水相萃取、聚合物不相溶性概念

理解：双水相系统构成原理，双水相中溶质的分配平衡以及影响双水相分配系数的因素的综合考察。

应用：了解双水相萃取操作过程

（四）液膜萃取（重点）

识记：液膜萃取概念，

理解：各种液膜的形成、萃取机理，了解液膜萃取设备和操作和膜相组成，明白制乳与破乳以及影响液墨萃取的操作参数

（五）反胶团萃取（次重点）

识记：反胶团概念及其基本性质

理解：反胶团的溶解作用，萃取及反萃取动力学

应用：掌握反胶团萃取操作

（六）液固萃取（一般）

应用：液固萃取操作和设备

（七）超临界流体萃取（次重点）

识记：超临界流体的性质

理解：溶质在超临界流体中的溶解度

应用：了解超临界流体萃取操作和使用范围

第四章    膜分离

一、学习目的与要求

    在掌握各种膜分离方法和原理的基础上，进一步了解膜特性及操作特点和影响膜分离速度的因素以及膜分离过程。清楚膜分离法在生物产物回收和纯化方面的应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）各种膜分离法及其原理（重点）

理解：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析和渗透汽化等方法的原理

应用：掌握各种膜的应用范围

（二）膜及其特性（次重点）

识记：膜材料选择标准

理解：膜结构特性，特别是对称和不对称膜的结构特点

应用：通过水通量的不同选择适当的膜材料

（三）操作特性（重点）

识记：浓度极化、凝胶极化概念

理解：超滤膜的分子截留作用

应用：了解实际膜分离过程中影响截留率的因素

（四）影响膜分离速度的因素（次重点）

理解：操作形式、流速、压力以及料液浓度对分离速度的影响

（五）膜分离过程和膜污染与清洗（一般）

理解：膜分离操作过程，膜污染的主要原因

应用：掌握膜清洗的方法和预防膜污染的措施

   应用：掌握膜分离方法在菌体细胞分离、小分子发酵产物的回收、蛋白质类生物大分子的浓缩和部分分级纯化方面的应用（一般）

第五章     吸附和离子交换

一、             学习目的与要求

    在了解吸附剂和离子交换剂、吸附和离子交换平衡的基础上，掌握吸附和离子交换操作及其设计的理论基础。

二、             考核知识点与考核目标

（一）吸附剂与离子交换剂（重点）

      识记：生物分离中常用的吸附剂和离子交换剂

      理解：吸附剂、离子交换剂性能评估方法

      应用：掌握典型离子交换剂的滴定曲线

（二）吸附平衡（次重点）

      识记：吸附平衡概念

      理解：用兰格缪尔的单分子层吸附理论解释溶质吸附现象

（三）离子交换平衡（重点）

      识记：离子交换平衡概念

      理解：离子交换分配系数的推导

（四）固定床吸附分离（一般）

      识记：穿透曲线、穿透点和穿透时间等概念

      理解：固定床吸附过程理论基础

      应用：掌握固定床操作过程以及多床串联吸附操作的优缺点

（五）膨胀床吸附操作（一般）

      识记：膨胀床的优缺点

      理解：膨胀床的形成

      应用：了解膨胀床的吸附操作和实际应用

（六）流化床吸附操作、移动床和模拟移动床吸附操作、搅拌釜吸附操作（一般）

      理解：上述吸附操作过程及特点

第六章    层  析

一、             学习目的与要求

了解层析原理，掌握各种常用层析方法的操作与应用。

二、             考核知识点与考核目标

（一）层析原理与分类（重点）

      识记：层析方法分类

      理解：层析原理

（二）层析过程理论基础（一般）

      理解：从层析过程热力学和动力学的观点出发，掌握层析理论的三种模型

（三）分离度（重点）

      识记：分离度的概念

      理解：如何分离度判断两个相邻洗脱峰的分离程度

（四）凝胶过滤层析（重点）

      理解：凝胶过滤的原理和操作，凝胶过滤介质的要求和影响分离特性的因素

      应用：掌握凝胶层析的应用及特点

（五）离子交换层析（重点）

      理解：离子交换层析的原理和操作，线性剃度洗脱过程和逐次洗脱过程

      应用：掌握离子交换层析的应用特点

（六）疏水性相互作用层析（次重点）

      理解：原理，影响疏水性吸附的因素

      应用：掌握疏水性相互作用层析方法对蛋白质分离

（七）层析聚焦（一般）

      理解：层析聚焦的原理与操作

      应用：了解层析聚焦的应用范围及实例

（八）反相层析、羟基磷灰石层析、超临界流体层析和灌注层析（一般）

      理解：上述层析技术的原理及操作，

      应用：了解上述层析技术的应用范围及优缺点

第七章                          亲和纯化

一、             学习目的与要求

理解生物亲和作用的本质，影响因素和作用体系。亲和纯化的原理与操作。了解几种常用亲和纯化方法。

二、             考核知识点与考核目标

（一）生物亲和作用（重点）

      识记：生物亲和作用的概念

      理解：生物亲和作用的本质，影响亲和作用的因素

      应用：了解常用的亲和作用体系

（二）亲和层析（重点）

      理解：亲和层析的原理与操作，亲和层析过程和理论分析

      应用：了解亲和配基的固定方法，应用实例以及亲和吸附介质的要求

（三）亲和膜（一般）

      理解：亲和膜原理和特点

      应用：了解亲和膜的实际应用

（四）亲和错流过滤（一般）

      理解：亲和错流过滤原理和特点

      应用：了解亲和错流过滤的实际应用

（五）亲和双水相分配、亲和反胶团萃取、亲和沉淀（一般）

      理解：上述亲和纯化方法的原理和操作

      应用：了解上述方法的适用范围

第八章                            电  泳

一、学习目的与要求

掌握电泳概念，电泳速度及凝胶电泳，了解其他几种常见电泳原理及特点，操作及应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）电泳速度（重点）

      识记：电泳、迁移率概念

      理解：了解自由溶液中的电泳速度和凝胶中的电泳速度

（二）凝胶电泳（重点）

      理解：凝胶电泳原理

      应用：了解凝胶电泳所使用的凝胶种类和浓度的应用范围

（三）不连续凝胶电泳（重点）

      理解：等速电泳的原理特点，以及分离操作和分离特性

（四）等电点聚焦（次重点）

      理解：等电点聚焦的原理及特点

（五）二维电泳、逆向作用层析电泳、毛细管电泳（一般）

      理解：上述电泳原理和特点

      应用：了解上述电泳技术的适用范围

（六）连续电泳操作（一般）

      理解：几种连续电泳操作的原理和特点

第九章  结  晶

一、             学习目的与要求

    本章在掌握结晶概念与原理的基础上，了解结晶的形成和生长动力学，结晶器及其设计理论基础和操作与应用

二、             考核知识点与考核目标

（一）结晶原理（重点）

      识记：结晶、溶解度和饱和浓度等概念

      理解：溶解度、饱和溶液和成核等晶体形成必要条件

（二）晶体的生长（次重点）

      理解：扩散和表面洁净过程的速率方程，△L定律

（三）结晶过程设计基础（一般）

      理解：粒数衡算方程

（四）结晶的操作及其应用（重点）

      理解：掌握结晶操作的特性，了解在设计结晶前必须解决的问题

      应用：了解结晶技术根据不同的产品种类所需采取的不同结晶操作方法

第十章   干  燥

一、             学习目的与要求

掌握干燥概念，干燥过程以及设备和应用。

二、             考核知识点与考核目标

（一）干燥（次重点）

      识记：干燥概念

      理解：在生物产物的干燥过程中必须注意的问题

（二）干燥速度（一般）

      理解：了解传导干燥和对流干燥原理和特点

      应用：了解各种干燥的适用范围

（三）干燥过程（一般）

      理解：了解干燥速度的计算方法

（四）干燥设备及应用（重点）

      理解：了解几种主要生物干燥过程常用的干燥器及其适用范围

第三部分  有关说明与实施要求

一、             考核目标的能力层次表述

本大纲在考核目标中按着“识记”、“理解”、“应用”等三个能力层次规定考生应达到的能力层次要求，各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上。

二、             指定教材

《生物分离工程》  孙彦主编， 化学工业出版社， 1998版。

三、             自学方法指导

1、在开始学习指定教材每一章之前，应先阅读大纲中有关这一章考核知识点及对知识点的能力层次要求和目标，使阅读教材有的放矢。

2、阅读教材时，要仔细阅读逐句推敲，深刻理解基本概念，基本理论，牢固把握基本方法与技能。

3、自学过程中坚持做好读书笔记，做到有归纳、有总结、有理解。自学过程中除了勤于思考外。还要勤于提问、勤于请教，勿死记硬背，生搬硬套，急于求成。要注意所学内容纵向和横向的联系。

四、对社会助学的要求

    1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

    2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

    3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

    4、辅导时，应对学习方法进行指导。提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

    5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

    6、注意对应考者能力的培养，特别是对自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，解决问题的能力。

    7、要使考生了解xx的难易与能力层次高低两者不xx是一回事，在各个能力层次中存在不同难度的xx。

    8、助学学时：本课程共3学分，建议总课时不少于54学时，其中助学学时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。xx覆盖到章，适当突出重点。

2、xx中对不同能力层次的xx比例大致是：“识记”为 20%、“理解”为40%、“应用”为40%。

3、xx难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。

4、每份xx中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、本课程命题采用的基本题型包括：填空题、选择题、判断题、简答题、论述题等。

6、考试采用闭卷考试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、题型示例

（一）填空：

       膜表面流速增大，则浓度极化现象__________截留率__________。

（二）选择题：

       当两相中的溶质达到相平衡时，萃取速率__________。

       （1）较大  （2）较小  （3）为一常数  （4）为零

（三）判断题：

           如果亲和作用主要源于静电引力，则提高离子强度会减弱或xx破坏亲和作用，但不会降低或xx氢键作用。

（四）简答题：

       蛋白质复性收率低的主要原因是什么？

（五）论述题：

       为什么对于可压缩性强的料液滤饼一般需要缓慢增大操作压力？