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2025年大学四年级（生物技术）生物工程下游技术试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1. 以下哪种分离技术常用于蛋白质的初步分离？（ ）
A. 离子交换色谱 B. 亲和色谱 C. 凝胶过滤色谱 D. 超滤
2. 在发酵液预处理中，加入絮凝剂的主要目的是（ ）。
A. 降低发酵液粘度 B. 去除杂蛋白 C. 沉淀菌体 D. 调节pH值
3. 以下哪种酶在基因工程下游技术中常用于切割DNA？（ ）
A. 淀粉酶 B. 限制性内切酶 C. 纤维素酶 D. 蛋白酶
4. 超滤过程中，主要起分离作用的是（ ）。
A. 压力 B. 膜 C. 温度 D. 流速
5. 亲和色谱的配基与目标蛋白之间的结合方式是（ ）。
A. 共价键 B. 离子键 C. 氢键 D. 特异性亲和力
6. 蛋白质等电点沉淀法的原理是利用蛋白质在等电点时（ ）。
A. 溶解度最大 B. 溶解度最小 C. 电荷最多 D. 电荷最少
7. 以下哪种方法可用于去除发酵液中的热原质？（ ）
A. 过滤 B. 离心 C. 蒸馏 D. 超滤
8. 离子交换色谱中，阳离子交换树脂带（ ）电荷。
A. 正 B. 负 C. 中性 D. 不确定
9. 在蛋白质纯化过程中，常用于去除小分子杂质的方法是（ ）。
A. 透析 B. 超滤 C. 离子交换 D. 亲和色谱
10. 凝胶过滤色谱中，分子量较大的蛋白质（ ）。
A. 先流出 B. 后流出 C. 与分子量小的蛋白质同时流出 D. 无法确定

第II卷（非选择题，共70分）
二、填空题（每题2分，共10分）
1. 生物工程下游技术主要包括发酵液预处理、（ ）、（ ）、产品精制和成品加工等过程。
2. 常用的蛋白质沉淀方法有（ ）沉淀法、（ ）沉淀法和有机溶剂沉淀法等。
3. 离子交换色谱的固定相是（ ），流动相是（ ）。
4. 超滤的截留分子量一般在（ ）之间。
5. 亲和色谱的特异性配基可以是（ ）、（ ）等。

三、判断题（每题2分，共10分）
1. 离心是发酵液预处理中常用的去除菌体的方法，转速越高，去除效果越好。（ ）
2. 超滤只能分离不同分子量的物质，不能去除离子等小分子杂质。（ ）
3. 离子交换色谱中，离子强度越大，蛋白质与树脂的结合越紧密。（ ）
4. 亲和色谱的优点是特异性高，但成本较高。（ ）
5. 蛋白质在等电点时，其电泳迁移率为零。（ ）

四、简答题（每题10分，共30分）
材料：在生物工程下游技术中，蛋白质的纯化是关键步骤。现有一种含有多种杂质的蛋白质溶液，需要进行纯化。
1. 请简述离子交换色谱纯化蛋白质的基本原理。
2. 若该蛋白质溶液中含有一些带负电荷的杂质，应选择哪种离子交换树脂进行纯化？说明理由。
3. 在离子交换色谱过程中，如何选择合适的洗脱条件？

五、综合题（每题20分，共20分）
材料：某生物制药公司要从发酵液中提取一种特定的抗生素。发酵液中含有大量的菌体、蛋白质、多糖等杂质。
1. 请设计一个从发酵液中提取该抗生素的工艺流程，包括预处理、分离、精制等步骤，并简要说明各步骤的作用。
2. 针对该工艺流程中的关键步骤，阐述可能遇到的问题及解决方法。

答案：
一、选择题：1.C 2.C 3.B 4.B 5.D 6.B 7.C 8.B 9.A 10.A
二、填空题：1.产物分离、纯化 2.盐析、等电点 3.离子交换树脂、缓冲溶液 4.1000-100000 5.抗体、酶的底物
三、判断题：1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√
四、简答题：1.离子交换色谱纯化蛋白质的原理是利用蛋白质与离子交换树脂之间的离子交换作用。蛋白质分子带有不同的电荷，在一定pH条件下，与带相反电荷的离子交换树脂结合，而杂质由于电荷性质或亲和力不同不被结合，从而实现分离。2.应选择阳离子交换树脂。因为蛋白质溶液中杂质带负电荷，阳离子交换树脂带正电荷，可与带负电荷的杂质结合，而目标蛋白质可通过适当调节条件不被吸附或被洗脱下来，达到纯化目的。3.洗脱条件的选择要考虑蛋白质的性质和与树脂的结合强度。一般先采用低离子强度的缓冲液洗脱，使结合较弱的杂质先被洗脱；然后逐渐增加离子强度或改变pH值，使目标蛋白质从树脂上洗脱下来。洗脱过程中要监测蛋白质的洗脱情况，收集含有目标蛋白质的洗脱峰。
五、综合题：1.工艺流程：发酵液预处理（离心去除菌体，加入絮凝剂沉淀杂质）→过滤（进一步去除不溶性杂质）→超滤（去除小分子杂质和部分蛋白质）→离子交换色谱（分离纯化抗生素）→亲和色谱（进一步精制抗生素）。预处理去除大量杂质，便于后续分离；过滤使发酵液澄清；超滤去除小分子和部分杂质；离子交换色谱初步分离抗生素；亲和色谱提高抗生素纯度。2.关键步骤离子交换色谱可能遇到的问题：蛋白质与树脂结合过强或过弱。解决方法：结合过强可适当增加洗脱液离子强度或改变pH值；结合过弱可调整缓冲液条件或树脂类型。亲和色谱可能遇到的问题：特异性结合不充分或非特异性吸附。解决方法：优化配基与蛋白质的比例和结合条件，减少非特异性吸附。