生物制药工艺学习题含答案

生物制药工艺学 习题集（含答案）

第一章

一、

填空：

生物药物概述

1、我国药物的三大药源指的是化学药物、生物药物、中药

2、现代生物药物已形成四大类型，包括基因重组多肽和蛋白质、基因药物、天然生化药物、合成与部分合成的生物药物

3、请写出下列药物英文的中文全称：IFN（Interferon）干扰素、IL(Interleukin)白介素、 CSF（Colony Stimulating Factor）集落刺激因子、EPO（Erythropoietin）促红细胞生成素、 EGF（Epidermal Growth Factor）表皮生长因子、NGF（Nerve Growth Factor）神经生长因子、 rhGH（Recombinant Human Growth Hormone）重组人生长激素、Ins（Insulin）胰岛素、HCG（Human Choriogonadotrophin）人绒毛膜促性腺激素、 LH 促黄体生成素、SOD超氧化物歧化酶、tPA 组织纤溶酶原激活物

4、常用的β-内酰胺类抗生素有青霉素、头孢菌素；氨基糖苷类抗生素有链霉素；大环内酯类抗生素有红霉素；四环类抗生素有土霉素；多肽类抗生素有杆菌肽；多烯类抗生素有两性霉B； 蒽环类抗生素有阿霉素

5、嵌合抗体是指用人源抗体恒定区替换鼠源抗体恒定区，保留抗体可变区；人源化抗体是指抗体可变区中仅CDR（决定簇互补区）为鼠源，其FR（骨架区）及恒定区均来自人源。 6、基因工程技术中常用的基因载体有质粒、噬菌体（phage）、黏粒（cosmid）、病毒载体等。 二、

选择题：

1、以下能用重组DNA技术生产的药物为 （ B ） A、维生素 B、生长素 C、肝素 D、链霉素

2、下面哪一种药物属于多糖类生物药物 （ C ） A、洛伐他汀 B、干扰素 C、肝素 D、细胞色素C

3、能用于防治血栓的酶类药物有 （ D ） A、SOD B、胰岛素 C、L-天冬酰胺酶 D、尿激酶

4、环孢菌素是微生物产生的 （ A ） A、免疫抑制剂 B、酶类药物 C、酶抑制剂 D、大环内酯类抗生素 5、下列属于多肽激素类生物药物的是 （ D ） A、ATP B、四氢叶酸 C、透明质酸 D、降钙素

6、蛋白质工程技术改造的速效胰岛素机理是 （ D ）

A. 将猪胰岛素B30位改造为丙氨酸，使之和人胰岛素序列一致

1

B. 将A21位替换成甘氨酸，B链末端增加两个精氨酸，使之在pH4溶液中可溶 C. 将B29位赖氨酸用长链脂肪酸修饰，改变其皮下扩散和吸收速度 D. 将人胰岛素B28位与B29位氨基酸互换，使之不易形成六聚体 三、

名词解释：

1、 药物 Medicine(remedy)：用于预防、治疗或诊断疾病或调节机体生理功能、促进机体

康复保健的物质，有4大类：预防药、治疗药、诊断药和康复保健药

2、 生物药物（biopharmaceutics）：是以生物体、生物组织或其成份为原料（包括组织、细

胞、细胞器、细胞成分、代谢、排泄物）综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物

3、 基因药物（gene medicine）：是以基因物质（RNA或DNA及其衍生物）作为治疗的物

质基础，包括基因治疗用的重组目的DNA片段、重组疫苗、反义药物和核酶等 4、 反义药物：是以人工合成的十至几十个反义寡核苷酸序列，它能与模板DNA或mRNA

互补形成稳定的双链结构，抑制靶基因的转录和mRNA翻译，从而达到抗肿瘤和抗病毒作用

5、 生物制品（biologics）：是应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程

等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备的，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品

6、 RNA干涉（RNAi，RNA interference）： 是指在生物体细胞内，dsRNA引起同源mRNA

的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程

7、 siRNA (small interfering RNA) ：是一种小RNA分子（~21-25核苷酸），由Dicer（RNAase

Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。siRNA是siRISC (RNA-induced silencing complex由核酸内切酶、核酸外切酶、解旋酶等构成，作用是对靶mRNA进行识别和切割）的主要成员，激发与之互补的目标mRNA的沉默 四、

问答题

1、 基因重组药物与基因药物有什么区别？

1. 答：基因重组药物是指应用重组DNA技术（包括基因工程技术和蛋白质工程技术）制

造的重组多肽、蛋白质类药物和疫苗、单克隆抗体与细胞因子等，药物的化学成分属于多肽或蛋白质；基因药物是以基因物质（RNA或DNA及其衍生物）作为治疗的物质基础，包括基因治疗用的重组目的DNA片段、重组疫苗、反义药物和核酶等，药物的化学成分为核酸或其衍生物。 2、 生物药物有那些作用特点？

2. 答：1）药理学特性有：药理活性高；治疗针对性强；毒副作用较少，营养价值高；

2

生理副作用常有发生等。2）理化特性有：生物材料中的有效物质含量低，杂质种类多且含量相对较高；生物活性物质组成结构复杂，稳定性差；生物材料易染菌，腐败；生物药物制剂有特殊要求。

3.基因工程药物主要有哪几类？试举例说明。

3. 答：基因工程药物是指应用基因工程或蛋白质工程技术制造的重组活性多肽、蛋白质及其修饰物，包括：1）重组细胞因子类：如干扰素（IFN）、白介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）；2）重组生长因子类：如表皮生长因子（EGF）、神经生长因子（NGF），以及促进造血系统的生长因子：如促红细胞生成素（EPO）、集落刺激因子等（CSF）；3）重组多肽与蛋白质类激素：如重组人胰岛素（rhInsulin）、重组人生长激素等（rhGH）；4）心血管病治疗剂及酶制剂：如水蛭素、tPA（组织纤溶酶原激活物）、天冬酰胺酶、超氧化物歧化酶（SOD）等。5）重组疫苗及单抗制品：如重组乙肝表面抗原疫苗（酵母）、肿瘤疫苗等

第二章 生物制药工艺技术基础

一、填空题

1、从生物材料中提取天然大分子药物时，常采用的措施有采用缓冲系统、添加保护剂、抑制水解酶作用等。

2、生化活性物质浓缩可采用的方法有盐析浓缩、有机溶剂沉淀浓缩、超滤浓缩、真空减压浓缩或薄膜浓缩、用葡聚糖凝胶浓缩、用聚乙二醇浓缩

3、生化活性物质常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥

4、冷冻干燥是在低温、低压条件下，利用水的升华性能而进行的一种干燥方法。 5、微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有平板划线法、稀释后涂布平板法。

6、微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离、筛选排除衰变型菌落，选择维持原有生产水平的菌株。

7、诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性、选用具备某种优良特性、对诱变剂敏感、菌种的生理状态及生长发育时间等问题。

8、目前常用的诱变剂可分为物理诱变因子、化学诱变剂、生物诱变因子三大类。 9、常用的菌种保藏方法有：斜面低温保藏法、液体石蜡封藏法、冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法、甘油保藏法、 沙土管保藏等。

10、微生物生长需要的六大营养要素是碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。 11、生物药物制备过程中，常用的灭菌及除菌方法有：加热灭菌、辐射灭菌（紫外杀菌）、介质过滤除菌、化学灭菌法。

12、获得具有遗传信息的目的基因的方法有鸟枪克隆法（DNA文库）、cDNA文库法、化学合成法、PCR法。

13、PCR由3个基本反应组成，即高温变性、低温退火、适温延伸。

3

14、基因工程中原核表达常用的宿主有大肠杆菌、枯草杆菌等；常用的真核表达系统有酵母、动物（植物）细胞等。

15、大肠杆菌表达系统的缺点是不能进行翻译后加工（糖基化），因而像EPO等基因的表达需使用真核（酵母）表达系统。

16、分泌表达是指将目的基因嵌合在信号肽基因下游进行表达，从而使目的基因分泌到细胞周质或培养基中。

17、固定化酶常采用的方法可分为吸附、包埋、交联、共价键结合四大类。 18、下面酶固定化示例图分别代表哪种固定化方法：

A．吸附 B. 共价键结合 C. 交联 D. 包埋

二、选择题

1、如果想要从生物材料中提取辅酶Q10，应该选取下面哪一种动物脏器 （ D ） A、胰脏 B、肝脏 C、小肠 D、心脏

2、目前分离的1000多种抗生素，约2/3产自 （ B ） A、真菌 B、放线菌 C、细菌 D、病毒

3、由于目的蛋白质和杂蛋白分子量差别较大，拟根据分子量大小分离纯化并获得目的蛋白质，可采用 （ C ） A、SDS凝胶电泳 B、盐析法 C、凝胶过滤 D、吸附层析

4、以下可用于生物大分子与杂质分离并纯化的方法有 （ D ） A、蒸馏 B、冷冻干燥 C、气相色谱法 D、超滤

5、分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用 （ A ）

A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法

C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 6、以下可用于菌种纯化的方法有 （ B ） A、高温灭菌 B、平板划线 C、富集培养 D、诱变处理

7、能够实现微生物菌种定向改造的方法是 （ D ） A、紫外诱变 B、自然选育 C、制备原生质体 D、基因工程

8、能够用沙土管保存的菌种是 （ C ）

4

A、大肠杆菌 B、酵母菌 C、青霉菌 D、乳酸杆菌

9、以下关于PCR的说法错误的是 （ C ） A、PCR反应必须要有模板、引物、dNTP和DNA聚合酶 B、应用PCR技术可以进行定点突变 C、PCR的引物必须完全和模板互补配对

D、PCR反应中，仅介于两引物间的DNA片段得到大量扩增 三、名词解释

1、酶工程（enzyme engineering）：是从应用目的出发，研究酶和应用酶的特异催化功能，并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术

2、固定化酶（immobilized enzyme）：是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂，酶经固定化以后稳定性有所提高，而且可以反复使用，并能实现反应连续化、自动化，简化产品的纯化工艺

3、原生质体融合：用脱壁酶处理将微生物细胞壁去除，制成原生质，再用聚乙二醇（PEG）促进原生质体发生融合，从而获得融合子的技术

4、杂交育种：一般指将两个基因型不同的菌株通过接合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌株。杂交后的杂种不仅能克服原有菌种活力衰退的趋势，而且，杂交育种使得遗传物质重新组合，扩大了变异范围，改善了产品的质量和产量

5、诱变育种：指有意识地将生物体暴露于物理的、化学的或生物的一种或多种诱变因子下，促使生物体发生突变，进而从突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程

6、感受态细胞：在分子克隆过程中，宿主细胞需经过人工处理成能吸收重组DNA分子的敏感细胞才能用于转化，此时的细胞称为感受态细胞

7、原代细胞：是直接取自动物组织器官，经过分散、消化制得的细胞悬液

8、二倍体细胞系： 原代细胞经过传代、筛选、克隆，从而由多种细胞成分的组织中挑选强化具有一定特性的细胞株，其特点是：1）染色体组织仍然是2n的模型；2）具有明显贴壁依赖和接触抑制特性；3）具有有限的增殖能力；4）无致癌性 四、问答题

1、生物药物分离制备的基本特点有哪些？

答：1）生物材料组成非常复杂；2）有些化合物在生物材料中含量极微；3）生物活性成分离开生物体后，易变性破坏，因而须注意保护其生理活性；4）生物制药中的分离方法常带有很大的经验成分；5）生物制药中的分离方法多采用温和的“多阶式”方法进行；6）生物产品最后均一性的证明与化学上纯度的概念不完全相同 2、 简述单克隆抗体（monoclonal antibody）的制备原理。

答：B细胞群受抗原刺激后能产生针对抗原决定簇的特异性抗体，一个集体可产生多达100万种特异性不同的抗体，但一个B细胞却只能分泌一种特异性抗体。将B细胞与小鼠骨髓

5

瘤细胞融合后，用有限稀释法把产生不同抗体的杂交瘤细胞分开，挑选出单个杂交瘤细胞，每个杂交瘤细胞只分泌一种特异性抗体。培养单个杂交瘤细胞，使之无性繁殖形成细胞集落（称之为克隆），同一个克隆的杂交瘤基因相同，合成并分泌的特异性抗体质地均一，这种抗体称为单克隆抗体

3、 简述生物活性物质分离纯化的主要原理。

答： 生物大分子分离纯化的主要原理是：1）根据分子形状和大小不同进行分离，如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等；2）根据分子电离性质（带电性）差异进行分离，如离子交换法、电泳法、等电聚焦法；3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分离，如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等；4）根据物质吸附性质的不同进行分离，如选择性吸附与吸附层析等；5）根据配体特异性进行分离，如亲和层析法等

第三章 生物材料的预处理、细胞破碎和液-固分离(答案)

一、填空题

1、 确定生物材料的预处理方法的依据是生物活性物质存在方式与特点、后续操作的要求、目的物稳定性。

2、 高价金属离子的去处常用的方法：离子交换法、沉淀法。

3、 常用的细胞破碎方法：机械法、物理法、化学法、生物法。物理法主要包括：干燥法、

反复冻融法、渗透压冲击法。生物法主要包括：酶解法、组织自溶法。 4、 常规的固液分离技术主要有过滤和离心分离等。 二、问答

1、简述错流过滤的优点及其原因。

答：①过滤收率高，由于过滤过程中，洗涤充分、合理，少量多次，故滤液稀释量不大的情况下，获得高达97-98%的收率。②滤液质量好，凡体积大于膜孔的固体，包括菌体、培养基、杂蛋白等均不能通过膜进入滤液，大部分杂质被排除掉，给后续分离及最终产品质量均带来好处。③减少处理步骤，鼓式真空过滤器一般需涂助滤剂，板框过滤器则需清洗，拆装费时、费力，而错流过滤只需在18-20h连续操作之后，用清水沿原管流洗4-6h。④对染菌罐易于批处理，也容易进行扩大生产。

2、 简述影响液-固分离的因素。

答：①微生物种类对液固分离的影响；②发酵液的粘度；③发酵液的PH、温度和加热时间。

3、 简述离心分离法的优缺点。

答：离心分离法速度快，效率高，操作时卫生条件好，占地面积小，能自动化、连续化和程序控制，适合于大规模的分离过程，但是设备投资费用高、耗能也较高。

4、 简述细胞及蛋白质的预处理方式。

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答：①加入凝聚剂；②加入絮凝剂；③变性沉淀；④吸附；⑤等电点沉淀；⑥加各种沉淀剂沉淀

第四章 萃取分离法（答案）

一、填空题

1、 常用的萃取方法有：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。

2、 影响溶剂萃取的因素：乳化和破乳化、PH的影响、温度和萃取时间的影响、盐析作用的影响、溶剂种类、用量及萃取方式的影响。

3、 破乳方法有：加入表面活性剂、离心、加电解质、加热、吸附法破乳、高压电破乳、稀释法、超滤、反应萃取。

4、 常用的破乳剂有：阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂。 二、名词解释

1、 液-液萃取：是指用一种溶剂将物质从另一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法，根

据所用溶剂的性质不同或萃取机制不同，可将液-液萃取分为多种类型。

2、 萃取：在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液，其中与提取的物质称溶质，而用以进行

萃取的溶剂称为萃取剂。料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程称为萃取，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，而被萃取出溶质以后的料液称为萃余液。

3、 反萃取（stripping）：是将萃取液与反萃取剂（含无机酸或碱的水溶液，有时也可以是水）

相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相，可把这种过程看作萃取的逆过程。 4、 分配定律：即在一定温度，一定压力下，某一溶质在互不能相溶的两种溶剂间分配时，

达到平衡后，在两相中的活度之比为一常数。

5、 萃取因素：也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总

量之比，通常以E表示。

6、 萃取率（percentage extraction）：生产上常用萃取率来表示一种萃取剂对某种溶质的萃取

能力，计算萃取效果，其公式为：

??萃取相中溶质总量E?100%??100%

原始料液中溶质总量E?17、 分离因素：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。 三、问答

1、 简述溶剂萃取法的优点。

答：①操作可连续化，反应速度快，生产周期短；②对热敏物质破坏少；③采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。 2、 简述选择萃取溶剂应遵守的原则。

答：①分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相容”的原则，选择与药物

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结构相近的溶剂；②选择分离因数大于1的溶剂；③料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好；④尽量选择毒性低的溶剂；⑤溶剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，沸点不宜太高，挥发性要小，价格便宜，来源方便，便于回收。

第五章 沉淀法（答案）

一.填空

1.固相析出法主要包括盐析法，有机溶剂沉淀法，等电点沉淀法，结晶法及其它多种沉淀方法等。

2.按照一般的习惯，析出物为晶体时称为结晶法，析出物为无定形固体则称为沉淀法。 3.影响盐析的因素有：无机盐的种类、溶质（蛋白质等）种类的影响、蛋白质浓度的影响、温度的影响、pH的影响

4. 结晶包括三个过程：(1) 形成过饱和溶液；(2) 晶核形成 ；(3) 晶体生长。 5. 影晶体大小的主要因素，归纳起来与过饱和度、温度、搅拌速度、晶种等直接有关。 6. 晶体的质量主要是指晶体的大小、形状和纯度等3个方面 二．选择

1、 在一定的pH和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作 ( A )

A．KS盐析法 B．β盐析法 C．重复盐析法 D．分部盐析法

2、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度 （ C ）

A．增大 B. 减小 C. 先增大，后减小 D. 先减小，后增大

3、盐析法与有机溶剂沉淀法比较，其优点是 （ B ）

A.分辨率高 B.变性作用小 C.杂质易除 D.沉淀易分离

4、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度 （ C ）

A．增大 B. 减小 C. 先增大，后减小 D. 先减小，后增大

5、盐析常数Ks是生物大分子的特征常数，它与下列哪种因素关系密切。 （ B ）

A．盐浓度 B. 盐种类 C. 溶质浓度 D介质pH

6、 将配基与可溶性的载体偶联后形成载体-配基复合物，该复合物可选择性地与蛋白质结合，在一定条件下沉淀出来，此方法称为 （ A）

A．亲和沉淀 B．聚合物沉淀 C．金属离子沉淀 D．盐析沉淀

7、 将四环素粗品溶于pH2的水中，用氨水调pH4.5—4.6，28－30℃保温，即有四环素沉淀结晶析出 。此沉淀方法称为 （B ）

A．有机溶剂结晶法 B．等电点法 C．透析结晶法 D．盐析结晶法

8、影响体大小的主要因素与下列哪些因素无关 ( D )

A．过饱和度 B．温度 C．搅拌速度 D．饱和度

9、下列沉淀试剂不属于表面活性剂的是 （ D）

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A．CTAB B．CPC C．SDS D．PEG 三 名词解释：

1. 盐析法：是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。

2. Ks盐析：在一定的pH和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作Ks盐析法。Ks盐析法多用于提取液的前期分离工作。

3．β盐析：在一定离子强度下仅改变pH和温度进行盐析，称作β盐析法。在分离的后期阶段，为了求得较好的分辨率，或者为了达到结晶的目的，有时应用β盐析法。β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢且变化幅度小，沉淀分辨率比KS盐析法好。

4．亲和沉淀: 利用亲和反应原理，将配基与可溶性的载体偶联后形成载体-配基复合物（亲和沉淀剂），该复合物可选择性地与蛋白质结合，在一定条件下沉淀出来。 四 问答

1.什么是盐析作用？盐析的原理是什么？

答：盐析作用：向蛋白质溶液中逐渐加入中性盐，在高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小，发生了盐析作用。产生盐析作用的一个原因是由于盐离子与蛋白质表面具相反电性的离子基团结合，形成离子对，因此盐离子部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间电排斥作用减弱而能相互靠拢，聚集起来。盐析作用的另一个原因是由于中性盐的亲水性比蛋白质大，盐离子在水中发生水化而使蛋白质脱去了水化膜，暴露出疏水区域，由于疏水区域的相互作用，使其沉淀。 2.如何选择盐析所用中性盐？

（1）盐析作用要强。一般来说多价阴离子的盐析作用强，有时多价阳离子反而使盐析作用降低。

（2）盐析用盐要有足够大的溶解度，且溶解度受温度影响应尽可能小。这样便于获得高浓度盐溶液，有利于操作，尤其是在较低温度下的操作，不致造成盐结晶析出，影响盐析效果。

（3）盐析用盐在生物学上是惰性的，不致影响蛋白质等生物分子的活性，最好不引入给分离或测定带来麻烦的杂质。 （4）来源丰富、经济。 3.有机溶剂沉淀的原理是什么？

答：亲水性有机溶剂加入溶液后降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀；水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集。 4.有机溶剂沉淀影响沉淀效果的因素有那些？ 答： （1）有机溶剂种类及用量

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（2）pH的影响 （3）温度无机盐的含量 （4）某些金属离子的助沉淀作用 (5)样品浓度

第六章 吸附分离法（答案）

一、填空

1、吸附剂按其化学结构可分为两大类：一类是有机吸附剂，如 活性炭 、 淀粉 、大孔吸附树脂 等；另一类是无机吸附剂，如白陶土、 氧化铝 、 硅胶 、 硅藻土 等。

2、常用的吸附剂有 活性炭 、 硅胶 和 白陶土 等。

3、大孔网状聚合物吸附剂是在树脂聚合时加入 惰性 致孔剂，待网格骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或蒸馏水洗将致孔剂去掉，形成不受外界环境条件影响的 孔隙 ，其孔径远大于2～4nm，可达 100nm ，故称“大孔”。

4、大孔网状聚合物吸附剂按骨架的极性强弱，可分为非极性、中等极性、极性和强极性吸附剂四类。 二、选择题

1、用大网格高聚物吸附剂吸附的弱酸性物质，一般用下列哪种溶液洗脱 （ D ）

A.水 B.高盐 C.低pH D. 高pH

2、“类似物容易吸附类似物”的原则,一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质

（ B ）

A.极性溶剂 B.非极性溶剂 C.水 D.溶剂

3、“类似物容易吸附类似物”的原则, 一般非极性吸附剂适宜于从下列何种溶

剂中吸附非极性物质。 （ A ）

A.极性溶剂 B.非极性溶剂 C.三氯甲烷 D.溶剂

4、下列属于无机吸附剂的是： （A） A.白陶土 B.活性炭 C.淀粉 D.纤维素

5、活性炭在下列哪种溶剂中吸附能力最强？ （A） A.水 B.甲醇 C.乙醇 D.三氯甲烷

6、 关于大孔树脂洗脱条件的说法，错误的是： （A） A .最常用的是以高级醇、酮或其水溶液解吸。 B. 对弱酸性物质可用碱来解吸。 C. 对弱碱性物质可用酸来解吸。

D.如吸附系在高浓度盐类溶液中进行时，则常常仅用水洗就能解吸下来。 三、名词解释

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1、 吸附法(adsorption method)：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。

2、 大网格高聚物吸附剂（macroreticular adsorbent）：在合成树脂时，加入一种惰性组分，它不参与聚合反应，但能和单体互溶，称为致孔剂。待网络骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或水洗蒸馏的方法将致孔剂去掉，就留下了不受外界条件影响的永久孔隙，其孔径远大于2~4nm，可达到100nm甚至1000nm以上，故称“大孔”。与大孔网状离子交换树脂相比，它不含离子交换树脂的功能团，仅保留了多孔的骨架，其性质与活性炭、硅胶等吸附剂相似，称为大孔网状聚合物吸附剂。

四、问答题

1、简述吸附法的定义和特点。

吸附法(adsorption method)指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。吸附法具有下列特点： (1)设备简单、操作简便、价廉、安全。

(2)少用或不用有机溶剂，吸附与洗脱过程中pH变化小，较少引起生物活性物质的变性失活。

(3)天然吸附剂(特别是无机吸附剂)的吸附性能和吸附条件较难控制，吸附选择性差，收率不高，难以连续操作。 2、影响吸附的因素有哪些？ ① 吸附剂的特性：

吸附现象在界面发生，因此吸附剂比表面积愈大，吸附量愈多。通过活化的方法也可增加吸附剂的吸附容量。另外还要求吸附剂的机械强度好，吸附速度快 ② 吸附物的性质：

能使表面张力降低的物质，易为表面所吸附；一般极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质；溶质从较易溶解的溶剂中被吸附时，吸附量较少；对于同系列物质，吸附量的变化是有规则的；吸附物若能与溶剂形成氢键，则吸附物极易溶于溶剂之中。 ③ 吸附条件：

温度：吸附热越大，温度对吸附的影响越大。

PH值：溶液的pH值溶液pH值可控制吸附剂或吸附物解离情况，进而影响吸附量，对蛋白质或酶类等两性物质，一般在等电点附近吸附量最大。

盐浓度：

溶剂的影响：单溶剂与混合溶剂对吸附作用有不同的影响。 ④ 吸附物浓度与吸附剂用量

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一般情况下吸附物浓度大时，吸附量也大。

第七章 凝胶层析（答案）

一、填空题

1、凝胶层析的分离原理有平衡排除理论、扩散分离理论、流动分离理论。这三种分离原理是互相补充的，在通常情况下平衡排除理论起主导作用；扩散分离理论的作用随流速增加而加强；只有在流速很高时流动分离理论才起作用。

2、琼脂糖凝胶的一个特征是分离的分子量范围非常大，其分离范围随着凝胶浓度上升而 下降 ，颗粒强度随浓度上升而 提高 。

3、凝胶粒度的大小对分离效果有直接的影响。一般来说，细粒凝胶柱流速低，洗脱峰窄，分辨率 高 ，多用于 精制分离 等。粗粒凝胶柱流速高，洗脱峰平坦，分辨率 低 ，多用于脱盐等。

4、在作分级分离时，为了提高分辨率，多采用比样品体积大 25 倍以上的柱体积， 25 以上的柱比，较 大 吸液量、较 细 粒的凝胶固定相。 5、溶质通过色谱柱时造成的峰加宽效应包括 分子扩散 、涡流扩散 、 流动相中传质阻力 、 固定相中传质阻力。

6、葡聚糖凝胶的孔径大小取决于 交联度 ，其越小，凝胶孔径 越 大 ；而琼脂糖凝胶的孔径却依赖于 琼脂糖浓度 。 二、选择题

1、凝胶层析中，有时溶质的Kd>1，其原因是 （ B ）

A.凝胶排斥 B.凝胶吸附 C.柱床过长 D.流速过低

2、凝胶层析中，有时小分子溶质的Kd<1，其原因是 （ A）

A.水合作用 B.凝胶吸附 C.柱床过长 D.流速过低

3、在凝胶层析中样品各组分最先淋出的是 （ B）

A.分子量最大的 B.体积最大的 C.分子量最小的 D.体积最小的 4、为了进一步检查凝胶柱的质量，通常用一种大分子的有色物质溶液过柱，常见的检查物质为蓝色葡聚糖，下面不属于它的作用的是 （C）

A.观察柱床有无沟流 B.观察色带是否平整 C.测量流速 D.测量层析柱的外水体积

5、在选用凝胶层析柱时，为了提高分辨率，宜选用的层析柱是 （A）

A.粗且长的 B.粗且短的 C.细且长的 D.细且短的 三、名词解释 1、全排阻：

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当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较大的分子完全不能进入颗粒内部，只能从颗粒间隙流过，称“全排阻”。其流经体积最小，等于外水体积V0。 2、类分离：

将分子量极为悬殊的两类物质分开，如蛋白质与盐类，称作类分离或组分离.选择凝胶时，应使样品中大分子组的分子量大于其排阻限，而小分子组的分子量小于渗入限。大分子的分配系数Kd=0，小分子的Kd=1。

3、分级分离：将分子量相差不大的大分子物质加以分离，如分离血清球蛋白与白蛋白，分级分离应尽量使待分离各物质的Kd值相差大些，并使分子量分布不在凝胶分离范围的一侧。 4、柱比：层析柱的长度与直径的比值一般称作“柱比”。

5、操作压：凝胶层析柱由于进出口之间液位压力差形成的对凝胶颗粒的压力称作“操作压”。 6、全渗入：被分离组分的分子量小于该种凝胶的渗入限，其分子可以自由进出凝胶颗粒，这叫做“全渗入”。 其流经体积最大，等于外水体积与内水体积之和，V0 ＋ Vi。 7、分离度Rs：Rs?2?Vel?Ve2?Vel?Ve2?Ve ??W1?W22??1??2?4?式中 Ve1、Ve2——对应于两个峰的淋出体积；W1、W2和σ1、σ2——两个峰宽度和标准偏差。 四、问答题

1、试述公式Ve=V0+KdVi 各字母的物理意义。

答：公式Ve=V0+KdVi中Ve代表被分离组分的流经体积，V0代表外水体积，Vi代表内水体积。Kd称作“排阻系数” 或“分配系数”， 它反映了物质分子进入凝胶颗粒的程度。对一定种类规格的凝胶，物质的Kd值为该物质的特征常数。排阻系数： Kd?Ve?V0 Vi当Kd=1时，洗脱体积Ve=V0+Vi，为全渗入。 当Kd=0时，洗脱体积Ve=V0，为全排阻。

0＜Kd＜1时，洗脱体积Ve=Vo+KdVi，为部分渗入。 2、利用凝胶层析如何测定蛋白质的分子量？

答：当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间要长，于是样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子（2分）。

对于一个特定体系（凝胶柱），待测定物质的洗脱体积与分子量的关系符合公式

Ve=-KlogM +C

先以3个以上（最好更多些）的已知分子量的标准蛋白过柱，测取各自的Ve值。以Ve作纵

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坐标，logM作横坐标制作标准曲线（2分）。在同一测定系统中测取未知物质的Ve值便可由标准曲线求得分子量（2分）。

3、凝胶层析的应用主要有哪些？并说明其原理。

当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间要长，于是样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子（2分）。 应用：

一、脱盐：脱盐用的凝胶多为大粒度的，高交联度的凝胶。此时溶液中蛋白质等大分子的

Kd=0，盐类的Kd=1。由于交联度大，凝胶颗粒的强度较好，加之凝胶粒度大，柱层操作比较

便利，流速也高。

二、分子量测定：对于一个特定体系（凝胶柱），待测定物质的洗脱体积与分子量的关系符合公式

Ve=-KlogM+C

先以3个以上（最好更多些）的已知分子量的标准蛋白过柱，测取各自的Ve值。以Ve作纵坐标，logM作横坐标制作标准曲线。在同一测定系统中测取未知物质的Ve值便可由标准曲线求得分子量。

三、分离纯化：根据分子量不同流出先后顺序不同，收集单一洗脱峰的物质，得以纯化。

第八章 离子交换法（答案）

一、填空题

1、离子交换剂由 惰性的不溶性载体 、 功能基团 和 平衡离子 组成。 平衡离子带 正电荷 为阳离子交换树脂，平衡离子带 负电荷 称阴离子交换树脂。

2、常见的离子交换剂有离子交换树脂，离子交换纤维素，葡聚糖凝胶离子交换剂等。 3、离子交换树脂的基本要求有 有尽可能大的交换容量 、 有良好的交换选择性 、 化学性质稳定、 化学动力学性能好 和 物理性能好 。

4、影响离子交换选择性的因素主要有 离子价与离子水合半径 、 离子价与离子浓度 、交换环境 、 树脂结构 、 偶极离子排斥 等。

5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C的名称是羧甲基纤维素，属于弱酸型阳离

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子交换纤维素; DEAE-C的名称是二乙基氨基乙基纤维素，属于强碱型阴离子交换纤维素;。 6、色谱聚焦（chromatofocusing）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。它是根据蛋白质的等电点，结合离子交换技术的大容量色谱，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效应浓缩，分辨率很高，操作简单。

7、写出下列离子交换剂类型：732 强酸型阳离子交换树脂 ，724 弱酸型阳离子交换树脂 ，717 强碱型阴离子交换树脂 ，CM-C 阳离子交换纤维素 ,DEAE-C 阴离子交换纤维素 ，PBE94 阴离子交换剂 。

8、在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH值下降到蛋白质组分 PI(等电点) 值以下时，它因带 正 电荷而 下移 ，如果柱中有两种蛋白组分，pI值较 大（高） 者会超过另一组分，移动至柱下部pH较 高 的位点进行 聚焦（交换） 。

9、影响离子交换选择性的因素有 离子水合半径 、 离子价与离子浓度 、交换环境 、 树脂结构 、 偶极离子排斥 。 二、选择题

1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为 （C）

A. 偶极排斥 B.离子竞争 C. 解离低 D. 其它

2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量 （ C ）

A.羟型阴 B.氯型阴 C.氢型阳 D.钠型阳

3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常数， K＞1说明树脂对交换离子吸引力（ ）。

A. 小于平衡离子 B.大于平衡离子 C. 等于平衡离子 D. 其它 三、名词解释

1、蛇笼树脂：由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂（如Dowex）中聚合而成的一类树脂称蛇笼树脂。它是一种两性树脂，它适宜于从有机物质（如甘油）水溶液中吸附盐类，再生时用水洗，就可将吸着的离子洗下来。

1Z1m11Zm221Z2?C21Z?C111Z1m11Zm221Z1C112、尼柯尔斯基方程式：?K, 即?K

C22Z其中m1、m2及C1、C2分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度。K值的大小取决于树脂和交换离子的性质，以及交换条件。K＞1时说明离子A1比离子A2对树脂有较大的吸引力；反之，K＜1时树脂对A2的吸引力大于A1。

3、偶极离子排斥作用：许多生化物质都是两性物质。其中有些是偶极离子。因为它们即使

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净电荷为零时，正电中心和负电中心并不重叠，遂成偶极。偶极离子在离子交换过程中的行为是很特殊的。现以氨基酸的离子交换为例。

??SO3Na??H3NRCCO? ??H3NRCOO??Na? SO3式中由于使用了钠型树脂，被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生排斥力。这就是所谓偶极离子的排斥作用。因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低。

四、问答题

1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？

答：离子交换纤维素的特点是：离子交换纤维素为开放的长链骨架，大分子物质能自由地在其中扩散和交换，亲水性强，表面积大，吸易附大分子；交换基团稀疏，对大分子的实际交换容量大；吸附力弱，交换和洗脱条件缓和，不易引起变性；分辨力强，能分离复杂的生物大分子混合物。

2、请以CM-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。

答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。现以羧甲基纤维素为例加以说明，图中H2N-P表示蛋白质，C表示纤维素。

OHCOCH2COO H3NP-+--+2NP H+2OCOCH2COO HH++3NPCOCH2COOH H-+++-COCH2COONa H+3NP Cl+NaCl

（1）、升高环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与CM-C结合力而被洗脱下来。

（2）、降低环境的pH，使CM-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。

（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。

3、请以DEAE-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。

答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。

（1）、升高环境的pH，使DEAE-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。

（2）、降低环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与DEAE-C结合力而被洗脱下来。

（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。

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4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E1，E2）分离3种蛋白质（P1、P2、P3），用箭头流程图表示(并指出E1，E2的类型)。

E1为阴离子交换剂 E2为阳离子交换剂

5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树脂，阳离子交换树脂， 0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水）。简述从“滤液”开始，以后步骤的分离原理？

答：阳离子交换树脂， 0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水

滤液调节到pH2.5时，氨基酸带正电荷，因此选用阳离子交换树脂，之后根据氨基酸等电点的不同，依次用0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水洗脱。酸性氨基酸等电点低，因此用0.05mol/L氨水就可洗脱下来，而碱性氨基酸等电点高，因此需用2mol/L氨水

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才能将之洗脱下来。

第九章 亲和纯化技术（答案）

一、填空题

1、亲和层析洗脱方法有非专一性洗脱 ， 特殊洗脱， 专一性洗脱。

2、亲和力大小除由亲和对本身的 解离常数 决定外，还受许多因素的影响，其中包括亲和吸附剂 微环境 、 载体空间位阻 、 载体孔径 、 配基和配体的浓度 、 配基结构 等。

3、亲和层析中常用作分离酶的配基有 酶抑制剂 ， 辅酶 ， 底物 和 底物结构类似物 。

4、亲和层析中非专一性吸附有离子效应、疏水基团、复合亲和力。

5、亲和过滤指的是将 亲和层析 和 膜过滤技术 结合运用，它包括 亲和错流过滤 和 亲和膜分离 两大方法。 二、选择题

1、下面关于亲和层析载体的说法错误的是 （ B ）

A.载体必须能充分功能化。

B.载体必须有较好的理化稳定性和生物亲和性，尽量减少非专一性吸附。 C.载体必须具有高度的水不溶性和亲水性。

D.理想的亲和层析载体外观上应为大小均匀的刚性小球。

2、制备亲和柱时，应首先选用的配基是 （ A ）

A.大分子的 B.小分子的 C.中等大小的 D.不确定

3、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中加入配基的洗脱方法称作 （ C ）

A. 阴性洗脱 B. 剧烈洗脱 C. 竞争洗脱 D. 非竞争洗脱

4、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作 （ D ）

A. 阴性洗脱 B. 剧烈洗脱 C. 正洗脱 D. 负洗脱 三、名词解释

1、亲和反胶团萃取（Affinity-based resersed micellar extraction）：

是指在反胶团相中除通常的表面活性剂（如AOT）以外，添加另一种亲水头部为目标分子的亲和配基的助表面活性剂，通过亲和配基与目标分子的亲和结合作用，促进目标产物在反胶团相的分配，提高目标产物的分配系数和反胶团萃取分离的选择性。 2、亲和膜：

利用亲和配基修饰微滤膜为亲和吸附介质亲和纯化目标蛋白质，是固定床亲和层析的变型。将一张微滤膜比喻为一个固定床，则膜厚即为床层高度.优点是传质阻力小，达到吸

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附平衡的时间短，配基利用率高；压降小，流速快，设备体积小，配基用量低。 3、二次作用亲和沉淀（secondary-effect affinity precipitation）：

利用在物理场（如pH、离子强度、温度和添加金属离子等）改变时溶解度下降、发生可逆性沉淀的水溶性聚合物为载体固定亲和配基，制备亲和沉淀介质。亲和介质结合目标分子后，通过改变物理场使介质与目标分子共同沉淀的方法成为二次作用亲和沉淀。 4、亲和萃取：

利用聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）或聚乙二醇/无机盐等双水相系统萃取分离蛋白质等大生物分子，特别是胞内酶的双水相萃取法。利用偶联亲和配基的PEG为成相聚合物进行目标产物的双水相萃取，可在亲和配基的亲和结合作用下促进目标产物在PEG相（上相）的分配，提高目标产物的分配系数和选择性。 5、亲和吸附剂：

由载体及配基偶联构成，在亲和层析中起可逆结合的特异性物质称为配基（Ligand），与配基结合的层析介质称为载体（Matrix）。

6、负洗脱：在双底物反应中，与配基互补的酶的亲和吸附，如果吸附取决于A物的存在与否，则洗脱液中除去A物时，吸附在配基上的互补分子也会洗脱下来，这种洗脱方法也称负洗脱。 四、问答题

1、亲和层析的原理是什么？主要特点是什么？

答：亲和层析的设计和过程大致分为以下三步：1）配基固定化：选择合适的配基与不溶性的支撑载体偶链，或共价结合成具有特异亲和性的分离介质；2）吸附样品：亲和层析介质选择性吸附酶或其他生物活性物质，杂质与层析介质间没有亲和作用，故不能被吸附而被洗涤去除；3）样品解析：选择适宜的条件使被吸附的亲和介质上的酶或其他生物活性物质解析下柱。

亲和层析技术的最大优点在于，利用它从提取液中经过一次简单的处理便可得到所需的高纯度活性物质。此外亲和层析还有对设备要求不高、操作简便、适用范围广、特异性强、分离速度快、分离效果好、分离条件温和等优点：其主要缺点是亲和吸附剂通用性较差，故要分离一种物质差不多都得重新制备专用的吸附剂。另外由于洗脱条件较苛刻，须很好地控制洗脱条件，以避免生物活性物质的变性失活。 2、对亲和层析的公式

[L]Ve-7

?1?0 进行说明。设 KL=10，求[L0] （6分） V0KLVe为洗脱体积（1分）； V0固定相（柱床）体积（1分）； [L0]为固定化配基浓度（1分）； KL为亲和对解离常数（亲和势）（1分）；

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只有当阻留值≥10时，亲和层析才是有效（分离）的。

1+[L0]/ KL ≥10，将KL =10-7代入得：[L0]/10-7≥9，所以，[L0]≥9×10-7（2分）。 3、何谓“手臂”？其长短与亲和层析效果有何联系？为什么？

答：有时候用小分子物质（如酶的辅因子）作为配基直接偶联至琼脂糖凝胶珠粒上制备亲和层析介质时，尽管配基和酶间的亲和力在合适的范围内，但其吸附容量往往是低的。这是由于酶的活性中心常是埋藏在其结构的内部，它们与介质的空间障碍影响其与亲和配基的结合作用。为了改变这种情况可在载体和配基间插入一个物质称为“手臂”，以消除空间障碍。

手臂的长度是有限的，不可太短也不可太长，太短不能起消除空间障碍的作用，太长往往会使非特异性吸附增加。

4、从亲和沉淀的机理和分离操作的角度出发，简述亲和沉淀纯化技术的优点。

答：从亲和沉淀的机理和分离操作的角度可以看出，亲和沉淀纯化技术具有如下优点：1）配基与目标分子的亲和结合作用在自由溶液中进行，无扩散传质阻力，亲和结合速度快；2）亲和配基裸露在溶液之中，可更有效的结合目标分子，即亲和沉淀的配基利用率高；3）利用成熟的离心或过滤技术回收沉淀，易于规模放大；4）亲和沉析法可用于高粘度或含微粒的料液中目标产物的纯化，因此可在分离操作的较初期采用，有利于减少分离操作步骤，降低成本。同时，在分离过程的早期阶段除去对目标产物有毒的杂质（如蛋白酶），有利于提高目标产物质量和收率。

第十章 离心技术

一、填空：

1、制备型离心机的转子有 角度、 水平 、 垂直 、 区带 转子

2、密度梯度的制备方法有手工制备法 、 梯度混合仪制备法、 离心形成法 反复冻融法 3 、梯度的取出和收集方法：取代法、穿刺法、切割法、虹吸法。 二、选择题：

在离心分离过程中,若离心机的转速为4000转/分种,离心半径为10厘米,则相对离心力为 ( A )A. 1789(g) B. 4000(g) C. 8000(g) D. 2000(g) 三、名词解释：

1、相对离心力：由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转轴中心的距离不同，离心力而受变化，RCF就是实际离心场转化为重力加速度的倍数

2、离心力：在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到的向外的力。离心力（Fc）的大小等于离心加速度ω2r与颗粒质量m的乘积，即：F=mω2r

3、沉降速度：即在离心力作用下，物质粒子于单位时间内沿离心力方向移动的距离 4、沉降系数：在单位离心力场中，颗粒的沉降速度谓之“沉降系数”

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