2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——生物功能膜在細胞分離中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種膜分離技術(shù)主要利用膜的選擇透過性，對小分子物質(zhì)具有高度選擇性？()A.超濾B.納濾C.反滲透D.微濾2.細胞膜作為一種生物功能膜，其主要分離機制依賴于？()A.極大的比表面積和電荷選擇性B.孔徑分布的精確控制C.對特定分子的識別和吸附D.高壓驅(qū)動下的溶劑滲透3.在生物功能膜用于細胞分離的過程中，通常被稱為“膜污染”的現(xiàn)象主要是指？()A.膜材料的老化和降解B.膜孔被懸浮顆粒堵塞C.細胞或大分子在膜表面吸附、沉積或堵塞膜孔D.膜的機械強度下降4.適用于從植物細胞中提取多糖等大分子物質(zhì)的生物功能膜分離技術(shù)通常是？()A.微濾B.超濾C.納濾D.反滲透5.以下哪項不是生物功能膜相比傳統(tǒng)物理分離方法（如離心、過濾）在細胞分離應(yīng)用中的優(yōu)勢？()A.分離效率高B.操作條件溫和（常溫、常壓）C.可實現(xiàn)連續(xù)化、自動化操作D.設(shè)備投資成本通常較低6.對于生物反應(yīng)器中的應(yīng)用，生物功能膜的主要功能是？()A.分離產(chǎn)物與反應(yīng)物B.提供附著表面C.控制反應(yīng)物濃度梯度D.以上都是7.能夠選擇性地吸附帶相反電荷物質(zhì)的生物功能膜，其分離機制主要基于？()A.尺寸排阻B.范德華力C.電荷相互作用D.溶解-擴散8.在《資源化學(xué)》背景下，利用生物功能膜技術(shù)從礦石伴生微生物中提取高價值代謝產(chǎn)物，其核心挑戰(zhàn)在于？()A.膜的微生物耐受性B.料液的高鹽度或毒性C.產(chǎn)物的易降解性D.膜污染的復(fù)雜性9.提高生物功能膜分離效率的途徑之一是改善膜的？()A.機械強度B.選擇性C.通量D.以上都是10.仿生膜是指？()A.完全由生物材料制成的膜B.模仿生物膜結(jié)構(gòu)和功能的人工膜C.僅用于生物反應(yīng)器的膜D.對所有物質(zhì)都完全不通透的膜二、填空題1.生物功能膜的基本結(jié)構(gòu)單元通常具有______和______。2.影響生物功能膜選擇性的主要因素包括膜的______、______和表面性質(zhì)。3.膜分離過程的驅(qū)動力可以是______、______或濃度差等。4.在細胞分離中，微濾主要用于去除______，超濾則可用于______。5.膜污染主要包括______、______和膜結(jié)構(gòu)變化三種類型。6.生物功能膜技術(shù)具有______、______、______等優(yōu)點。三、名詞解釋1.親和膜2.膜通量3.截留率4.膜-細胞相互作用四、簡答題1.簡述生物功能膜用于細胞分離的基本原理。2.提出至少三種控制生物功能膜污染的常用方法。3.闡述生物功能膜技術(shù)在資源化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的重要意義。五、論述題1.比較微濾和超濾在細胞分離應(yīng)用中的區(qū)別和適用場景。2.結(jié)合資源化學(xué)的專業(yè)背景，論述生物功能膜技術(shù)在未來可持續(xù)發(fā)展中的潛在應(yīng)用前景。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.B5.D6.D7.C8.B9.D10.B二、填空題1.孔道/孔徑結(jié)構(gòu)，選擇性表面2.孔徑大小/分布，膜材料，表面性質(zhì)3.壓力差，濃度差，電位差4.微生物、細胞碎片，大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、酶、多糖）5.顆粒沉積/堵塞，膜孔堵塞/收縮，膜材料變化6.操作簡單，條件溫和，效率高三、名詞解釋1.親和膜：利用膜上固定化的配體與目標(biāo)分子（如細胞、酶、抗體等）發(fā)生特異性親和結(jié)合而實現(xiàn)分離的膜。2.膜通量：單位時間、單位膜面積上通過的液體體積，通常以LMH（升/平方米·小時）表示，是衡量膜分離過程效率的重要參數(shù)。3.截留率：指膜分離過程中，被截留在膜表面或膜孔內(nèi)的目標(biāo)物質(zhì)占總進料中該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)的百分比，反映了膜的分離效率。4.膜-細胞相互作用：指細胞與生物功能膜接觸時，在膜表面發(fā)生的物理化學(xué)過程，包括吸附、變形、附著、增殖等，這些相互作用影響膜的分離性能和穩(wěn)定性。四、簡答題1.生物功能膜用于細胞分離的基本原理主要是利用膜的選擇透過性。膜具有特定的孔徑分布或表面性質(zhì)，當(dāng)含有不同大小、電荷或與其他物質(zhì)相互作用的細胞的混合物流過膜時，膜會選擇性地允許某些組分通過，而阻止另一些組分通過，從而達到分離的目的。常見的機制包括尺寸排阻（小分子通過，大分子被截留）、荷電相互作用（帶相反電荷的膜和細胞相互吸引或排斥）、吸附作用（細胞與膜表面配體結(jié)合）等。2.控制生物功能膜污染的常用方法包括：(1)膜材料選擇：選擇具有良好抗污染性能的膜材料。(2)操作條件優(yōu)化：控制合適的溫度、pH、流速、跨膜壓差等。(3)料液預(yù)處理：去除料液中的污染物，如大顆粒、膠體、有機物等。(4)膜清洗：定期使用合適的清洗液對膜進行清洗，去除已附著或沉積的物質(zhì)。(5)間歇運行與錯流過濾：采用間歇運行或錯流過濾方式，減少物質(zhì)在膜表面的積累。3.生物功能膜技術(shù)在資源化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的重要意義在于：能夠高效、選擇性地分離和純化資源開發(fā)過程中產(chǎn)生的目標(biāo)產(chǎn)物（如從礦石伴生微生物中提取酶、多糖、金屬離子絡(luò)合物等），提高資源利用率；可以替代或改進傳統(tǒng)的分離提純方法，降低能耗和環(huán)境污染；有助于實現(xiàn)資源利用過程的綠色化和精細化，滿足高附加值產(chǎn)品開發(fā)的需求；為處理復(fù)雜混合物（如生物礦冶液、發(fā)酵液）提供了有效的分離工具，推動資源化學(xué)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。五、論述題1.微濾和超濾在細胞分離應(yīng)用中的區(qū)別和適用場景：微濾（MF）和超濾（UF）都屬于壓力驅(qū)動膜分離技術(shù)，但主要區(qū)別在于膜孔徑的大小。微濾的膜孔徑較大（通常0.1-10微米），主要用于截留懸浮液中的微生物、細胞碎片、大顆粒雜質(zhì)等；超濾的膜孔徑較?。ㄍǔ准{米到0.1微米），除了能截留微濾所能截留的物質(zhì)外，還能截留大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多糖、病毒、膠體等。因此，微濾適用于預(yù)處理或去除細胞培養(yǎng)液中的大顆粒雜質(zhì)，超濾適用于從細胞培養(yǎng)液或生物體液中分離、純化或濃縮蛋白質(zhì)、酶、多糖等生物大分子。適用場景上，微濾常用于細胞澄清、細胞培養(yǎng)過程監(jiān)控；超濾則廣泛應(yīng)用于生物制品的初步純化、濃縮、脫鹽等步驟。2.結(jié)合資源化學(xué)的專業(yè)背景，生物功能膜技術(shù)在未來可持續(xù)發(fā)展中的潛在應(yīng)用前景廣闊。首先，在生物礦冶領(lǐng)域，可利用生物功能膜（特別是耐酸堿、耐金屬腐蝕的膜）實現(xiàn)金屬離子的選擇性透過與富集，替代傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法，提高金屬回收率，減少廢水排放，實現(xiàn)綠色礦冶。其次，在生物資源利用方面，可用于從植物、微生物等生物體中高效分離提取高價值產(chǎn)物（如藥物、酶、多糖），