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普考申論題 106年 [衛生技術] 生物技術學概要

第 二 題

📖 題組:
二、請描述下列色層分析(Chromatography)方法的原理與應用。(每題 5 分,共 20 分) (一)分子篩色層分析法(Size-exchange chromatography 或稱 gel filtration chromatography) (二)離子交換色層分析法(Ion-exchange chromatography) (三)親和性色層分析法(Affinity chromatography) (四)疏水性色層分析法(Hydrophobic interaction chromatography)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (二)

離子交換色層分析法(Ion-exchange chromatography)

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看到離子交換色層分析,首先應聯想蛋白質的「等電點(pI)」與環境pH值的關係決定其表面淨電荷。其次,思考帶電分子與帶相反電荷的樹脂間的「靜電吸引力」結合,以及最後利用「鹽濃度梯度」或「pH值改變」進行競爭沖提的完整過程。

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【破題】 「離子交換色層分析法」(Ion-exchange chromatography, IEC)是一種利用生物分子(如蛋白質、核酸等)在特定pH值緩衝液中所帶表面淨電荷的種類與多寡差異,進行分離與純化的層析技術。 【論述】

小題 (一)

分子篩色層分析法(Size-exchange chromatography 或稱 gel filtration chromatography)

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看到分子篩色層分析,首先聯想「依分子大小/形狀分離」的核心概念。答題時務必精準點出「大分子先流出、小分子後流出」的關鍵機制(小分子會進入微孔延長滯留時間),並列舉如去鹽、蛋白質純化或分子量測定等實務應用以獲取完整分數。

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【破題】 分子篩色層分析法主要利用分子「體積大小」與「形狀」的差異,來達成生物分子分離之目的。 【論述】

小題 (三)

親和性色層分析法(Affinity chromatography)

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看到「親和性色層分析法」,應立刻聯想到生物分子間的「專一性辨識與結合」(如抗原-抗體、酵素-受質)。解題時務必踩穩三個得分點:精確定義其專一性特性、詳述反應三步驟(結合、清洗、洗脫/沖提),並舉出實務上最常見的重組蛋白或抗體純化實例。

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【破題】親和性色層分析法是利用生物分子間高度專一性且可逆的結合特性,來分離與純化目標物質的高效層析技術。 【論述】 一、定義

小題 (四)

疏水性色層分析法(Hydrophobic interaction chromatography)

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看到疏水性層析,首先聯想「水火不容」的特性以及「鹽析效應」。核心原理為利用高鹽濃度促使蛋白質表面疏水區域與管柱配體結合,再藉由降低鹽濃度來依序洗脫。答題時務必強調「高鹽結合、低鹽沖提」的機制,並帶出其常銜接於硫酸銨沉澱法之後的實務應用。

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【破題】 疏水性色層分析法是利用高鹽環境下蛋白質表面疏水區域的暴露,進行非共價結合的溫和純化技術。 【論述】

📝 離子交換層析法
💡 利用分子表面淨電荷與固定相樹脂間的靜電吸引力進行分離。
比較維度 陰離子交換 (Anion) VS 陽離子交換 (Cation)
樹脂本身電荷 正電荷 (如 DEAE) 負電荷 (如 CM)
吸附目標電荷 負電荷 (陰離子) 正電荷 (陽離子)
pH 與 pI 關係 pH > pI pH < pI
💬選擇樹脂必須根據目標蛋白質的 pI 與所處緩衝液之 pH 值來決定。
🧠 記憶技巧:陽負陰正看樹脂(樹脂電荷),高鹽洗脫靠競爭,pH過點變電荷。
⚠️ 常見陷阱:易混淆陰陽離子交換樹脂的命名(名稱是指樹脂本身所帶電荷之相反電性,如陰離子交換樹脂本身帶正電)。
等電點 (Isoelectric point) 蛋白質純化策略 (CIPP) 膠體過濾層析法 (SEC)

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