生物制药复习

1、第一章药品有三大药源: 化学药物、生物药物、中草药（药材、饮片、中成药）生物药物：是利用生物体、生物组织、细胞或其成分，综合应用生物学与医学、生物化学与分子生物学、微生物学与免疫学、物理化学与工程学和药学的原理与方法加工制造而成的一大类用于预防、诊断、治疗和康复保健的制品。现代生物药物的4 大类型： （ 1）基因重组多肽、蛋白类治疗剂（ 2）基因药物（ 3）天然生物药物 （ 4）合成与部分合成的药物。生物制品： 一般指用微生物、微生物代谢产物、动物毒素、人或动物的血液或组织等加工制成的预防、治疗和诊断特定传染病或其他相关疾病的免疫制剂，主要指菌苗、疫苗、毒素、应变原与血液制品等。DNA组药物（

2、基因工程药物）和基因药物的区别：DNA组药物即应用重组 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；基因药物即以基因物质（DNA或RNA为基础，研究而成的基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。现代生物制药的发展阶段：第一代重组药物是其结构与天然产物完全一致的药物，第二代生物技术药物是应用蛋白质工程技术制造的自然界不存在的新重组药物。生物药物的药理学特性： （ 1 ）药理活性高（ 2）治疗的针对性强，治疗的生理、生化机制合理，疗效可靠。（ 3）毒副作用较少，营养价值高。（ 4）生理副作用常用发生。生物技术药物的研究发展前景？ 研究发

3、展新型疫苗； 治疗性抗体成为生物制药的发展引擎； 重组治疗蛋白； 开发新的表达系统； 将基因组学和蛋白质组学的研究成果转化为生物技术新药的研究与开发； 生物技术药物新剂型研究迅速发展。第二章溶剂萃取的注意事项： PH （萃取具有酸、碱基团的物质时，酸性物质在酸性条件下萃取，碱性物质在碱性条件下萃取，对氨基酸等两性电解质，则采用PH 在等电点时进行提取比较好。）盐析（在提取液中加入中性盐，可以促使生化物质转入有机相从而提高萃取率。盐析作用也能减少有机溶剂在水中的溶解度，使提取液中的水分含量减少。）温度（温度升高可使生化物质不稳定，又易使有机溶剂挥发，所以一般在室温或者低温下进行萃取操作。）乳化（

4、液-液萃取使，常发生乳化作用，使有机溶剂与水相分层困难。）生物活性物质的浓缩与干燥的方法生物活性物质的浓缩：（ 1） 盐析浓缩（ 2） 有机溶剂沉淀浓缩（ 3） 用葡聚糖凝胶（ Sephadex）浓缩（4）用聚乙二醇（PEG浓缩 （5）超滤浓缩 （6）真空减压浓缩与薄膜浓缩生物活性物质的干燥：（ 1）减压干燥（ 2）喷雾干燥（ 3）冷冻干燥生物活性物质分离与纯化的主要原理：根据混合物中的不同组分分配率的差别，把它们分配于可用机械方法分离的两个或几个物相中， 或者将混合物置于某一相中，外加一定作用力，使多组分分配于不同区域，从而达到分离的目的。主要纯化原理有：（ 1）根据分子的形状和大小不同进行

5、分离（ 2）根据分子电离性质（带电性）的差异进行分离（ 3）根据分子极性大小及溶解度的不同进行分离。（ 4）根据物质吸附性质的不同进行分离（ 5）根据配体特意性进行分离生化制药工艺中分离制备方法的特点：生物材料组成非常复杂。有些化合物在生物材料中含量极微。生物活性成分分离后易变性破坏。生物制药中的分离方法几乎都在溶液中进行。 为了保护目的物的生理活性及结构上的完整性，生物制药中的分离方法多采用温和的“多阶式”方法进行，即常说的“逐级分离”方法。生物产品最后均一性的证明与化学纯度上的概念不完全相同，因生物分子对环境反应十分敏感，结构与功能关系比较复杂，故对其均一性的评估常常是有条件的，或者只能通

6、过不同角度测定，最后才能给出相对 “均一性”结论，只凭一种方法得到的纯度结论往往是片面的，甚至是错误的。生物制药工艺中试放大的目的（为什么）及方法，如何进行中试放大。中试放大是由小试转入工业化生产的过渡性研究工作，对小试工艺能否成功地进入规模化生产至关重要。这些研究工作都是围绕着如何提高收率，改进操作，提高质量，形成批量生产等方面进行。中试放大的方法有经验放大法，相似放大法和数学模型放大法。主要采用经验放大法。第三章细胞及蛋白质的处理方法：（ 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）加各种沉淀剂絮凝剂：是具有长链形状结构的有机高分子化合物

7、，易溶于水，其分子量可达数万乃至一千万以上，在长的链上含有相当多的活性功能团。絮凝作用：是指在胶体悬浮液中加入絮凝剂后，胶粒可强烈吸附在絮凝剂表面的功能团上，而且一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗粒的表面上，产生架桥联接，形成粗大的絮凝团沉淀的过程。简述高价金属离子去除方法：（ 1）离子交换法滤液通过阳离子交换树脂，可除去某些离子 （ 2） 沉淀法钙与草酸钠或草酸镁的去处用草酸沉淀不完全，碱性条件下用磷酸盐，或三聚磷酸钠，生成络合物（污染河水）常用细胞破碎方法一、机械法1 、匀浆法原理：基于液相的剪切力特点： 适用面广，处理量大，速度快， 工业广泛使用，不适用某些高度分支微生物，产热大

8、，可能会生物活性物质失活2、珠磨法原理：研磨作用破碎特点：适用面广，处理量大，工业广泛使用，产热大，可能会生物活性物质失活3 、超声波 样品破碎 二、物理法1 、干燥法 分变性2 、冻融法原理：超声波的空穴作用破碎特点：产热大，散热不易，成本高，适用小量原理：菌体细胞膜渗透性变化，自溶特点：较剧烈，易引起蛋白质或其他组原理：胞内冰晶引起细胞膨胀破碎特点：较温和，但破碎作用较弱，常需反复冻融，实验室使用3 、渗透压冲击法原理：渗透压突然变化，细胞快速膨胀变化特点：较温和，但破碎作用较弱，常与酶法合用三、化学法1 、 化学试剂处理原理： 化学试剂溶解细胞或抽提某些细胞成分试剂，减少对活性物质的破坏

9、，可应用于大规模生产2 、 制成丙酮粉原理： 丙酮迅速脱水，破坏蛋白质与脂质结合的键减少蛋白质变性，促进某些结合酶释放四、生物法1、组织自溶法原理：利用组织中酶改变、破坏细胞结构、使组织自溶易引起蛋白质或其他组特点： 需选择合适的特点： 迅速脱水，特点： 反应条件温和、成本低，不适用于易受酶降解的目的物的提取2、酶解法原理：用酶反应分解破坏细胞壁上特有的化学键特点： 反应条件温和，但成本较高，一般仅适用于小规模应用过滤方式：常规过滤、错流过滤。错流过滤：指主体流动方向平行于过滤表面的压力驱动过滤过程。与常规过滤方式相比，错流过滤优点：1）收率高2）滤液质量好3）连续工艺，自动化；不需助滤剂4）

10、完全封闭的系统，消除了污染的危险助滤剂加入和使用方法：预铺法：先将硅藻土等预铺在过滤机上，然后打入发酵液，他可防止滤渣堵塞滤布孔，因而减少过滤阻力，另外也易除去滤饼混合法：在发酵液中先加入一定量的助滤剂，一起进入过滤机，能增加滤渣疏松性，降低它的压缩性，从而减少滤饼阻力生成法：在反应过程中，产生大量无机盐沉淀物，使滤饼疏松，从而起到助滤作用。第四章萃取： 料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程。反萃取： 萃取液与反萃取剂相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程，可看作是萃取的逆过程。萃取因素（萃取比）：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。溶剂萃取法的基本原理

11、设法使一种溶于液相的物质转移至另一液相。如某一抗生素在有机溶剂（不溶于水）中溶解度较大，当料液与有机溶剂接触后，抗生素就从水相转移到有机相中。另外，抗生素在不同 pH 条件下，可以有不同的化学状态（如游离态酸、碱或成盐），其分配系数亦有差别，若适度改变pH,可将抗生素自有机相再转入水相，这样反复萃取，可以达到浓缩和提纯的目的。工业萃取方法和分类：混合分离溶剂回收单级萃取、多级萃取（错流萃取、逆流萃取）乳化剂所以能形成乳状物稳定，与哪些因素有关？ 界面膜形成； 界面电荷的影响； 介质粘度。乳状液的破坏方法（ 1 ）加入表面活性剂（ 2）离心 （ 3）加电解质（ 4）加热（ 5）吸附法破乳（ 6）

12、高压电破乳 （ 7）稀释法（ 8）其他途径：超滤、反应萃取、中性磷萃取、脂肪类萃取剂选择萃取溶剂应遵守哪些原则？：分配系数愈大愈好，未知则依据“相似相溶”原则分离因素大于1料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好毒性低化学稳定性，腐蚀性，沸点，挥发性，价格，来源，回收。萃取中混合设备有哪些？管式混合器、喷嘴式混合器、气流搅拌混合罐利用物质在互不相溶的两双水相萃取：不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，水相分配系数的差异来进行萃取的方法。双水相形成原理：由于高聚物之间的不相溶性，即高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相。反胶束萃取：表面活性剂溶于非极性溶剂中，并使其浓度超过临界胶束

13、浓度，在有机溶剂内形成聚集体，其中表面活性剂的非极性基团在外，与非极性的溶剂接触，而极性基团在外， 形成极性核，从而能够溶解极性物质，进行萃取。超临界流体（SCF :指处于超临界温度（Tc）和超临界压力（Pc）以上的特殊流体。超临界流体萃取的基本原理：在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc）,高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。再临界点以上的范围内， 物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。第五章固相析出分离法：改变溶液条件

14、，使溶质以固体形式从溶液中分出的操作技术。包括：盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、结晶法及其他多种沉淀方法。盐析基本原理一、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结合。二、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，疏水区相互作用，使其沉淀。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。分辨率不高，用于提取 液的前期分离。3盐析：在一定离子强度下仅改变 pH和温度进行盐析。分辨率比Ks盐析法高，用于后期分离。影响盐析的因素：无机盐种类溶质（蛋白

15、质等）种类蛋白质浓度温度 PH值有机溶剂沉淀法的主要机制（原理）：A亲水性有机溶剂加入溶液后降低溶剂介电常数使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀。B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。亲水作用较静电作用强。等电点沉淀法原理： 蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子表面净电荷为0,双电层破坏和水化膜变薄，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。等电点沉淀法特点：1、操作简便2、试剂消耗少3、给体系引入的外来物质少等电点沉淀法应用：用于氨基酸、蛋白质等两性物质的沉淀。但单独应用较少，多与其

16、它方 法结合使用。（只适用水化程度不大、在等电点时溶解度很低的两性生化物质，如酪蛋白、 四环素。）等电点沉淀有特点，如何应用对于两性物质，等电点时净电荷为零， 使稳定的双电层及水化膜变弱或破坏，分子间排斥电位降低，吸引力增大，相互聚集，产生沉淀。等电点沉淀法操作简便，试剂消耗少，给体系 引入的外来物质少，常用的纯化方法，主要适用于水化程度不大，在等电点时溶解度很低的物质。应用：胰岛素纯化时，在 pH8.0除去碱性杂蛋白，调 pH3.0除去酸性杂蛋白，粗提液 经此处理后纯度大大提高，有利于后步提取操作。过饱和溶液的形成方法：1）溶剂蒸发法（2）温度诱导法（3）盐析结晶法（4）透析结晶法（5）有机

17、溶剂结晶法（6）等电点 法（7）微量扩散法（8）化学反应结晶法（9）共沸蒸储结晶重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。第六章吸附法的概念及其原理：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，使目的物和其他物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。正吸附：吸附提取液中的有效成分。负吸附：去除提取液中的杂质。化学吸附与物理吸附的区别当吸附剂和吸附物之间作用力是通过分子间引力（范德华力）产生的吸附称为物理吸附，最常见

18、的一种吸附现象。在吸附剂和吸附物之间有电子的转移，发生化学反应而产生化学键，这种吸附称为化学吸附。物理吸附是可逆的， 可以是单分子层吸附或多分子吸附，选择性较差。物理吸附与吸附剂的表面积、孔分布和温度等因素有密切的关系。化学吸附的选择性强，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，只能形成单分子层吸附，吸附后较稳定，不易解吸，平衡慢。项目物理吸附化学吸附作用力范德华库仑力吸附力较小，接近 液化热较大，接近反应执八、选择性几乎没有有选择性吸附速度较快，需要 活化能很小慢，需要较局的 活化能吸附分子 层单分子层或 多分子层单分子层常用吸附剂有哪些（多选或填空）按吸附剂化学结构可分为两大类：1、

19、有机吸附剂：如活性炭、淀粉、聚酰胺、纤维素、大孔吸附树脂等；2、无机吸附剂：如人造沸石、白陶土、氧化铝、氢氧化铝、硅胶、硅藻土、碳酸钙等。大孔网状聚合物吸附剂的优点？选择性好，解吸容易，理化性质稳定，机械强度好，可反复使用，流体吸力小；可按需调整 空隙大小、骨架结构和极性。第七章凝胶层析基本原理：平衡排除理论，扩散分离理论，流动分离理论内水体积：Vi ,外水体积：Vo,柱床体积：Vt洗脱体积：VeVt=Vo+Vi+Vg =兀 R2hVe=Vo+KdViKd=(Ve-Vo)/Vi公式Ve=Vo+KdVi各字母的含义，Ve 淋出体积 Vo 粒尖体积 Vi 填料的孔体 积Kd 排阻系数或分配系数全渗

20、入：Kd=1 , Ve=Vo+Vi,小分子，分子可以自由进出凝胶颗粒。全排阻：Kd=0, Ve=Vo,大分子，完全不能进入颗粒内部，只能从颗粒间隙流过部分渗入：0Kd1m压力差天然介质固-液相分离微孔过滤0.01-1 (1 m压力差人工微孔滤膜固-气、液-气、固-液相分离透析5- 100?分子扩散天然或人工半透膜分离分子量悬殊的物质超级过滤5- 100?压力差人工超滤膜分离大、小分子反渗透5?压力差人工反渗透膜水与小分子分离电渗透5?电能人工离子交换膜小分子、大分子、水制作透析膜的高聚物应具有的特点:(1)具有一定孔径 (2)化学惰性 (3)良好的物理性能透析方法及装置：旋转透析器、平面透析器

21、、连续透析器、浅流透析器超滤技术：以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体中溶质进行分离的物理筛分过程。各向异性膜：在厚度方向上物质结构和性质不同的膜。浓度极化现象： 超滤在外压作用下进行。外源压力迫使分子量较小的溶质通过薄膜，而大分子被截留于膜表面，并逐渐形成浓度梯度。浓差极化现象的克服措施：克服极化的主要措施有振动、搅拌、错流、 切流等技术，但应注意过于激烈的措施易使蛋白质等生物大分子变性失活。此外， 将某种水解酶类固定于膜上，能降解造成极化现象的大分子，提高流速。不过这种措施没有通用性，只适用于一些特殊情况工业用超滤装置设计要求：有效过滤面积大为膜提供可靠的支撑装置密封情况下提供引出滤过

22、液的路径尽可能清除或减弱浓差极化现象超滤应用：（ 1）浓缩和脱盐（2）分级分离和纯化（3）超滤分离和酶反应器（或发酵罐）联用微孔过滤技术：以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用筛分原理使不溶性粒子（0.1-10 m）得以分离的操彳K 操作压力 0.05-0.5MPa。微孔过滤的优点：1 、设备简单；2、操作简单、快速；3、分离效率高、重现性好；4、一些微孔滤膜具有选择结合生物大分子的特殊能力。微滤应用- 悬浮液的分离主要用于分离亚微米级颗粒，目前应用最广泛的一种分离分析微细颗粒和超净除菌手段。1） 除去水 / 溶液中的细菌和其它微粒；2） 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的

23、噬菌体、较大病毒及菌体；3） 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质。微滤的原理：以静压差为推动力，利用膜的筛分作用进行分离的膜过程，其分离机制与普通过滤相类似，但过滤精度较高，可截留0.03-15 g的微粒或有机大分子，因此又称为精密过滤。微滤的作用：1、机械截留作用；2、物理作用或吸附截留作用；3、架桥作用；4、膜内部截留反渗透：利用反渗透膜选择性，以膜两侧静压差为推动力，实现对液体混合物进行分离的过程。电渗析：利用待分离分子的荷电性质和分子大小的差别，以外电场电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。第十三章生化药物按照化学成分可分为氨基酸药物、多肽类药物、蛋白质类药物、核酸类药物、多糖类药物、脂类药物。氨基酸的生产方法：（ 1 ） 天然蛋白质水解法；（ 2） 发酵法； （ 3） 酶转化法；（ 4） 化学合成法。分离纯化方法的选择：（ 1 ）分离纯化早期使用方法的选择；（ 2）各种分离纯化方法的使用顺序；（ 3）分离纯化后期的保护2 措施；（ 4）对分离纯化每一步骤方法的优劣进行综合评价。酶的分离纯化工作中的注意事项：（ 1）防止酶蛋白变性；（ 2）防止复因子的流失；（ 3）防止酶被蛋白水解酶降解。核酸类药物可分为两大类：第一类为具有天然结构的核酸类物质，有助于改善机体的物质代谢和能量平衡，加速受损