生物制药工艺学(含答案)

1.简述生物制药工艺学的性质与任务。答：性质：生物制药工艺学是一门生命科学与工程技术理论和实践紧密结合的崭新的综合性制药工程学科。任务：1）生物制药的来源及其原料药物生产的主要途径和工艺工程。2）生物药物的一般提取、分离、纯化、制造原理和生产方法。3）各类生物药物的结构、性质、用途及其工艺和质量控制。2.简述糖类药物的分类、生理功能答：糖类的分类方法有很多种，根据其分子构成一般分为单糖、双糖、多糖。糖类的生理功能（1）供给能量这是糖类最重要的生理功能。糖类产热快，供能及时，价格最便宜。每克糖类能提供16.7kJ（4.0kcal）的能量，而脑神经及神经组织只能靠血液中的葡萄糖供给能量，如果血糖过低，可出现昏迷、休克和死亡。（2）构成机体的重要物质所有的神经组织和细胞中都含有糖类，作为控制和代替遗传物质的基础，脱氧核糖核酸和核糖核酸都含有核糖。（3）节约蛋白质当机体供能不足时，可动用蛋白质和脂肪代谢产生的能量来弥补，如果膳食镇南关提供了足够能量的糖类，这样就可以节省蛋白质，而且摄入蛋白质的同时摄入糖类，有利于氨基酸的活化和三磷腺甘的形成，从而有利于蛋白质的合成，增加体内氨储留。营养学上称此为糖类对蛋白质的节约作用。（4）抗生酮作用脂肪在体内氧化要靠糖类供给能量，当糖类供给不足或因疾病（糖尿病）不能利用糖类时，机体所需要的热能大部分由脂肪供给，而脂肪在缺少糖类是，氧化不完全，会产生酮体。酮体是一种酸性物质，在体内积存过多可引起身体疲劳、促进衰老，甚至引起酸中毒，所以酮体对人体的危害是非常大的，如果糖类供应充足，脂肪完全可进行氧化，不会产生酮体。（5）保肝解毒当肝糖原及葡萄糖充足时，肝对某些化学物质如四氧化碳、砷及酒精等多种有毒物质有较强的解毒能力，对各种细菌感染引起的毒血症也有较强的解毒作用。3.谈谈生物药物的特性与分类答：（1）在化学构成上十分接近于体内的正常生理物质，容易为机体吸收利用；（2）在药理上具有更高的生化机制合理性和特异治疗有效性；（3）在医疗上具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小、疗效可靠；（4）原材料中浓度较低；（5）常为生物大分子，组成、结构复杂，空间构象严格。（6）化学与生物学性质不稳定，对各种理化因素敏感，生物活性易受影响。分类：天然生化药物、微生物药物、基因工程药物、基因药物、生物制品4.简述生物药物的研究发展趋势答：资源的综合利用与扩大开发；大力发展现代生物技术医药产品；应用化学方法和蛋白工程技术创制新结构药物；中西结合创制新型生物药物5.简述生物材料的来源答：1）生物资源主要有动物、植物、微生物的组织、器官、细胞与代谢产物。2）应用动植物细胞培养与微生物发酵技术也是获得生物制药原料的重要途径。3）基因工程技术与细胞工程技术和酶工程技术是开发生物制药资源的新途径。6.简述生物活性物质的存在特点答：生物活性物质在生物体材料中含量较低，杂质含量很高，而且生理活性愈高的成分，含量往往愈低。目的物难分离纯化、易失活，制造过程中应把防失活放首位。7.生物活性物质主要有哪些提取方法答：常用的提取方法：1）水溶液提取各种水溶性、盐溶性的生物活性物质可以利用水或烯酸、稀碱、稀盐溶液进行提取，这类溶剂提供了一定的离子强度、PH值及相当的缓冲能力。2)表面活性剂提取表面活性剂既有亲水基团又有疏水基团，在分布于水-油界面时有分散、乳化和增溶作用。3）有机溶剂提取对于水不溶性的脂类、脂蛋白、膜蛋白结合酶等，可采用有机溶剂进行提取。常用的有机溶剂有乙醇、丙酮、丁醇等。8.生物活性物质有哪些主要的浓缩、干燥方法答：浓缩方法：1）减压浓缩通过降压液面压力使液体沸点降低，减压的真空度愈高，液体沸点降得愈低，蒸发愈快，该法适应于一些不耐热的生物活性物质的浓缩2）吸取法利用吸收剂直接吸取除去溶液中的溶剂分子，使溶液得到浓缩。使用的吸取剂必须与样品溶液不发生反应，对生物活性物质没有吸附作用，并且易与溶液分开。3）超滤浓缩应用不同型号的超滤浓缩不同的分子量的生物活性物质。干燥方法：1）真空干燥是在密闭容器中抽去空气后进行干燥的方法，其原理与减压浓缩相同，真空度愈高，溶液沸点愈低，蒸发愈快，该法不适用于不耐高温、易氧化物质的干燥和保存2）冷冻干燥是将需要干燥的生物活性物质的溶液预先冻结成固体，然后在低温低压的条件下，从冻结状态不经液态而直接升华除去水分的一种干燥方法。9.已经上市或目前处于研究热点的基因工程药物主要有哪些？试举例说明答：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：如表皮生产因子（EGF）、神经生产因子（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）、重组人生产激素等（rhGH）。10.简述氨基酸及其衍生物在医药中的应用答：氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是具有高度营养价值的蛋白质补充剂，广泛应用于医药、食品、动物饲料和化妆品的制造。氨基酸在医药上既可用作治疗药物，也用来制备复方氨基酸输液，及用于合成多肽药物。1）氨基酸的营养价值及其疾病治疗的关系2）治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物3）治疗肝病的氨基酸及其衍生物4）治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物5）用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物6）治疗其他疾病的氨基酸及其衍生物7）氨基酸输液11.简述白蛋白的制备工艺要点答：工艺路线工艺要点：1络合（利凡诺沉淀）将人血浆泵入不锈钢夹层反应罐内，开启搅拌器，用碳酸钠溶液调节pH8.6，再泵入等体积的2%利凡诺溶液，充分搅拌后静置2-4h，分离上清与络合沉淀（上清液供生产人丙种球蛋白用）。2解离沉淀加入灭菌蒸馏水稀释，用0.5mol/L的盐酸调节pH至弱酸性，加0.15%~0.2%氯化钠，不断搅拌进行解离。3加温充分解离后，65℃恒温1h，立即用自来水夹层循环冷却。4分离冷却后的解离液经离心分离，分离液再用不锈钢压滤器澄清过滤。5超滤澄清后的滤液用超滤器浓缩。6热处理浓缩液在60℃恒温处理10h。7澄清和除菌以不锈钢压滤器澄清过滤，再通过冷灭菌系统除菌。8分装白蛋白含量及全项检查合格后，用自动定量灌注器进行分瓶灌装，得白蛋白成品。12.简述RNADNA的提取与制备的主要方法（课件找的答案）答：RNA的提取与制备：异硫氰酸胍/苯酚法：细胞在变性剂异硫氰酸胍的作用下被裂解，同时核蛋白体上的蛋白变性，核酸释放；释放出来的DNA和RNA由于在特定pH下溶解度的不同而分别位于整个体系中的中间相和水相，从而得以分离；有机溶剂抽提，沉淀，得到纯净RNA。DNA的提取与制备：（1）SDS法:SDS是一种阴离子去垢剂，在一定条件下能裂解细胞，使染色体离析，蛋白变性，释放出核酸；提高盐(KAc或NH4Ac)浓度并降低温度（冰浴），使蛋白质及多糖杂质沉淀，离心后除去沉淀；上清液中的DNA用酚/氯仿抽提，反复抽提后用乙醇沉淀水相中的DNA。(2)CTAB法：CTAB（hexadecyltrimethylammoniumbromide，十六烷基三甲基溴化铵），是一种阳离子去污剂，可溶解细胞膜，并与核酸形成复合物。该复合物在高盐溶液中（>）是可溶的，通过有机溶剂抽提，去除蛋白、多糖、酚类等杂质后加入乙醇沉淀即可使核酸分离出来。13.简述制备核苷酸的主要途径（具体再自己找吧）答：1）酶解法及碱水解法制备核苷酸2）发酵法生产核苷酸3）半合成法制备核苷酸14.利用酶合成法制备三氮唑核苷时如何防止可逆反应影响收率？答：应用产气肠杆菌AJ11125产生的嘌呤核苷磷酸化酶催化，讲核糖-1-磷酸与TCA反应、直接生成三氮唑核苷。在两步反应中采用同一种嘌呤核苷磷酸化酶，由于降解产物次黄嘌呤对酶比TCA具有更大的亲和性，致使次黄嘌呤再与核糖-1-磷酸缩合，可逆反应促使总收率仅20%左右，这是采用菌种所产生的酶的局促性。为了解决这一问题，设计了两种直接生产的方法：（1）采用前段与后段由两个不同的酶催化，即前段使用嘧啶核苷磷酸化酶，后段使用嘌呤核苷磷酸化酶，而且已经筛选到一株同时产生这两种酶的菌株。使用尿苷或胞苷为底物时，产生三氮唑核苷的优良菌种产气肠杆菌，菌株经24h培养，收集菌株集体后在60℃反应96h，可获得较高产率到饿三氮唑核苷。（2）前段及后段反应都利用嘌呤核苷磷酸化酶，但注意到使用的底物含有溶解度很小的嘌呤碱基的核苷或者生成的降解产物在后阶段反应时它对酶的亲和力比TCA低得多。根据这些原则，使用尿苷、肌苷、黄苷为底物，优秀的菌株是乙酰短杆菌AJ1442，将该菌24h培养的湿细胞加入底物，在反应液中达100mg/mL，60℃,96h，可获得较高产率到饿三氮唑核苷。15.简述脂类药物的分类，主要生产方法答：脂类药物按生物化学上的分类可分为复合脂、简单脂和异戊二烯系脂。按化学结构则可细分为六类：⑴胆肪类，⑵磷脂类，⑶糖苷脂类，⑷萜式脂类，⑸固醇及类固醇类，⑹其它，如胆红素，人工牛黄，人工熊胆等生产方法：⑴直接抽提法，⑵水解法，⑶化学合成或半合成法，⑷生物转化法16.什么是胆汁酸？胆酸类药物的结构的基本骨架是什么？胆酸类药物的来源答：人及动物体内存在的胆酸类物质是由胆固醇经肝脏代谢产生，通常与甘氨酸或牛磺酸形成结合型胆酸，总称胆汁酸。胆酸类药物的结构的基本骨架：甾核胆酸类药物来源：存在于许多脊椎动物胆汁中，牛、羊及狗胆汁中含量比较丰富，以结合型胆结酸形式存在。17.简述前列腺素E2的酶转化生产过程答：取酶制剂混悬液，按每升混悬液加入40mg氢醌和500mg谷胱甘肽，用少量水溶解后并入酶液。再按每千克羊精囊量加1g花生四烯酸，搅拌通氧，升温至37℃，并于37-38℃转化1h，加3倍体积丙酮终止反应。18.简述生物制品的概念与分类答：生物制品一般指的是用微生物及其代谢产物、原虫、动物毒素、人和动物的血液或组织等直接加工制成，或用现代生物技术方法制备的，作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的药品。生物制品的分类根据用途可将生物制品为分为预防、治疗和诊断三大类。（1）预防类制品：细菌类疫苗、病毒类疫苗、类毒素、混合制剂（2）治疗类生物制品：免疫血清及抗生素、血清制品、细胞因子、重组DNA产品；（3）诊断类制品：体内诊断制品、体外诊断制品（4）其他制品，如治疗用A型肉毒素制剂、微生态制剂、核酸制剂19.什么是机体的抗感染免疫什么是人工免疫人工免疫有哪两种方式？答机体的抗感染免疫传统上分为先天性免疫和获得性免疫两大类人工免疫是人为地给机体输入抗原以调动机体的免疫系统，或直接输入免疫血清，使获得某种特殊抵抗力，用以预防或治疗某些疾病者。人工免疫的两种方式：（1）人工主动免疫；（2）人工被动免疫20.简述生产乙肝疫苗的主要途径有哪些？答：主要途径：（1）血液乙型肝炎疫苗血源乙型肝炎疫苗的原材料采自无症状HbsAg携带者献血者的血浆。先使冷冻血浆融化，加入CaCl2脱去纤维蛋白，加入固体（NH）2SO4或饱和（NH）2SO4溶液至相应饱和程度以沉淀HbsAg。（2）重组痘苗乙型肝炎疫苗生成重组痘苗乙肝疫苗所用毒种为重组痘苗病毒TH2株，该株系将编码HbsAg的基因拼接入天坛株痘苗基因组中非必需区的TK基因而获得的，宿主细胞采用鸡胚成纤维细胞。（3）重组CHO细胞乙型肝炎疫苗国内生产重组CHO细胞乙肝疫苗所用细胞种子为重组CHO细胞C28株，该株系列利用DNA操作技术将编码HbsAg的基因拼接入CHO细胞染色体中而获得。（4）重组酿酒酵母乙型肝炎疫苗国内重组酿酒酵母乙肝疫苗生产菌种为2150-2-3株，该株系用基因工程技术将编码HbsAg的基因插入大肠杆菌和酵母菌穿梭质粒Pcl/1中，再转化2150-2-3株，酿酒酵母后筛选出的HbsAg高表达株。第九章亲和纯化技术一、填空题1、亲和层析洗脱方法有，，。2、亲和力大小除由亲和对本身的决定外，还受许多因素的影响，其中包括亲和吸附剂、、、、等。3、亲和层析中常用作分离酶的配基有4、亲和层析中非专一性吸附有，，和。、、。5、亲和过滤指的是将两大方法。和结合运用，它包括和二、选择题1、下面关于亲和层析载体的说法错误的是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.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（）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-basedresersedmicellarextraction）：2、亲和膜：3、二次作用亲和沉淀（secondary-effectaffinityprecipitation）：4、亲和萃取：5、亲和吸附剂：6、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？2、对亲和层析的公式进行说明。设KL=10-7，求[L0]（6分）3、何谓“手臂”？其长短与亲和层析效果有何联系？为什么？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。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A.载体必须能充分功能化。（B）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）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A.阴性洗脱B.剧烈洗脱C.竞争洗脱D.非竞争洗脱（C）（D）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-basedresersedmicellarextraction）：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-effectaffinityprecipitation）：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