《生物技术制药》理论教学大纲（供四年制本科生物工程专业使用）

《生物技术制药》理论教学大纲（供四年制本科生物工程专业使用）Ⅰ前言生物技术制药以医药生物技术为基础，系统介绍生物技术药物的研发、开发和制造方法，反映生物技术制药领域的新进展。内容包括绪论、基因工程制药、动物细胞制药、植物细胞制药、抗体制药、酶工程制药和发酵工程制药共7章。分42学时理论课，使学生能够系统地掌握生物技术药物研发和规模化生产过程，培养和提高学生从事生物技术药物研发和生产的能力。本教材是“生物技术和生物工程专业规划教材”之一，可作为生物技术、生物工程与生物质药等专业的专业课教材，也可作为生物化工与其它要学类专业的参考教材，还可作为生物医药科技人员的参考书。本课程的性质和任务：生物技术制约2/3用于医药，现代生物技术大量用于新型药物的研制与开发。生物技术制药是应用基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程等现代生物技术研制蛋白质或核酸类药物。生物技术制药和中药现代化是国家新药研究开发的“重中之重”。本课程介绍生物药物的类型和性质，生物技术制药的主要原理和主要技术，着重讨论生物技术新药设计思路、基因工程等技术研制新药的基本原理和方法，突出“生物技术”与“药物”的有机结合。使学生对生物技术制药理论和实验技术能获得全面和系统的了解，为培养学生今后从事生物制药行业打下坚实的基础。本课程总的目的和要求：了解生物技术制药的基本概念，熟悉基因工程制药、动植物细胞工程制药、抗体工程制药、酶工程制药、发酵工程技术概论，掌握重要的生物药物得制备流程。其目标是使学生掌握与制药有密切关系的几种技术的基本原理、方法，并了解如何利用这些新技术研究和生产新型药物，为培养富有创造、创新、创业精神和实践能力的高素质的生物技术复合人才提供重要保障。本大纲适用于四年制本科生物工程专业使用。现将大纲使用中有关问题说明如下：一了使教师和学生更好地掌握教材,大纲每一章节均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解，教学内容与教学要求对应，并统一标示(核心内容即知识点以下划实线，重点内容以下划虚线，一般内容不标示)便于学生重点学习。二教师在保证大纲核心内容的前提下，可根据不同教学手段，讲授重点内容和介绍一般内容，有的内容可采取翻转课堂的授课形式进行。三总教学参考学时为42学时。四教材：《生物技术制药》，高等教育出版社，夏焕章、熊宗贵，2版，2006年。Ⅱ正文第一章绪论一教学目的掌握生物技术制药与生物技术药物的概念、生物药物的分类与现状，培养学生对生物技术药物研究的兴趣。二教学要求掌握生物技术的概念、生物技术药物的分类、生物技术制药的特性、特征、生物技术制药开发。熟悉生物技术的主要发展和进展。了解生物技术在制药中的应用、我国生物技术制药现状和发展前景。三教学内容（一）生物技术发展史：生物技术的概念、生物技术的发展简史、现代生物技术；（二）生物技术药物：生物药物的分类、生物技术制药的特征；（三）生物技术制药：生物技术制药的特征和生物技术在制药中的应用；（四）我国生物技术制药现状和发展前景；（五）理解生物药物的特性、分类与制备；（六）理解人体来源类药物、动物来源类药物、植物来源类药物以及海洋生物药物的特点、种类和用途；（七）了解人体来源类药物、动物来源类药物、植物来源类药物以及海洋生物药物的的研究前景；（八）掌握新型生物技术药物的概念、种类、原理、优势及市场前景。基因工程制药一教学目的通过对基因工程制药的学习，使学生掌握目的的基因的获得、基因表达、工程菌的培养、工业化生产，使学生掌握基因工程制药的基本流程。二教学要求（一）掌握：掌握真核生物目的基因分离的原理和基本方法；掌握几种常用的、新型的原核、真核表达系统的特点、影响药用目的基因表达的主要因素。（二）熟悉基因工程药物的分离纯化、质量控制、制造实例。（三）了解基因工程菌的代谢特点、不稳定性、以及培养过程、发酵过程。三教学内容（一）概述：基因工程药物的分类、基因工程药物的优点。（二）基因工程药物生产的过程。（三）目的基因的获得：反转录法、反转录-聚合酶反应法、化学合成法、筛选基因的新方法、对已发现基因的改造。（四）基因表达：宿主菌的选择、宿主菌应满足的条件、表达载体影响因素真核基因在大肠杆菌中表达的形式、酵母体系中的基因表达。（五）基因工程菌生长代谢的特点：菌体生长与能量的关系、菌体生长和前体供应的关系。（六）基因工程菌的不稳定性：质粒的不稳定性、提高质粒稳定性的方法。（七）基因工程菌中试：工程菌选择、反应器（发酵罐）设计、发酵培养基组成、工艺最佳化与参数监测控制、计算机的应用。（八）重组基因工程菌的培养：培养方式、培养工艺、培养设备。（九）高密度发酵：影响高密度发酵的原因、实现方法。（十）基因工程药物的分离纯化：生物药物分离纯化基本方法，基因工程药物分离纯化的影响因素、基本过程、细胞的破脆方法、固液分离、重组蛋白的分离纯化、非蛋白质类杂志的去除。（十一）变性蛋白的复性：包涵体形成的原因、分离与溶解、复性方法。（十二）基因工程药物的质量控制：质量控制的一般特点、生物材料的质量控制、培养过程的质量控制、纯化过程的质量控制、目标产品的质量控制、产品的保存。（十三）基因工程药物的制造实例。动物细胞工程制药一教学目的通过对细胞培养、细胞工程的了解，使学生掌握细胞培养的基本技术、掌握生产常用的几种动物细胞的特点及其大规模培养方法，为以后从事细胞制药打下坚实的基础。二教学要求（一）掌握细胞工程的概念、DNA导入动物细胞的常用方法、动物细胞培养的基本方法、动物细胞生物反应器的检测控制系统、动物细胞产品的制造实例。（二）熟悉动物细胞的培养条件和培养基、大量培养的方法和操作方法。（三）了解细胞的形态和生理特性、生产用动物细胞的要求和获得、动物细胞生物反应器、动物细胞产品的纯化方法和质量要求、动物细胞制药的前景与展望。三教学内容（一）概述：细胞工程的概念、组织培养、细胞培养。（二）动物细胞的形态和生理特性：动物细胞的形态、区别、化学组成、代谢、生理特点。（三）生产用动物细胞的要求和获得：生产用动物细胞的要求、获得、基因工程细胞的构建和筛选、常用生产用细胞的特性、细胞库的建立。（四）动物细胞的培养条件和培养基：培养条件、培养基的组成和种类。（五）动物细胞培养的基本方法：细胞分离、细胞计数、细胞传代、细胞的冻存和复苏。（六）动物细胞大量培养的方法和操作方式：培养方法、操作方式。（七）动物细胞生物反应器：基本要求、反应器基本结构、动物细胞生物反应器的检测控制系统。（八）动物细胞产品的纯化方法和质量要求：纯化方法、质量要求。（九）动物细胞产品的制造实例分析。（十）动物细胞制药的前景与展望：改进表达载体，提高表达水平和产量、利用代谢工程，改进培养工艺，降低生产成本、抑制细胞凋亡，延长培养周期、采用糖基化工程，提高产品质量、转基因动物的研究、组织工程的研究。抗体制药一教学目的掌握单克隆抗体的制备、利用噬菌体呈现技术研制基因工程抗体的原理方法，熟悉抗体诊断试剂及抗体导向药物的研发思路。二教学要求（一）掌握单克隆抗体的概念、制备过程、常用骨髓瘤细胞、HAT选择原理、前体药物、噬菌体技术在抗体中的应用、荧光抗体的制备、免疫组化。（二）熟悉Ig分子结构、抗体类型、抗体诊断试剂。（三）了解多功能抗体及其制备、抗体治疗药物。三教学内容（一）概述：发展史、单克隆抗体、单克隆抗体和多克隆。（二）单克隆抗体及其制备：开展单抗制备的视频教学、关键步骤的讲解；常用骨髓瘤细胞（表）、HAT选择原理、鉴定、单克隆抗体的大量制备、纯化。（三）基因工程抗体及其制备：Ig分子结构、改形抗体、Fab与Fv抗体、单链抗体。（四）多功能抗体及其制备：双功能抗体、多功能抗体、抗体融合蛋白、前体药物。（五）抗体工程：噬菌体抗体库技术的基本方法、噬菌体抗体库技术的特点、基因工程抗体的表达。（六）抗体诊断试剂：血清学鉴定用的抗体试剂、免疫标记用的抗体试剂、荧光抗体的组制备、免疫抗体诊断试剂、导向诊断药物、CD单克隆抗体系列。（七）抗体治疗药物：放射性同位素标记的抗体治疗药物、抗癌药物偶联的抗体药物、毒素偶联的抗体药物。植物细胞工程制药一教学目的植物细胞工程主要由上游工程和下游工程两部分组成，植物细胞工程所涉及的内容和范围相当广泛，本章节的内容以老师引导，学生自学为主。二教学要求（一）掌握植物细胞工程定义、组成、基本概念、植物细胞的基本技术、培养方法、影响植物次级代谢产物累积的因素。（二）熟悉植物、动物、微生物细胞的比较、植物细胞培养的生物反应器。（三）了解植物细胞工程发展史、植物细胞的形态以及生理特性、进展与展望。三教学内容（一）植物细胞的形态和生理特点。（二）细胞培养的基本技术。（三）影响植物次级代谢产物积累的因素。（四）细胞培养的生物反应器。（五）植物细胞制药的进展与展望。酶工程制药一教学目的掌握酶和细胞固定化技术的原理、利用酶工程的方法，熟悉酶工程药物的研发思路。掌握酶的分离、提纯、大批量生产以及应用开发，熟悉模拟酶、合成酶及酶分子的人工设计、合成的研究。酶工程技术研究的深入和应用，使其在工业、农业、食品和医药等方面发挥着极其重要的作用。二教学要求（一）掌握酶工程的概念、研究方向、利用微生物产酶的优点、产酶菌的要求、来源、酶在医药领域的应用、固定化酶的概念、特点、技术和方法、常用的酶和细胞的固定化载体、固定化细胞、固定化酶的性质、人工模拟酶、酶的化学修饰、方法、抗体酶、制造实例。（二）熟悉固定化方法与载体的选择依据、反应器的类型和特点、选择类型。（三）了解评价固定化酶（细胞）的指标、模拟酶的理论基础、分类、酶工程研究的进展。三教学内容（一）概述：酶工程、酶工程的演剧内容、酶的来源、利用微生物产酶的优点、酶的生产菌、酶在医要领域的应用。（二）酶和细胞的固定化：固定化酶的定义、特点、制备的方法与技术、常用的酶和细胞的固定化载体、固定化细胞的定义、特点、评价固定化酶。（三）固定化酶和固定化细胞的反应器：反应器的类型和特点、反应器的选择依据。（四）酶的人工模拟：模拟酶的概念、模拟酶的理论基础、模拟酶的分类、人工模拟酶的研究意义及展望。（五）酶的化学修饰：概念、方法、修饰酶的特性、酶化学修饰的应用及其局限性、酶化学修饰的前景。（六）酶工程研究的进展：核酶和脱氧核酶、抗体酶。（七）酶工程产品的制造实例分析。发酵工程技术概论一教学目的发酵工程又称微生物工程，是利用微生物制造工业原料与工业产品并提供服务的技术。通过对酶发酵的过程了解，使学生掌握发酵工程的研究内容、发展过程。二教学要求（一）掌握发酵工程的定义、发酵工程的研究内容、优良菌种的选育、诱变育种示意图、发酵的基本过程、发酵方式、发酵设备。（二）熟悉发酵工艺控制、发酵产物的提取。（三）了解发酵工程的4个阶段、基因工程在抗生素生产中的作用。三教学内容（一）概论：发酵工程的概念、发酵工程发展的4个阶段、发酵工程的研究内容。（二）优良菌种的选育：物质基础、自然选育、诱变育种、诱变育种流程、原生质体融合。（三）发酵的基本过程：菌种、种子的制备、发酵、产物提取。（四）发酵方式：分批发酵、补料发酵、连续发酵。（五）发酵工艺控制：培养基的培养及其控制、温度的影响及其控制、溶氧的影响及其控制、pH的影响及其控制。（六）发酵产物的提取：吸附法、沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法。（七）发酵设备：设备得基本要求。（八）发酵工程产品的制造实例：青霉素、氨基酸、维生素B2。（九）基因工程在抗生素生产中的作用：在抗生素中的应用、青霉素、改进抗生素生产工艺、基因工程在氨基酸生产中的应用、在维生素中的应用。（十）发酵工程的发展展望。Ⅲ教学组织与方法一实施机构：由生物工程教研室执行二组织内容：教案讲义审核、集体教学备课、教学方法研究、教学