2014天津大学制药工程前沿讲座考试试题

1、为什么要单细菌细胞？（王江新）

1、单细菌mRNA没有poly（A）结构，因此不能使用oligodT作为引物；

2、单细菌中总RNA含量较低，不足人类RNA含量的1/1000；

3、多细胞进化和分化：基因型是一样的，单个细胞水平上进行研究；

4、异质性：个体细胞的差异，细胞表达水平不同；

5、高通量筛选；

6、样品稀少，仅有少于1%的微生物可以培养；

7、传统基因表达分析方法需要大量细胞（10,000-1,000,000）；

8、微生物细胞同时存在不同的基因型/遗传型；

2、分子蒸馏设备有几类，优缺点（许松林）

一套完整的分子蒸馏设备主要包括：分子蒸发器、脱气系统、进料系统、加热系统、冷却真空系统和控制系统。分子蒸馏装置的核心部分是分子蒸发器，其种类主要有3种：(1)降膜式：为早期形式，结构简单，但由于液膜厚，效率差，当今世界各国很少采用；(2)刮膜式:形成的液膜薄，分离效率高，但较降膜式结构复杂；(3)离心式：离心力成膜，膜薄，蒸发效率高，但结构复杂，真空密封较难，设备的制造成本高。

离心式：（1）优点：液膜非常薄，流动情况好，生产能力大，适合工业上的连续生产；物料在蒸馏温度下保留时间非常短，可以分离热稳定性极差的有机化合物；由于离心力的作用，液膜分布很均匀，分离效果较好。（2）缺点：结构复杂，真空密封较难，设备制造成本较高。

刮膜式：（1）优点：液膜厚度小；避免沟流现象的出现，保证液膜在蒸发表面分布均匀；物料在蒸馏温度下保留时间短，热分解的危险性小；可通过改变刮膜器的形状来控制液膜在蒸发面的停留时间；连续进行，生产能力大；可在刮膜器的后面加挡板，使得物沫夹带的液体在挡板上冷凝，在离心力的作用下回到蒸发面；向下流的液体得到充分搅动，强化了传热和传质。（2）缺点：液体分配装置难以完善,很难保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖;液体流动时常发生翻滚现象,所产生的雾沫也常溅到冷凝面上。

3、决定分子蒸馏的最重要参数（许松林）

P、T

4、以青霉素或α-干扰素生产为例试述蛋白质组技术在微生物发酵制药中的应用？（程景胜）（1）蛋白质组学研究主要包括如下三方面：第一，大规模蛋白质和肽段制备和分离；第二，高通量蛋白质鉴定第三，对得到的海量蛋白质数据进行定性和定量分析处理。（2）微生物及生物制药过程包括菌种筛选改造，培养基优化，发酵过程优化。产物的分离纯化。（3）蛋白质组技术提示菌种改造过程代谢途径和代谢调控网络的改变为菌种的改良提供新的方案。（4）运用蛋白质组技术分析不同发酵方式和条件下生产菌种响应机制，为优化发酵工艺提供新的策略。（5）蛋白质组技术可以用于蛋白质类或多肽类药物生产过程中产物分离纯化和产品质量的监测和控制。

5、膜分离有哪几种传递方式？（朱宏吉）

被动传递、促进传递、主动传递。被动传递：物质由高化学位相侧向低化学位相侧传递，化学位差是是膜分离传递过程的推动力，它可以是压力差、浓度差、电位差、温度差等。促进传递：膜内有载体，在高化学位一侧，载体同被传递的物质发生反应，而在低化学位一侧又将被传递的化学物质释放，这种传递过程有很高的选择性。主动传递：膜中的载体同被传递物质在低化学位侧发生反应并释放出能量，使被传递物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧，物质的传递方向为逆化学位梯度方向。主动传递尚未用于工业过程。

6、简述已建立的膜分离机制模型？（朱宏吉）

（1）溶解－扩散模型：（无孔膜）适用于液体膜、均质膜或非对称膜表皮层内的物质传递。在推动力作用下，渗透物质先溶解进入膜的上游侧，然后扩散至膜的下游侧，扩散是控制步骤。（2）优先吸附－毛细管流动模型：由于膜表面对渗透物的优先吸附作用，在膜的上游侧表面形成一层该物质富集的吸附液体层。然后，在压力作用下通过膜的毛细管，连续进入产

品溶液中此模型能描述多孔膜的反渗透过程。（3）从不可逆热力学导出的模型：(非平衡热力学模型）膜分离过程通常不只依赖于单一的推动力，而且还有伴生效应（如浓差极化）。不可逆热力学唯象理论统一关联了压力差、浓度差、电位差对传质通量的关系，采用线性唯象方程描述这种具有伴生效应的过程，并以配偶唯象系数描述伴生效应的影响。

7、举例说明膜分离技术在制药行业的应用（朱宏吉）

发酵行业下游加工中，最核心的就是目标产品的分离纯化。通常采用离心、板框等方法对发酵液进行预处理，之后经过树脂柱、活性碳脱色和蒸发浓缩等工艺获得产品。

采用膜技术部分替代传统工艺，对氨基酸解析液进行澄清、脱色，预浓缩处理，在降低能耗、提高产品收率和提升产品品质等方面无疑优势明显。解析液含有较多的悬浮物、色素，蛋白，胶体物质，为保证最终产品品质，采用特种纳滤膜对料液进行脱色处理，脱色液进入膜系统预浓缩后送入后续工艺提取。

脱盐浓缩技术，化工产品母液的膜法浓缩分离技术，医药产品的膜法除热源技术。

某化工产品母液的由于含有大量的有效成分，传统的方法是通过多效蒸发的方法将有效成分浓缩处理，但是由于初始母液的浓度较低，直接通过蒸发工艺能耗很大，不符合国家的产业政策。通过膜处理技术将母液预浓缩，之后再进入蒸发系统，降低了系统运行成本，符合国家节能减排的要求。

8、纳米技术在药物研发和生物领域的应用（葛志强）

在药物研发领域的应用

如何利用纳米材料开发出纳米抗肿瘤药物、纳米抗病毒药物、纳米抗菌药物、纳米抗炎镇痛药物、纳米激素类药物、纳米多肽蛋白类药物、纳米基因药物、纳米中药等多种纳米药物；以纳米技术为基础的纳米药物传递系统是现代医药发展的重要方向之一。在通过各种类型的生物体屏障、控制药物的释放速度、设定药物的靶向性等方面，具有一般药物的不可替代性，为药物研究开辟了全新的领域。同时，这类纳米药物载体的发展，也为现代给药系统的研究提供了新的思路，它所具有的特殊性能使其在临床疾病治疗和诊断中将具有十分广泛的应用前景。

纳米技术在生物领域的应用

纳米生物学研究在纳米尺度上的生物过程，包括修复、复制和调控机理，并根据生物学原理发展分子应用工程，包括纳米信息处理系统和纳米机器人的原理。纳米技术和生物学相结合研制生物分子器件。以分子自组装为基础制造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半导体为基础的电子元件。目前利用蛋白质可制成各种生物分子器件，如开关器件、逻辑电路、存储器、传感器、检测器以及蛋白质集成电路等。利用极细微的纳米传感器则有可能在不干扰细胞正常生理过程的状况下，获取活细胞内的动态信息，从而了解机体的状态，深化对生理或病理过程的理解。

药物传输中纳米给药的作用：1、提高药物特性（溶解度，生物利用度，分散度，靶向能力）2、促进药物用量降低（低剂量给予，副作用降低，更方便的用量形式）

9、请简述什么是根岸反应（Negishi 反应）（曲红梅老师）

答：1976-1978 年，根岸英一发展了一系列的方法，分别应用格氏试剂、锌试剂、硼试剂、锡试剂、铝试剂和锆试剂在过渡金属Ni 或者Pd 络合物的催化下实现了与芳基或烯基卤代物的偶联反应，而有机锌试剂、铝试剂和锆试剂参与的偶联反应则称为根岸反应（Negishi 反应）。

10、药剂学的发展方向（魏振平）

提高疗效；降低毒性；方便生成和应用；降低成本，环境友好。

11、基因敲除的原理（陈磊）

基因敲除是在同源重组技术及胚胎干细胞技术的基础上逐步完善发展起来，主要是利用

DNA转化技术，将含有目的基因和靶基因同源片段的重组载体导入靶细胞，通过载体与靶细胞染色体上同源序列间的重组将外源基因整合入内源基因组内，使外源基因得以表达。（1）基因载体的构建：把目的基因和细胞内靶基因特异片段同源的DNA分子都重组到带有标记基因的载体上，成为重组载体，基因敲除是为了使某一基因失去其生理功能，所以一般设计为替换型载体。（2）同源重组：将重组载体通过一定的方式导入靶细胞中，使外源DNA与靶细胞基因组中相应部分发生同源重组，将重组载体中的DNA序列整合到內源基因组中，从而得以表达。（3）筛选重组细胞：常用正负筛选法，标记基因的特异位点表达法及PCR 法。

12、系统生物研究所必须的3个基因的生物功能（陈磊）

维持细胞壁；产能；加工基因信息

13、双组份有机凝胶的特点及分类（黄耀东）

凝胶的定义和分类

凝胶：在测试和分析体系的时间内，宏观上持续结构不变；流变力学行为类似于固体分类：按溶剂种类分：有机凝胶（小分子有机凝胶和聚合物凝胶）、空气凝胶和水凝胶小分子有机凝胶LMOG类型：光敏性~、热敏性~、化学敏感性~、能量转移~、荧光增强型~、液晶物理~、电解液~、双组份~

小分子有机凝胶如何形成？依靠什么使溶剂固定化？

小分子有机凝胶的形成是通过静电力、疏水相互作用、π-π相互作用以及金属配位键相互作用形成的。一般制备低分子有机凝胶的过程是：先加热使一定量的小分子凝胶因子溶解在一定量的溶剂中，然后冷却到一定温度，体系的流动性减小甚至完全消失，形成凝胶。在加热的过程中，凝胶因子与溶剂的亲和力增强，形成溶液，随着溶液的冷却，凝胶因子与溶剂分子的亲和力减弱，而凝胶因子的分子之间由于分子间的相互作用力而自组装成一种固体的聚集体，从而形成凝胶。

有机凝胶是低浓度的凝胶因子在一定的物理条件下在适当的溶剂中形成的一种半固体的状态。凝胶因子能在在溶剂中自发的聚集，自组装成有序的结构，形成一种网状的结构，例如纤维状从而能够阻止溶剂分子的流动

14、阐述如何建立液质联用中药指纹图谱的检测方法？（蒋建兰）

1 供试品溶液的制备：取样、称样，制备方法、浓度的选择；

2 色谱条件的选择：流动相、检测波长、色谱柱、柱温、检测器；

3 质谱条件的选择：检测模式、质量范围等；

4 方法学考察：精密度、稳定性、重现性；

5 相似度评价；

6 色谱峰的药材归属和化学成分归属解析

15、生物制药前景与发展（赵光荣）

生物制药是以基因工程为基础的现代生物工程，即利用现代生物技术对DNA进行切割、连接、改造，生产出传统制药技术难以获得的生物药品。而现代生物技术是以基因为源头，基因工程和基因组工程为主导技术，与其他高技术相互交叉、渗透的高新技术。

1、中草药及其有效生物活性成份的发酵生产。

2、改造抗生素工艺技术。

3、大力开发疫苗与酶诊断试剂。

4、发展氨基酸工业和开发甾体激素。

5、人源化的单克隆抗体的研究开发。

6、血液替代品的研究与开发。

新药研发过程步骤

（1）新化合物实体的发现NCE/NME--- new chemical/ molecular entity (a new therapeutic compound that has never been used for tested in human subjects

（2）临床前研究

（3）IND: 新药研究申请，进入临床研究应用。临床试验许可（investigational new drug application ）

（4）临床实验+临床前研究（继续）补充

（5）新药申请NDA：new drug application

（6）获批，上市与监制BLA：biologics license application生物药获批申请

16、（李艳妮）

CADD方法分类：1、基于配体的药物设计：QSAR方法、药效团模型；

2、基于受体结构的药物设计：分子对接法、从头设计方法

QSAR：研究系列化合物的结构与其生物效应间的定量关系；

药效团模型：生物活性分子中对活性起重要作用的药效特征元素的空间排列形式；

分子对接法：受体和药物分子间通过几何匹配和能量匹配而相互识别的过程；

从头设计法：定义活性位点、产生配体分子、配体分子的评估、配体分子的排列、选定配体分子及校验、合成以及活性测定。

QSAR 药效团模型

基于母体相似的同系物化合物基于不同类先导化合物

得到结构与活性间定量关系得到与生物活性有关的重要药效团特征

只用于指导先导化合物改造用来寻找结构全新的先导化合物

对从头设计得理解？从头设计与数据库搜索之间的优缺点。

从头设计一般是根据靶点的活性位点特征产生一系列的片段，通过这些片段的连接生成一个配体分子，因此从头设计所产生的配体分子可能是全新的。从头设计的步骤：定义活性位点；产生配体分子；配体分子的评估以及结构验证。其中产生配体分子的方法分为两类，一类是原子连接/生长法，另一类是片段连接/生长法。其中原子连接法基本上用不到。片段连接法就是通过某些方法得到的孤立片段连接起来构成完整的分子。片段生长法就是以一个片段为起点，逐渐生长得到一个完整的配体分子的方法。

从头设计优点：从头设计方法能够得到一个全新的药物分子。缺点：在片段连接法中，生成的连接片段会和受体分子产生原子碰撞，因此不会被受体接受；而且孤立片段在连接的过程中也会发生空间位阻或者构象的碰撞，因此也无法和受体结合；合成的可能性低。在片段生长法中生成的分子数很大，增加了实际操作难度；而且在现实中能够合成的可能性也很低。数据库搜素优点：快速，简便，有效。缺点：无法生成太新的药物分子。

17、Omega-3 fatty acid脂肪酸生物合成路径（宋浩）

蓝色：酵母內源途径；红色：△9途径；黑色：△6途径。

18、白鹏

分离技术的领域：药物分离与纯化、制药溶媒回收、药厂排放处理、中药提取与纯化

分离技术创新形式：新分离原理的发明（原创）、过程集成（集成创新）、分离过程强化（改进创新

19、张卫文

Post-genomics studies of mixed-culture species:(1) bottom up :Step1:starting from a know rel ationshipStep2:combine co-cultures to increase complexity (synthetic ecology)Step3:develop post-genomic tools for metabolic analysis(2) top down:Principles:A microbinal community is a distribu ted “super-genome”Each species has a limited repertoire of functions interdependency and cooper

ationApproach:(meta-genomics; meta-transcriptomics; meta-proteomics)