生物制药知识点总结(HPU)

生物制药知识点总结(HPU)

1、生物技术药物：采用DNA重组技术或其他生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物。

2、干扰素：人体细胞分泌的一种具有广泛抗病毒，抗肿瘤和免疫调节活性的活性蛋白质。

3、高密度发酵：是应用一定的培养技术和设备来提高菌体生物量和目标产物时空产率的发酵技术。是指培养液中工程菌的菌体浓度在50gDCW/L以上，理论上的最高值可达200gDCW/L、

4、植物细胞全能性：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。

5、细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程。

6、脱分化：已分化的细胞在一定因素作用下恢复细胞分裂能力,失去原有分化状态的过程。

7、继代培养：由最初的外植体上切下的新增殖的组织，培养一段时间而称之为第一代培养。连续多代培养即为继代培养。

8、固定化酶：是指经过物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。

9、抗体酶：具催化能力的免疫球蛋白，具有典型的酶反应特性。

10、发酵工程：利用微生物制造工业原料与工业产品提供服务的技术。简答题

1、生物技术制药的特征：1）高技术2）高投入3）长周期4）高风险5）高收益

2、利用基因工程技术生产药品的优点：1）利用基因工程技术可大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽，为临床使用建立有效的保障2）可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围3）利用基因工程可以发掘更多内源性生理活性物质4）内源性活性物质在作为药物使用时，存在不足之处，可以通过基因工程和蛋白质工程对其改造5）利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选来源

3、利用基因工程生产药物的基本过程：①目的基因的克隆，②构造DNA重组体，③构造工程菌，④目的基因的表达，⑤外源基因表达产物的分离纯化产品的检验

4、反转录法获得目的基因的过程：1）mRNA纯化2）cDNA第一链的合成3）cDNA第二链的合成4）cDNA克隆5）将重组体导入宿主细胞6）cDNA文库的鉴定7)目的cDNA克隆的分离与鉴定

5、影响基因工程菌的因素，如何控制：1）培养基：需要对基质中营养物质的配比进行优化，以满足细菌大量繁殖和外源蛋白表达的需要。2）接种量：影响发酵产量和周期。3）溶解氧：菌体扩增及外源基因的表达都需要大量氧进行呼吸作用供能。4）

pH：影响细胞的生长和基因产物的表达。5）温度：影响酶的反应速度，改变菌体代谢产物的反应方向，影响代谢调控机制。6）诱导时机：一般在对数生长后期升温诱导表达。7）代谢副产物：会抑制菌体的生长和蛋白的表达。

6、基因工程菌分离纯化的色谱分离法：方法有离子交换色谱、疏水色谱、反相色谱、亲和色谱、凝胶过滤色谱及高压液相色谱。（1）离子交换色谱IEC：是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。（2）疏水层析HIC：是利用蛋白质表面的疏水区与固定相上疏水性基团相互作用力的差异，对蛋白质组进行分离的层析方法。（3）亲和层析AC：是利用固定化配体与目的蛋白质之间的非常特异的生物亲和力进行吸附，这种结合既是特异的，又是可逆的，改变条件可以使这种结合解除。凝胶过滤层析：以多孔性凝胶填料为固定相，按分子大小对溶液中各组分进行分离的液相层析方法。

7、提高质粒稳定性的办法：1）选择合适的宿主菌2）选择合适的载体3）选择压力如抗生素4）分阶段控制培养5）控制培养条件6）固定化

8、动物细胞生理特点:1）细胞的分裂周期长2）细胞生长需贴附于基质，并有接触抑制现象接触抑制又称为密度抑制是指当细胞在基质上分裂增殖，逐渐汇合成片时，即每个细胞与其周围的细胞相互接触时，细胞就停止增殖。此时或能保持充足的营

养，细胞仍可存活一段时间，但细胞密度不再增加。3）正常二倍体细胞的生长寿命是有限的4）动物细胞对周围环境分敏感5）动物细胞对培养基的要求高6）动物细胞对蛋白质的合成途径和修饰功能与细菌不同

9、基因工程细胞构建筛选过程：1）真核细胞基因表达载体的构建2）基因载体的导入和高效表达工程细胞株的筛选

10、动物细胞大规模培养方法1）悬浮培养2）贴壁培养3）贴壁-悬浮培养（假悬浮培养）：微载体培养，包埋和微囊培养，结团培养

11、半连续式操作：又称为重复分批式操作或换液操作。采用机械搅拌式生物反应器系统，悬浮培养形式。在细胞增长和产物形成过程中，每间隔一段时间，从中取出部分培养物，再用新的培养液补足到原有体积，使反应器内的总体积不变。灌流式操作：一种常见的悬浮培养方式，将细胞接种于一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基。与此同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。

12、动物细胞生物反应器具备要求：1）制作生物反应器的一切材料，对细胞无毒；2)结构具备良好传质，传热和混合的性能；3)密封性能好；4）对培养环境中各种物理化学参数能自动检测和精确调节控制，并且保持环境质量的均一；5)可长期连续运

转；6）容器内面光滑，无死角；7）拆装，连接和清洁方便，耐高温蒸汽消毒，便于操作维修；8）设备成本低廉。

13、列举常用的动物细胞生物反应器：（1）搅拌罐式生物反应器：主要用于是悬浮细胞培养，微载体培养，微囊和巨载体培养以及结团培养（2）气升式生物反应器：气体通过装在罐底的喷管进入反应器的导流管，致使该部液体的密度小于导流管外部的液体形成循环流。（3）中空纤维式生物反应器：占地空间小，产品产量、质量高，生产成本低，不能重复使用，不能耐高压蒸汽灭菌，需用环氧乙烷或其它消毒剂灭菌，难以取样检测。（4）透析袋或膜式生物反应器：可使细胞达到高密度，又可随意组合进行操作，对产品进行浓缩纯化。固定床或流化床生物反应器：结构简单，装填材料易得。

14、植物细胞大规模培养的方法和特点:（1）成批培养法：将培养基一次性地加入反应器中，接种，培养一定时间后收获细胞的操作方式。特点：操作强度低，设备简单，容易发生污染，通气受限制。（2）半连续培养法：在反应器中投料和接种培养一段时间后，将部分培养液和新鲜培养液进行交换的培养方法。（3）连续培养法：是利用连续培养反应器，在投料和接种培养一段时间后，以一定速度采集细胞和培养液，并以同样速度供给诶新鲜培养基以使细胞生长环境长期恒定的方法。（4）固定化培养法：将细胞固定于尼龙网套内，或固定于中空纤维有网状多孔板，尼龙套和中空纤维膜上，放入培养液中进行培养，或连续流

入新鲜培养液，进行连续培养及连续收集培养产物，也可通入净化空气以代替搅拌。

15、各种植物细胞反应器类型特点：1）机械搅拌式生物反应器：有较大的操作范围，混合程度高，适应性广，剪切力大，容易损伤细胞。2）鼓泡式生物反应器：结构简单，操作容易，无需机械能的消耗，适宜于培养对剪切里敏感的细胞。优于机械搅拌式反应器，且物质与热量的传递效率高。3）气升式生物反应器：广泛应用于植物细胞培养的研究和生产，最高细胞浓度和最短倍增时间可从气升罐中得到。4）转鼓式生物反应器：生长速率高，其氧的传递及剪切力对细胞的伤害水平方面均优于气升式反应器。5）固定化细胞反应器：可保护细胞免受剪切，可长时间重复使用，易于实现细胞的高密度培养，细胞接触良好，易于分化，有利于次级代谢产物的合成，减少细胞的遗传不稳定性，易于实现连续化操作

16、酶的生产菌对菌种要求：1）繁殖快，产酶量高，酶的性质应符合使用要求，而且最好是产生胞外酶的菌。2）不是致病菌，在系统发育上与病原体无关，也不产生有毒物质。3）产酶性能稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体。4）能利用廉价的原料，发酵周期短，易于培养。

17、酶固定化的方法：

①吸附法：过载体表面和酶分子表面间的次级键相互作用而达到固定目的的方法，是固定化中最简单的方法。酶与载体之间

的亲和力是范德华力、疏水相互作用、离子键和氢键等。②包埋发：将酶包埋在高聚物的细微凝胶网格中或高分子半透膜内的固定化方法。前者又称为凝胶包埋法，酶被包埋成网格型；后者又称为微胶囊包埋法，酶被包埋成微胶囊型。③共价键结合法：将酶与聚合物载体以共价键结合的固定化方法。④交联法：使用双功能或多功能试剂使酶分子之间相互交联呈网状结构的固定化方法。由于酶蛋白的功能团，如氨基、酚基、巯基和咪唑基，参与此反应，所以酶的活性中心构造可能受到影响，而使酶失活明显。但是尽可能地降低交联剂浓度和缩短反应时间将有利于固定化酶活力的提高。

18、酶反应器的类型及特点：1）间歇式搅拌罐：结构简单2）连续流动搅拌罐：各组分能充分混合，分布均匀，并与流出液组成一致。3）填充床：最常用，酶的形状多样，载体种类多样，液体流速稳定。4）流化床：混合程度高，传热，传质情况良好5）循环：提高液体流速和减少底物向固定化酶表面传递的阻力，提高转化率。6）连续流动搅拌罐-超滤：酶可被反复利用，可以是相对分子质量大的底物和相对分子质量小的产物分开，使底物彻底转化。

19、分子印迹的应用范围：⑴分子印迹：是指制备对某一特定化合物具有选择性的聚合物的过程。⑵应用范围：①用于化学仿生传感器②色谱分离③固相萃取④天然杭体模拟⑤模拟酶催化⑥控缓释药物

20、发酵基本过程：菌种种子制备发酵发酵液预处理提取精制2

1、发酵方式及特点：1）分批发酵的特点：①微生物所处的环境是不断变化的；②可进行少量多品种的发酵生产；③发生杂菌污染时能够很容易终止发酵；④当运转条件发生变化时或者需要生产新产品时，灵活机动；⑤对原料组成要求较粗放；2）连续发酵的特点：①简化了装料、灭菌、出料、投料、清洗、消毒等许多单元操作，从而减少了非生长时间和提高了设备的利用率，缩短了发酵运转周期，提高了生产率。②连续培养始终使得细胞处于生长旺盛的对数生长期，可以明显的提高生产率。③连续发酵生产过程比较稳定、均衡，发酵罐内的微生物、基质、产物、溶氧浓度、冷却要求以及pH值的控制等各种参数均维持在一定的水平上便于利用各种仪表进行自动控制。④由于连续化发酵采用管道化和自动化生产，明显降低了劳动强度，节约了大量的动力、人力、水和蒸汽⑤产品稳定，产量比较高3）补料分批发酵的优点：①利用分批发酵的方式可以，使得发酵系统中维持较低基质浓度，解除底物阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，不至于加剧供氧矛盾。②利用补料分批发酵的方式避免在培养基中积累有毒的代谢物。③不需要严格的无菌条件，也会产生菌种老化和变异等问题（错）④能够增加微生物细胞的合成能力，因为通过补料工艺能够不断的提供足够的养料用于合成产物。尤其是提高非偶联型产物的合成量。⑤能够降低发酵液的黏性，提高溶氧

22、如何在发酵过程中控制溶解氧：溶氧浓度决定因素：供氧和需氧两方面。

（一）供氧方面：

1、调节搅拌转速

2、调节通气速率

（二）需氧方面：

1、菌体浓度和菌龄（呼吸旺盛，耗氧大）

2、基质种类和浓度：营养丰富，浓度高，菌体生长快，耗氧量大。以菌浓影响最明显。

3、培养条件：在最适条件下发酵，耗氧量大。控制方法：通过控制基质浓度。大型发酵罐搅拌装置（搅拌装置，温度传感器，耐高温pH和溶氧（DO）传感器）问答题青霉素1）过程：菌种孢子制备种子发酵提取精制成品检验包装分装（应用跟踪质量分析）2）发酵控制：①碳源浓度变化及控制②氮源浓度变化及控制③补无机盐，前体④溶氧浓度变化及控制⑤温度控制⑥PH控制⑦泡沫控制⑧发酵终点的判断⑨发酵异常处理氨基酸

2、1培养基制备水解淀粉、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃等可作为碳源，取决于菌种和氨基酸种类和操作方式，常采用水解淀粉糖、糖蜜。氨盐、尿素、氨水等作为无机氮源，有机氮源有玉米浆、麸皮水解液、豆饼等。有机氮源还可提供生物素等微生物生长因子的来源。碳氮比对于氨基酸发酵非常重要，调节适宜的碳氮比。无机盐是发酵必需的，磷有很重要的影响。

2、2主要发酵参数控制三级发酵进行生产，主要参数控制如下。pH：流加尿素和氨水控制，常用尿素，根据pH变化、菌体生长、残糖等调节，少量多次。如果用氨水，采用流加连续方式调节pH。PH的范围

6、5-

7、5之间。温度：最适温度因菌种和氨基酸种类而不同，菌体生长和氨基酸生产的温度也不同。对于温度敏感突变株，可采用分段调节控制策略。溶解氧：供氧充足时，产率最高的氨基酸有谷氨酸、谷氨酰氨、脯氨酸和精氨酸等，它们对氧有高依赖性，氧分压应该在0、01105Pa以上，才能获得高产。低氧分压下，生产受阻。适当缺氧时，产率最高的氨基酸有亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸等，菌体呼吸在受阻时，氧分压接近零，有利于发酵。供氧不足对生产影响不大的氨基酸发酵包括赖氨酸、异亮氨酸、苏氨酸等。泡沫：加入天然豆油、玉米油或泡敌等进行消泡，控制泡沫的产生。

2、3主要提炼工艺过程过滤：用板框式压滤机过滤发酵液。沉淀：根据氨基酸的等电点，采用等电沉淀、离子交换，提取氨基酸。脱色：加入活性炭脱除色素。精制：离子交换、重结晶等进行精制维生素生产过程如下：（1）

第一步发酵以D-葡萄糖为原料，加氢催化生成D-山梨醇，再加入假单孢杆菌氧化获得L-山梨糖。（2）第二步发酵L-山梨糖通过小菌氧化葡萄糖酸杆菌和大菌巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌

等伴生菌混合发酵得维生素C前体2-酮基-L-古龙酸。（3）提取采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取2-酮基-L-古龙酸，用甲醇-硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接内酯化、烯醇化为维生素C。（4）精制将上述维生素C通过活性炭脱色，于结晶罐内加入晶种结晶，冷乙醇洗涤，低温干燥，即可获得精品维生素C。在生产中，第一步要严格控制反应过程的pH为

8、0～

8、5，避免葡萄糖的C-2位差向异构物被还原成甘露醇。整个发菌期间，要保持葡萄糖酸杆菌数量的一定，小菌将L-山梨糖转化为2-KLG，而大菌本身不产酸，是搭配菌，其作用仅是通过刺激小菌的生长而促进小菌产酸。2-酮基-L-古龙酸首先在甲酯中用浓硫酸催化酯化成2-酮基-L-古龙酸甲酯，再加入碳酸氢钠转化成维生素C盐，经离子交换树脂酸化，在50～55℃下减压烘干即得粗品。