生物制药工艺

一、名词解释

1.自然选育：利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离，筛选排除衰退型菌株，选择维持原有生产水平的菌株。

2.诱变育种：在人为的条件下，利用物理、化学等因素，诱发生物体产生突变，从中选择，培育动植物和微生物的新品种。

3.初级代谢产物：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。

4.次级代谢产物：微生物代谢产生的，而与菌体的生长繁殖无明确关系的代谢产物。

5.培养基：是专门用于提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。

6.分批发酵：一种准封闭式系统，种子接种到培养基后除了气体流通外发酵液始终留在反应器内。

7.连续发酵：发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积。

8.基因工程：将外源基因通过体外重组后倒入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作过程。

9.细胞融合技术：指两种不同的亲株经酶法除去细胞壁得到两个球状原生质体或原生质体球，然后置于高渗溶液中，在以聚乙二醇助溶和氯化钙存在的条件下，促使两者互相凝集并发生细胞之间的融合，进而导致基因重组，获得新的菌株。

10.固定化酶：指经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。

11.生物制药的下游技术：从动植物器官与组织、细胞培养液、细胞发酵液中提取、分离、精制有关生物药物的过程。

12.细胞破碎技术：利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来。

13、生物药物：是指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，综合利用物理学、化学、生物化学、生物技术和药学等学科的原理和方法，利用生物体、生物组织、细胞、体液等制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。

14、生物制品：是指应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备的，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。

15、等电点沉淀法：是利用蛋白质在等电点时溶解度最低而各种蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。

16、原代培养:是指直接从机体取下细胞、组织和器官后立即进行培养。

17、传代培养：需要将培养物分割成小的部分，重新接种到另外的培养器皿(瓶)内，再进行培养的过程。

18、酶的激活剂：一些物质可以改变一个无活性酶前体(酶原)，使之成为有活性的酶，或加快某种酶反应的速率产生酶激活作用。

19、可逆性抑制：对主反应的抑制是可逆的，以酶促反应为例，可逆性抑制剂和酶形成复合物，抑制酶与底物的作用，从而抑制反应。

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21、凝聚作用；指亲水胶体的粒子集聚而变成浓厚的溶胶(Sol)，是作为显微镜下的小液滴或肉眼可见的"相"而被分离出来的现象。

22、絮凝作用；如在体系中加入一定量的某种电解质，可中和微粒表面的电荷，降低表面电荷的电量，降低ζ电位及双电层的厚度，使微粒间的斥力下降，从而使微粒的物理稳定性下降，微粒聚集成絮状，形成疏松的纤维状结构，但振摇可重新分散均匀。

23、；

24、

25、不对称膜：指膜的化学结构或物理结构随膜的部位而异，即各向异性的膜。

26、有机溶剂沉淀：利用与水互溶的有机溶剂(如甲醇、乙醇、丙酮等)能使蛋白质在水中的溶解度显著降低而沉淀的方法。

27、过饱和溶液：一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象。

28、纯培养：微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代。

二、简答题

1．发酵过程中的主要参数有哪些？如何控制？

1　温度: 整个发酵过程中或不同阶段中所维持的温度。

2　压力：罐内维持正压可以防止外界空气中的杂菌侵入，以保证纯种的培养。罐压一般在0.2-0.5个大气压。

3　空气流量：一般控制在0.5-1.5V

4　粘度：它的大小影响氧传递的阻力，也可反应相对菌体浓度。

5　PH：它的高低与菌体生长和产物合成有着重要的关系。

6　基质浓度：发酵过程中必须定时测定糖、氮、等基质的浓度。

7　溶解氧浓度：利用溶解氧的浓度变化，可以了解产生菌对氧的利用规律，反应发酵的异常情况，也可以作为发酵中间控制的参数及设备供养能力的指标。

8　产物浓度：是发酵产物产量高低或生物合成代谢正常与否的重要参数，也是决定发酵周期长短的根据。

9　菌体浓度：菌体量的大小和变化速度对菌体合成产物的生化反应都有重要的影响。

2．微生物发酵操作方式主要有哪些？ 比较它们有什么不同点？

1　分批发酵

优点：操作简单、周期短、染菌的机会少和生产过程、产品质量易掌握。

缺点：分批发酵不适合用于测定其过程动力学，存在基质抑制问题。

2　补料分批发酵

避免了高浓度营养物质对代谢产物，特别是对次级代谢产物合成的抑制作用。此外，通过分批补料发酵还可以有效地控制菌体的浓度和粘度，延长发酵周期，提高溶解氧水平。

3　连续发酵

优点：在产率、生产的稳定性和易于实现自动化方面比分批发酵优越。

缺点：污染杂菌概率和菌种退化的可能性增加。

3．简述基因工程菌的构建过程？

1.目的基因的获取

获取目的基因是实施基因工程的第一步。目的基因的获取方法主要有两种:①从自然界 中已有的物种中分离出来 ②用人工的方法合成。

2.PCR技术扩增目的基因

3. 基因表达载体的构建

基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因

4.将目的基因导入受体细胞

5.目的基因的监测与鉴定

4．简述基因工程制药的基本过程？

剪切、拼接、导入、表达、分离纯化

5．与液体培养细胞相比，固定化细胞有哪些优点？

1　高度保持反应槽内的细胞量，提高反应效率。

2　固定化使反应活性稳定，能够长期连续地运行。

3　产物易于和作为催化剂的细胞分离。

4　柱式或槽式有可能连续运转，易于控制生产中最适宜的生长环境条件、基质浓度等，能使生产稳定。

5　某些重要物质的生产大多利用处于稳定增殖期的细胞，由于固定化可抑制其生长发育，因此应考虑尽可能模拟稳定期等。

6．固定化酶有哪些优点？

（1）可以多次使用，而且在多数情况下，酶的稳定性提高。

（2）反应后，酶和底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。

（3）反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动控制。

（4）酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。

（5）比水溶性酶更适合于多酶反应。

7．酶和细胞的固定化方法有哪些？各有哪些特点？

（1）载体结合法：是将酶结合于不溶性载体上的一种固定化方法。可分为物理吸附法，离子结合法，共价结合法。

物理吸附法：优点在于操作简单，可选用不同的吸附剂，酶失活后载体仍可再生。缺点在于最适吸附酶量无规律可循，酶与载体之间的吸附剂不强，酶易于脱落。

离子结合法：操作简单，处理条件温和，酶的活性中心不易被破坏。但是酶和载体的结合力比较弱，会发生酶脱落的现象。

共价结合法：酶和载体的结合力牢固，不会发生酶脱落。但反应条件苛刻，操作复杂，酶的活性中心会遭到部分破坏。

（2）交联法：优点是交联后的酶活性较高，缺点是反应条件剧烈，酶的回收率低。

（3）包埋法：不需要改变酶的高级结构，酶的回收率较高。但包埋酶会导致酶的失活，包埋法只适合作用于小分子底物和产物的酶，对于那些作用于大分子底物和产物的酶是不合适的。

8．简述生物活性物质分离纯化的主要原理？

（1）根据分子形状和大小不同，可采用差速离心和超速离心，膜分离，超滤和凝胶过滤等分离技术进行分离

（2）根据分子极性大小和溶解度不同，可采用溶剂提取，逆流分配，分配层析，盐析，等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等技术进行分离

（3）根据分子电离性质的差异，可采用离子交换，电泳，等电点聚焦等技术进行分离

（4）根据配体特异，可采用亲和层析技术进行分离

（5）根据物质吸附不同，可采用选择性吸附与吸附层析等技术进行分离

9．试述生物技术下游加工过程的特点及应遵循的原则？

动植物器官与组织、细胞培养液或发酵液中所含欲分离的生物浓度很低，杂质含量高，常需多步分离操作。

待分离的生物药物一般稳定性差，加热、PH、有机溶剂等引起失活或分解，特别是蛋白质、核算药物，应尽可能减少分离操作步骤。

发酵或培养是分批操作，生物变异性大，各批发酵液不尽相同，因此分离应有一定的弹性。

4对于基因工程产品应注意生物安全问题，即应防止菌体扩散，在密闭环境下操作。

10．简述菌种保藏的方法？

（1）定期移植保藏法：也叫传代培养保藏法，包括斜面培养，液体，穿刺培养等。它是最早使用并且现今仍普遍使用的方法

（2）沙土管保藏法：保存抗生素产生菌常用的方法，效果较好，操作简便，保存期可达一年以上，变异率低，死亡少，是目前国内使用最广泛的保藏方法。

（3）液状石蜡保藏法：其实是斜面保存的一种方法，能克服斜面保存的缺点，能有效降低代谢活动，推迟细胞退化，效果比一般斜面好得多

（4）液氮保藏法：比其他方法都要优越，被世界公认为防止菌种退化的最好方法。操作程序不复杂，主要有液态氮冰箱等设备

（5）冷冻干燥保藏法：是指液体样品在冷冻状态下使其中水分升华，最后达到干燥。为了防止冷冻干燥过程和保存期间细胞损伤与死亡，需要加保护剂

11、双水相萃取、反胶束萃取、超临界流体萃取基本原理及各自的优点？

（1）超临界流体萃取

原理：利用处于临界压力和临界温度以上的一些溶剂流体所具有特异增加物质溶解能力来分离纯化的技术。

优点: ①具有广泛的适应性：

②萃取效率高，过程易于调节：

③分离工艺流程简单：

④有些分离过程可在接近室温下完成

缺点：分离过程必须在高压下进行，设备及工艺技术要求高，投资比较大，普及应用较为困难。

（2）双水相萃取

原理：利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程。

优点：保留产物的活性、可连续化操作

（3）反胶束萃取：

原理：表面活性剂溶于非极性溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，非极性基团在外，极性基团则排列在内，形成一个极性核，此极性核具有溶解极性物质的能力。

优点：具有成本低、溶剂可反复使用、萃取率和反萃取率都高等。

12、试述影响工程制药酶活性的因素。

1　底物浓度的影响

2　酶浓度的影响

3　温度的影响

4　pH的影响

5　激活剂和抑制剂

13．试述制备单克隆抗体的原理是什么？用到的动物细胞工程技术手段有哪几种？单克隆抗体的特点有哪些？

单克隆抗体的原理：要制备单克隆抗体需先获得能合成专一性抗体的单克隆B淋巴细胞，但这种B淋巴细胞不能在体外生长。而实验发现骨髓瘤细胞可在体外生长繁殖，应用细胞杂交技术使骨髓瘤细胞与免疫的淋巴细胞二者合二为一，得到杂种的骨髓瘤细胞。这种杂种细胞继承两种亲代细胞的特性，它既具有B淋巴细胞合成专一抗体的特性，也有骨髓瘤细胞能在体外培养增殖永存的特性，用这种来源于单个融合细胞培养增殖的细胞群，可制备一种抗原决定簇的特异单克隆抗体。

手段：（1）灌注悬浮培养：连续灌注新的培养基，同时连续排出旧的培养液了，使细胞在一个相对稳定的环境中生长和繁殖，可提高细胞密度10倍以上

（2）贴壁细胞培养：由于大部分动物细胞无细胞壁，进行细胞培养时必须附在固体或半固体表面上培养，在固体载体表面上生长，并扩成一单层，称为单层培养法

（3）固定化细胞培养：采用载体使整个细胞固定化

单克隆抗体的特点：

（1）单克隆抗体是针对单一抗原决定的化学结构完全相同的单一抗体，其特异性强， 与其对应抗原的亲和力高度均一

（2）制备时无需将抗原纯化，适于由未纯化的抗原大量制备。

（3）杂种瘤细胞株可冷冻于液氮中长期保存，所以单克隆抗体可以重复稳定的制备，不会因批号的不同而产生差异，只要使用来自同样杂交瘤的单克隆抗体，就能够以同一标准比较各研究室的数据。

14、何谓盐析？其原理是什么？常用的盐析方法有哪些？影响盐析的主要因素有哪些？盐析操作时常用的盐是什么？

（1）盐析法是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。

（2）原理：盐溶现象和盐析作用

盐析作用的原理是：

破坏双电层：在高盐溶液中，带大量电荷的盐离子能中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质分子之间电排斥作用相互减弱而能相互聚集起来。

破坏水化层：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，由于疏水区域的相互作用，使其沉淀。

（3）影响盐析的因素

①无机盐的种类

盐析用盐的选择：盐析作用要强

盐析用盐需有较大的溶解度

盐析用盐必须是惰性的

来源丰富、经济

②溶质（蛋白质等）种类：Ks、β

③溶质（蛋白质等）浓度：2~3%

④温度

⑤pH

（4）盐析中常用的盐：硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、磷酸钠。

硫酸铵是最常用的蛋白质盐析沉淀剂

15、离子交换的基本原理及基本操作

原理：借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。

基本操作：用百分之3的酸HCL泡阳树脂3-4个小时，用百分之4的碱NaOH泡阴树脂3-4个小时。用软水洗，洗到PH为7左右，反复三次，树脂就可以混合在一起做水用了。

16、离子交换树脂的预处理和再生办法

树脂的预处理

（1）物理处理：去杂，过筛。

（2）化学处理：用8～10倍的1mol/L 盐酸或氢氧化钠溶液交替浸泡。

（3）最后以去离子水或缓冲夜平衡

再生过程：

（1） 去杂，大量水冲洗，除去物理吸附的杂质。

（2） 用酸、碱处理除去与功能基团结合的杂质。

(3) 转型：按要求的人为的赋予平衡离子的过程

17、亲和层析的原理是什么？主要特点是什么？

原理:（1）配基固定化：配基与载体偶联，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生物活性物质.

（3）样品解吸：选择适宜的条件使被吸附物活性物质解吸。

特点：经过一次处理可得到高纯度活性物质 。

18、固定化细胞的特点？

1　无须进行酶的分离纯化。

2　细胞保持酶的原始状态，固定化过程中的酶回收率高。

3　细胞内酶比固定化酶稳定性更高。

4　细胞内酶的辅因子可以自动再生。

5　细胞本身含多酶体系，可以催化一系列反应。

6　抗污染能力强。

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21、离子交换的基本原理

离子交换法是通过离子交换剂上的离子与水中离子交换以去除水中阴离子的方法。

22、离子交换树脂的类型

(1) 强酸性阳离子树脂

（2） 弱酸性阳离子树脂

（3） 强碱性阴离子树脂

(4) 弱碱性阴离子树脂

24、影响液液萃取的主要因素

萃取剂的选择 、pH的范围、温度的确定、盐析、带溶剂、去乳化的作用等

25、动物细胞培养技术原理

细胞增殖

26、 超滤技术的优点

操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。

27、β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、大环内脂抗生素结构上有什么特点？熟悉其代表品种的理化性质。

28、影响液液萃取的主要因素

萃取剂的选择 、pH的范围、温度的确定、盐析、带溶剂、去乳化的作用等

29、结晶过饱和溶液形成的方法

在温度下降时,溶质溶解度下降，析晶过程很缓慢，而玻璃棒摩擦器壁可以形成粗糙面，使溶质分子呈定向排列而形成晶体。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/00a412097dd184254b35eefdc8d376eeaeaa17eb.html