生物制药工艺教学大纲

1、湖北生物科技职业学院生物制药工艺学教学大纲一、课程的性质与任务课程代码：01020009课程名称：生物制药工艺学英文名称：Biopharmaceutical process课程类别：专业课 学 时： 56适用对象：生物技术、生物制药专业 课程的性质：本课程是生物制药技术专业必修专业课之一。在细胞生物学、遗传学、发酵工程、生物化学、酶工程、生物分离纯化技术、基因操作技术等课程基础上开设。与同期开设药物化学、药物分析、生物制药设备的等课程构成生物技术领域主干学科的骨架。这些课程与本课程有着密切的联系和分工。前导课程：细胞生物学、遗传学、发酵工程、生物化学、酶工程、生物分离纯化技术、生物制品学后续课

2、程：药物化学、药物分析、生物制药设备二、教学基本要求本课程是一门理论与实践紧密结合的专业课程，要求学生通过本课程的理论与实践的学习获得以下的知识与技能。（1）掌握生化药物、微生物药物的原料处理方法，生物技术药物的原料制造原理与技术，并能掌握生物制药的下游工艺原理与技术，及其分离强化的基本理论和操作要点。（2）熟悉各类生物药物的结构、性质、用途和一般制造方法，以及其中一些代表性产品的典型制造工艺。（3）了解用于生物药物的研究和开发的实验技术以及中试放大工艺的设计原则。三、教学条件 应用多媒体、教师讲解配合黑板板书，有配套实验。四、教学内容及学时安排 周次内容要求学时1第一章 绪论第一节 生物制药

3、的概念和研究内容第二节 生物药物的性质和分类第三节 生物制药的发展历史和概况1、 掌握生物药物的性质和特点。2、 熟悉现代生物药物的分类和用途。3、 了解生物药物的现状和发展前景。212第二章 生物制药工艺技术基础生化制药工艺技术基础微生物制药工艺技术基础生物技术药物工艺制造技术基础生物制造工艺中试放大生物制药工艺技术进展1、掌握各类生物药物的一般制造工艺。2、熟悉生物技术制药工艺下游技术。3、熟悉生物制药工艺技术进展。4、了解生物药物新剂型研究进展。62第三章 预处理第一节 发酵液预处理第二节 液固分离第三节 微生物细胞破碎1、 掌握凝胶和絮凝技术的原理影响因素。2、 掌握去除杂蛋白及金属离

4、子的方法。3、 掌握各种破壁方法及选择依据。4、 了解影响液固分离的因素以及常用液固分离方法。5、 了解微生物细胞壁组成。234第四章 萃取法第一节 分配定律第二节 萃取方法和理论收率的计算第三节 化学萃取第四节 乳化和破乳化第五节 影响溶剂萃取的因素第六节 溶剂回收第七节 萃取设备第八节 双水相萃取1、掌握表观分配系数及分配定律的含义。2、掌握乳状液形成的稳定条件及破乳方法。3、掌握双水相萃取的基本要领和影响因素。4、了解各种化学萃取方法。5、了解常用混合和分离设备工作原理。64第五章 沉淀和结晶第一节 盐析法第二节 有机溶剂沉淀法第三节 等电点沉淀法第四节 其它沉淀法第五节 结晶法1、 掌

5、握各种沉淀法的原理和特点。2、 熟悉各种因素对生化物质溶解度的影响。3、 掌握过饱和溶液形成的方法。4、 了解影响晶核生成及晶体生长的因素。5、 了解共沸结晶技术45第六章 吸附法第一节 影响吸附的因素第二节 常用吸附剂第三节 大孔网状聚合物吸附剂1、掌握吸附的基本原理、特点和各种因素对吸附的影响。2、熟悉常用吸附剂的性质和使用要点，通过了解一些实例加深对吸附法的了解。456第七章 凝胶层析第一节 凝胶层析的基本原理 第二节 凝胶的结构和性质 第三节 凝胶层析的实验条件和操作 第四节 色谱峰变宽的问题 第五节 凝胶层析的应用 1、 掌握凝胶层析的理论和实验条件的选择。2、 熟悉凝胶层析的特点和

6、应用范围。3、 了解凝胶的结构和性质。667第八章 离子交换法第一节 基本原理第二节 离子交换树脂的结构和种类第三节 离子交换动力学第四节 离子交换树脂的性能第五节 离子交换的选择性第六节 离子交换操作方法第七节 新型离子交换剂第八节 应用实例第九节 离子交换聚焦色谱1、 掌握离子交换的基本原理和提高离子交换选择性的方法。2、 熟悉离子交换的基本操作及离子交换聚焦色谱的基本原理。3、 了解离子交换剂的结构分类、命名和主要性能的测定。68第九章 亲和层析第一节 亲和层析第二节 亲和过滤第三节 亲和萃取第四节 亲和沉淀第五节 其他亲和层析1、 掌握亲和层析的基本原理，亲和吸附剂的制备要点包括载体和

7、配基的选择及其它措施。2、 熟悉亲和层析的基本操作，洗脱条件的控制及提高分辨率的方法。3、 了解亲和层析的用途、发展。4、 掌握亲和过滤、亲和萃取、亲和沉淀的有关概念。69第十章 离心技术第一节 沉淀与离心分离的基本原理第二节 工业型离心机及应用第三节 制备型超速离心技术第四节 分析型超速离心及其应用1、 掌握超离心的工作原理。2、 熟悉超离心的有关概念术语。3、 了解常用离心机的种类性能和用途。410第十一章 膜分离技术第一节 透析第二节 超滤技术第三节 微孔滤膜过滤技术第四节 微孔滤膜过滤的应用1、掌握各种膜分离技术的类型、特征及应用范围。2、熟悉常用滤膜及滤器的性质和用途。3、了解各种滤

8、膜的制备和检测方法。41011第十二章 制备型高效液相色谱第一节 HPLC的概念和特点第二节 分离方案的设计第三节 实验条件的选择第四节 操作变量的确定第五节 制备型HPLC的应用1、 掌握制备高效液相色谱的特点。2、 熟悉蛋白质、核酸、多糖等生物分子的色谱条件。3、 熟悉各类生化药物的代表品种的性质，结构特点和用途。41113第十三章 生化药物第一节 氨基酸类药物第二节 多肽与蛋白质类药物第三节 核酸核苷酸类药物第四节 酶类药物第五节 糖类药物1、 了解各类生化药物的特点及一般制造方法。2、 掌握各类生化药物代表品种的分离纯化方法。3、 熟悉各类生化药物代表品种的性质、用途和质量控制。121

9、415第十四章 微生物药物制造工艺第一节 微生物药物概述第二节 抗生素制造工艺第三节 其它微生物药物1、 熟悉内酰胺、氨基糖苷、大环内酯这三大类抗生素的结构特点、性质。2、 掌握内酰胺、氨基糖苷、大环内酯这三大类抗生素的制造工艺。3、 了解内酰胺酶抑制剂的生产工艺。4、 掌握HMG-GA还原酶抑制剂的生产工艺。81517第十五章 生物制品制造工艺第一节 生物制品基本概念第二节 疫苗和菌苗第三节 DNA重组药物第四节 基因药物1、 熟悉生物制品的分类、制造技术和质量控制。2、 掌握重组药物的一般制备方法。3、 熟悉基因治疗的基本原理和常用载体。4、 了解几种重要生物制品的生产工艺。10五、教法说

10、明多媒体结合手书教学。6、 考核方式及评分办法采用结构考核形式进行，考核由二部分构成，即：闭卷百分制考试考察学生理论基础知识的掌握程度；平时作业、课程论文考察学生分析问题及解决问题的能力，以及实际操作能力。最终考核成绩分为考试和课堂考核两部分：考试成绩占40% + 实验考核30% + 课堂考核30%=100%七、教材与参考书教材：生物制药工艺学，陈电容等主编，人民卫生出版社，2009（按名称、编著者、出版社、出版日期的顺序叙述，下同。）参考书： 制药工艺学，陈平等主编，湖北科学技术出版社，2008生物制药工艺学第二版，吴梧桐主编，中国医药科技出版社，2006 生物技术制药，熊宗贵主编，高等教授

11、出版社， 1999. 生物合成药物学，褚志义主编，化学工业出版社， 2000.八、其他说明 大纲修订人：方绪凤 修订日期：2011.03.01 大纲审定人： 审定日期：基因操作技术考试大纲第一部分  课程性质与目标一、课程性质和特点基因操作技术课程是我校生物技术及应用和生物制药专业的一门重要的专业必修课程，通过本课程的学习要求学生熟知核酸（尤其是DNA）的基本生物化学特性，生物信息的储存、传递与表达过程，特别是基因的一般结构与生物功能，基因表达的调控原理。掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了解现代基因操作技术基本研究方法，了解基因克隆技术的新成果和新进展。激发学生对生命本质探

12、索的热情，培养具备生命科学的基本知识和较系统的生物技术及其产业化的科学原理和工艺技术过程的基本理论和基本技能，能在生物产业领域的公司、工厂等企业单位从事生物工程及其高新技术产品生产、开发研究和企业经营管理工作的高级应用人才。本课程在内容上共分七章，第一章介绍了基因与基因组。介绍了遗传物质的分子结构、性质和功能，重点介绍了核酸的结构、功能、变性、复性和杂交等基本概念。染色质和染色体的形态、组成和功能，基因的概念、功能和基本特征，基因组的概念、结构特点及有关基因组研究中基本理论和内容。主要介绍了DNA复制的过程、转录及翻译，以及基因表达调控原理。第二章是基因操作的基本过程，第三章是核酸的分离纯化技

13、术，重点介绍了质粒DNA的分离纯化方法，核酸的检测与保存方法。第四章目的基因克隆技术。重点介绍了PCR技术及其应用。第五章DNA体外重组技术，介绍了DNA片段的连接，重组质粒的转化及转化子的筛选与鉴定。第六章是目的基因的表达与鉴定，重点介绍了目的基因在原核系统中的表达，以及SDS-PAGE检测表达蛋白质的方法。第七章是生物信息技术， 介绍了生物信息数据库，数据查询与提交，序列比对等知识。通过本课程的学习，应考者应掌握基因操作技术的基本概念、基本原理、基本技术，能够将所学知识应用于实际工作。在学习过程中一定要理论联系实际，多思考，多讨论，加深对基本理论的理解。二、本课程的基本要求学生通过本课程的

14、学习和考试，了解基因操作技术的研究内容、基本原理和发展动态，理解基因操作技术的常用名词及其实验技术，掌握基本的实验操作技术。通过本课程的学习，应达到下列要求：1、 了解基因操作技术的发展现状和发展趋势，在生命科学中的地位和作用。2、 理解并掌握基因工程的基本概念和基本理论。3、 了解目前基因工程领域比较成熟的理论和新成果。4、 掌握基因操作相关的实验技术的基本操作步骤。三、本课程与相关课程的联系本课程是在具有生物学基础知识的基础上开设的专业基础课，与生物化学、生物分离与纯化技术和细胞工程等学科有着密切的关系，本课程的学习对上述学科中所介绍的核酸与蛋白质的相关知识进一步得到加固，并对以基因表达和

15、调控的分子生物学中心内容有了较全面的了解。第二部分  考核内容与考核目标第一章 绪论一、学习目的与要求本章要求学生掌握分子生物学的基本概念与研究内容，了解分子生物学发展简史和分子生物学的研究内容和发展趋势，掌握对分子生物学发展有密切关系的关键事件，了解分子生物学的一些分支学科，掌握分子生物学、DNA重组技术、基因组、结构基因组学、功能基因组与生物信息学等相关概念。二、考核知识点与考核目标（一）基因的概念、中心法则（重点）识记：基因概念的发展及其分子生物学定义理解：中心法则的主要内容及其发展（二）分子生物学研究内容（次重点）识记：分子生物学研究包含的重要方面理解：基因组学和蛋白质组学的

16、研究内容和发展状况（三）分子生物学发展史（一般）识记：分子生物学发展历程中的里程碑，如Avery等证明基因是DNA分子、Watson和Crick于1953年提出DNA的双螺旋模型、Jacob和Monod提出操纵子模型等。我国科学家在分子生物学发展历程中的贡献。理解：分子生物学对生物学其它学科的推动，分子生物学的发展趋势第二章 染色体与DNA一、学习目的与要求本章要求学生了解染色体的结构，DNA的化学组成、一级结构和高级结构，组蛋白和非组蛋白的特性，原核细胞和真核细胞的基因组特点，DNA的复制机制和复制方式，原核生物和真核生物DNA的复制特点，DNA的修复机制，DNA的转座模式、机制和遗传学效应

17、，DNA遗传重组机制等。二、考核知识点与考核目标（一）染色体的组成和结构特点，DNA复制的机制，DNA修复的方式，遗传重组的发生机制，DNA转座的遗传效应（重点）识记：核小体的结构，组蛋白的特性，DNA的化学组成，DNA的一级结构，原核生物和真核生物DNA复制的特点，DNA修复的方式，DNA转座的定义和转座方式理解：遗传物质应具备的特性，DNA变性和复性，原核生物和真核生物基因组的差异，重叠基因和重复序列，造成C值矛盾的原因，DNA双螺旋模型，DNA的半保留和半不连续复制，冈崎片段的形成，同源重组和位点特异性重组的分子机制，DNA转座的生物学效应应用：DNA双螺旋模型对于解释遗传物质的功能、遗

18、传和变异的意义，影响DNA稳定性（Tm值）的因素（二）组蛋白和非组蛋白的特性，DNA的高级结构，DNA复制酶系，复制错误的纠正，转座子的结构特征（次重点）识记：组蛋白和非组蛋白的结构特征，A型、B型和Z型DNA的结构差异，原核生物DNA聚合酶的分类和特性比较，引起DNA损伤的因素，插入序列、复合转座子、反转录转座子的结构特点理解：超螺旋结构的形成，正超螺旋和负超螺旋的相互转换，（三）DNA复制的调控，真核生物复制酶系，转座子的分类（一般）识记：DNA复制的起点和方向，DNA复制培养条件对原核生物DNA复制的影响，真核生物DNA复制调控的不同层次，真核生物DNA聚合酶的分类的特性，原核生物和真核

19、生物中转座子的类型第三章 生物信息的传递（上）从DNA到RNA一、学习目的与要求本章要求学生了解生物信息如何从DNA传递到RNA，原核与真核生物转录及其mRNA的区别，理解转录的全部过程，重点掌握启动子的基本结构与功能，了解转录后修饰的主要过程和方法，重点理解加帽、加尾和内含子的剪接的原理与意义。二、考核知识点与考核目标（一）RNA转录过程，RNA聚合酶特性，RNA转录后加工，启动子与增强子，mRNA结构特点（重点）识记：转录的一般规律和过程，原核生物RNA聚合酶结构及各个亚基的作用，真核生物RNA聚合酶的分类、特性及其转录产物的差异，启动子和增强子的结构和作用特点，转录终止和抗终止理解：RN

20、A转录与DNA复制过程的差异，RNA转录后加工过程及其意义，原核生物与真核生物mRNA的特征比较（二）RNA聚合酶与启动子的结合，RNA生物学功能的多样性（次重点）识记：RNA行使的多种生物学功能理解：启动子结构改变对RNA转录效率的影响（三）RNA的拼接（一般）识记：前体mRNA中内含子与外显子交界序列的结构特征，内含子的剪切方式第四章 生物信息的传递（下）从RNA到蛋白质一、学习目的与要求本章要求学生了解生物信息从RNA传递到蛋白质的过程和原理，理解与掌握遗传密码的构成和性质、tRNA的二级结构与反密码子、核糖体的组成与功能。重点理解并掌握蛋白质生物合成过程，了解信号肽及其在翻译运转同步机

21、制中的作用。二、考核知识点与考核目标（一）蛋白质翻译过程，参与蛋白质合成的元件（重点）识记：三联体遗传密码的概念，遗传密码的特性，tRNA的结构及其在蛋白质生物合成中的作用，核糖体的结构及其在蛋白质生物合成中的作用理解：蛋白质翻译的步骤，真核与原核生物翻译起始的区别（二）蛋白质转运机制（次重点）识记：翻译转运同步机制，信号肽结构特点及其生物学意义，翻译后的转运机制，核定位蛋白的转运机制，蛋白质的降解（三）蛋白质前体的加工，蛋白质合成抑制剂（一般）识记：新生肽链N端fMet或Met的切除，二硫键的形成，特定氨基酸的修饰，非功能片断的切除，抗生素抑制蛋白质合成的作用机理第五章 分子生物学研究方法一

22、、学习目的与要求本章要求学生了解分子生物学目前常用的基本研究方法。理解并掌握核酸的凝胶电泳，核酸的分子杂交、PCR技术、DNA重组技术、DNA指纹技术操作过程。二、考核知识点与考核目标（一）DNA操作技术，重组DNA中常用的工具酶（重点）识记：分子克隆的概念和过程，凝胶电泳的工作原理和应用，分子杂交的实验流程和分类，限制性内切酶的类别和应用，DNA连接酶和逆转录酶概念和应用，DNase I足迹实验，凝胶阻滞实验理解：双脱氧法测序的工作流程和原理，聚合酶链式反应（PCR技术）的工作流程、原理和应用应用：DNA重组技术对于基础研究和生产实践的意义（二）基因的分离和鉴定（次重点）识记：基因克隆的主要

23、载体系统，表达载体应具备的基本特点，基因组文库的概念和构建方法，cDNA文库的概念和构建方法，目的基因的筛选方法理解：基因组文库和cDNA文库的差异应用：发现和分离新基因的流程（三）分子克隆技术（一般）识记：基因定点诱变，cDNA差示分析法，酵母双杂交系统，DNA芯片技术第六章 基因的表达与调控（上）原核基因表达调控模式一、学习目的与要求本章要求学生掌握与基因表达相关的一些基本概念、基因调控的水平、原核基因调控机制的类型与特点、乳糖操纵子与负控诱导系统、色氨酸操纵子与负控诱导系统、原核生物转录后的调控等方面的内容，了解半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子以及阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答。

24、二、考核知识点与考核目标（一）基因表达调控的概念，原核基因表达调控的类型和特点，转录后调控模式（重点）识记：基因表达的概念和意义，基因表达的时间特异性和空间特异性，组成性基因表达，诱导和阻遏表达，顺式作用元件和反式作用元件，SD序列，转录后调控模式理解：基因表达调控的层次，原核基因表达调控特点，乳糖操纵子与负控诱导系统，cAMPCAP正调控机制，色氨酸操纵子与弱化调节应用：运用乳糖操纵子的结构和其正、负调控机制解释细菌对葡萄糖和乳糖的利用机制（二）半乳糖操纵子和阿拉伯糖操纵子（次重点）识记：半乳糖操纵子的结构特点和调控模式，阿拉伯糖操纵子的结构特点和反馈调节理解：阿拉伯糖操纵子AraC蛋白的双

25、重作用（三）细菌的应急反应（一般）识记：应急反应的概念和生物学意义，鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）产生的机制，LexA阻遏蛋白的功能第七章 基因的表达与调控（下）真核基因表达调控的一般规律一、学习目的与要求本章要求学生在熟悉真核基因组的一般构造特点的基础上重点了解真核生物基因表达调控的特点、真核生物DNA水平上的基因表达调控、DNA甲基化与基因活性的调控、真核基因转录调控的顺式作用元件、反式作用因子的结构作用特点、反式作用因子DNA结合域的结构模式、真核基因转录调控的主要模式、翻译起始的调控等方面的内容。同时也要求学生了解反式作用因子转录活化结构域的结构模式、反式作用因子

26、的激活和激活后的反式作用因子与顺式元件的相互作用、真核基因转录后加工的多样性，并熟悉mRNA稳定性调节等方面的内容。二、考核知识点与考核目标（一）基因结构和转录调控原则（重要）识记：真核生物的基因结构与转录活性，基因家族、断裂基因、DNA甲基化，蛋白质的修饰与基因活化调节，顺式调控元件与反式作用因子、启动子、增强子，反式作用因子：螺旋转角螺旋、锌指、同源域、亮氨酸拉链、碱性螺旋环螺旋、转录激活结构域、酸性 螺旋、谷氨酰胺丰富区、脯氨酸丰富区、CAAT盒激活因子、TATA区结合蛋白、GC区结合因子，真核基因转录调控的主要模式：热激应答元件、糖皮质应答元件、金属应答元件理解：了解真核生物基因多级表

27、达调控：转录前水平、转录水平、转录后水平、翻译水平、翻译后水平，在各个水平的重要调控蛋白应用：基因工程操作中表达真核生物基因的原则（二）蛋白质磷酸化与基因表达，激素与基因表达（次重要）识记：蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程，蛋白激酶的种类与功能理解：蛋白质磷酸在细胞信号传导中的作用。（三）翻译调控和翻译后调控（一般）识记：蛋白质合成的起始，mRNA帽子结构的识别，mRNA稳定性的控制，蛋白质因子的修饰与翻译起始调控，翻译后调控：多肽的切割、多肽的有限水解、多肽的化学修饰、多肽的剪切第三部分  有关说明与实施要求一、考核的能力层次表述本大纲在考核目标中，按照识记、理解、应用三个能力层次规定

28、其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。二、教材1、 指定教材：现代分子生物学（第二版），朱玉贤、李毅编著，高等教育出版社，2002年。2、 辅导用书：现代分子生物学辅导与习题集（第二版），戴余军、母昌云、盛继群编著，中国科

29、学技术大学出版社，2006年3、 参考教材：基础分子生物学，郑用琏编著，高等教育出版社，2007年分子生物学，杨歧生编著，浙江大学出版社，2004年三、自学方法指导1、 在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。2、 阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。3、 在学习过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。4、 完成课后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，