生物制药工艺学习题

1、生物制药工艺学 名词解释1、 药物 Medicine(remedy)：用于预防、治疗或诊断疾病或调节机体生理功能、促进机体康复保健的物质，有4大类：预防药、治疗药、诊断药和康复保健药。2、 生物药物（biopharmaceutics）：是以生物体、生物组织或其成份为原料（包括组织、细胞、细胞器、细胞成分、代谢、排泄物）综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物3、 基因药物（gene medicine）： 是以基因物质（RNA或DNA及其衍生物）作为治疗的物质基础，包括基因治疗用的重组目的DNA片段、重组疫苗、反义药物和核酶等。4、 反义药物： 是以人工合成的十至几十个反义寡

2、核苷酸序列，它能与模板DNA或mRNA互补形成稳定的双链结构，抑制靶基因的转录和mRNA翻译，从而达到抗肿瘤和抗病毒作用。5、 生物制品（biologics）： 是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。6、 RNA干涉（RNAi，RNA interference）：是指在生物体细胞内，dsRNA引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程。7、 siRNA (small interfering RNA) ： 是一种小RNA分子（21-25核苷酸），由Dice

3、r（RNAase 家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。siRNA是siRISC (RNA-induced silencing complex由核酸内切酶、核酸外切酶、解旋酶等构成，作用是对靶mRNA进行识别和切割）的主要成员，激发与之互补的目标mRNA的沉默。1、酶工程（enzyme engineering）：是从应用目的出发，研究酶和应用酶的特异催化功能，并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术。2、固定化酶（immobilized enzyme）： 是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂，酶经固定化以后稳定性有所提高，而且可以反复使用，并能实现反

4、应连续化、自动化，简化产品的纯化工艺。3、原生质体融合：用脱壁酶处理将微生物细胞壁去除，制成原生质，再用聚乙二醇（PEG）促进原生质体发生融合，从而获得融合子的技术。4、杂交育种：杂交育种一般指将两个基因型不同的菌株通过接合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌株。杂交后的杂种不仅能克服原有菌种活力衰退的趋势，而且，杂交育种使得遗传物质重新组合，扩大了变异范围，改善了产品的质量和产量。5、诱变育种：诱变育种是指有意识地将生物体暴露于物理的、化学的或生物的一种或多种诱变因子下，促使生物体发生突变，进而从突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。6、感受态细胞：在分子克隆过程中，宿主细

5、胞需经过人工处理成能吸收重组DNA分子的敏感细胞才能用于转化，此时的细胞称为感受态细胞。7、原代细胞： 是直接取自动物组织器官，经过分散、消化制得的细胞悬液。8、二倍体细胞系：原代细胞经过传代、筛选、克隆，从而由多种细胞成分的组织中挑选强化具有一定特性的细胞株，其特点是：1）染色体组织仍然是2n的模型；2）具有明显贴壁依赖和接触抑制特性；3）具有有限的增殖能力；4）无致癌性。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. Ks盐析：在一定的pH和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作Ks盐析法

6、。Ks盐析法多用于提取液的前期分离工作。3盐析：在一定离子强度下仅改变pH和温度进行盐析，称作盐析法。在分离的后期阶段，为了求得较好的分辨率，或者为了达到结晶的目的，有时应用盐析法。盐析法由于溶质溶解度变化缓慢且变化幅度小，沉淀分辨率比KS盐析法好。4亲和沉淀: 利用亲和反应原理，将配基与可溶性的载体偶联后形成载体-配基复合物（亲和沉淀剂），该复合物可选择性地与蛋白质结合，在一定条件下沉淀出来。1、吸附法(adsorption method)：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的

7、的方法。2大网格高聚物吸附剂（macroreticular adsorbent）：在合成树脂时，加入一种惰性组分，它不参与聚合反应，但能和单体互溶，称为致孔剂。待网络骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或水洗蒸馏的方法将致孔剂去掉，就留下了不受外界条件影响的永久孔隙，其孔径远大于24nm，可达到100nm甚至1000nm以上，故称“大孔”。与大孔网状离子交换树脂相比，它不含离子交换树脂的功能团，仅保留了多孔的骨架，其性质与活性炭、硅胶等吸附剂相似，称为大孔网状聚合物吸附剂。1、亲和反胶团萃取（Affinity-based resersed micellar extraction）：是指在反胶

8、团相中除通常的表面活性剂（如AOT）以外，添加另一种亲水头部为目标分子的亲和配基的助表面活性剂，通过亲和配基与目标分子的亲和结合作用，促进目标产物在反胶团相的分配，提高目标产物的分配系数和反胶团萃取分离的选择性。2、亲和膜：利用亲和配基修饰微滤膜为亲和吸附介质亲和纯化目标蛋白质，是固定床亲和层析的变型。将一张微滤膜比喻为一个固定床，则膜厚即为床层高度.优点是传质阻力小，达到吸附平衡的时间短，配基利用率高；压降小，流速快，设备体积小，配基用量低。3、二次作用亲和沉淀（secondary-effect affinity precipitation）：利用在物理场（如pH、离子强度、温度和添加金属离

9、子等）改变时溶解度下降、发生可逆性沉淀的水溶性聚合物为载体固定亲和配基，制备亲和沉淀介质。亲和介质结合目标分子后，通过改变物理场使介质与目标分子共同沉淀的方法成为二次作用亲和沉淀。4、亲和萃取：利用聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）或聚乙二醇/无机盐等双水相系统萃取分离蛋白质等大生物分子，特别是胞内酶的双水相萃取法。利用偶联亲和配基的PEG为成相聚合物进行目标产物的双水相萃取，可在亲和配基的亲和结合作用下促进目标产物在PEG相（上相）的分配，提高目标产物的分配系数和选择性。5、亲和吸附剂：由载体及配基偶联构成，在亲和层析中起可逆结合的特异性物质称为配基（Ligand），与配基结合的层析介质称为

10、载体（Matrix）。 26、负洗脱：在双底物反应中，与配基互补的酶的亲和吸附，如果吸附取决于A物的存在与否，则洗脱液中除去A物时，吸附在配基上的互补分子也会洗脱下来，这种洗脱方法也称负洗脱。生物制药工艺学 问答题第一章1、 基因重组药物与基因药物有什么区别？答：基因重组药物是指应用重组DNA技术（包括基因工程技术和蛋白质工程技术）制造的重组多肽、蛋白质类药物和疫苗、单克隆抗体与细胞因子等，药物的化学成分属于多肽或蛋白质；基因药物是以基因物质（RNA或DNA及其衍生物）作为治疗的物质基础，包括基因治疗用的重组目的DNA片段、重组疫苗、反义药物和核酶等，药物的化学成分为核酸或其衍生物。2、 生物

11、药物有那些作用特点？答：1）药理学特性有：药理活性高；治疗针对性强；毒副作用较少，营养价值高；生理副作用常有发生等。2）理化特性有：生物材料中的有效物质含量低，杂质种类多且含量相对较高；生物活性物质组成结构复杂，稳定性差；生物材料易染菌，腐败；生物药物制剂有特殊要求。3、基因工程药物主要有哪几类？试举例说明。答：基因工程药物是指应用基因工程或蛋白质工程技术制造的重组活性多肽、蛋白质及其修饰物，包括：1）重组细胞因子类：如干扰素（IFN）、白介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）；2）重组生长因子类：如表皮生长因子（EGF）、神经生长因子（NGF），以及促进造血系统的生长因子：如促红细胞生成素（E

12、PO）、集落刺激因子等（CSF）；3）重组多肽与蛋白质类激素：如重组人胰岛素（rhInsulin）、重组人生长激素等（rhGH）；4）心血管病治疗剂及酶制剂：如水蛭素、tPA（组织纤溶酶原激活物）、天冬酰胺酶、超氧化物歧化酶（SOD）等。5）重组疫苗及单抗制品：如重组乙肝表面抗原疫苗（酵母）、肿瘤疫苗等。第二章 生物制药工艺技术基础1、生物药物分离制备的基本特点有哪些？答：1）生物材料组成非常复杂；2）有些化合物在生物材料中含量极微；3）生物活性成分离开生物体后，易变性破坏，因而须注意保护其生理活性；4）生物制药中的分离方法常带有很大的经验成分；5）生物制药中的分离方法多采用温和的“多阶式”方

13、法进行；6）生物产品最后均一性的证明与化学上纯度的概念不完全相同。2、 简述单克隆抗体（monoclonal antibody）的制备原理。答：B细胞群受抗原刺激后能产生针对抗原决定簇的特异性抗体，一个集体可产生多达100万种特异性不同的抗体，但一个B细胞却只能分泌一种特异性抗体。将B细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合后，用有限稀释法把产生不同抗体的杂交瘤细胞分开，挑选出单个杂交瘤细胞，每个杂交瘤细胞只分泌一种特异性抗体。培养单个杂交瘤细胞，使之无性繁殖形成细胞集落（称之为克隆），同一个克隆的杂交瘤基因相同，合成并分泌的特异性抗体质地均一，这种抗体称为单克隆抗体。3、 简述生物大分子物质分离纯化的主要原

14、理。答： 生物大分子分离纯化的主要原理是：1）根据分子形状和大小不同进行分离，如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等； 3 生物药物概述2）根据分子电离性质（带电性）差异进行分离，如离子交换法、电泳法、等电聚焦法；3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分离，如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等；4）根据物质吸附性质的不同进行分离，如选择性吸附与吸附层析等；5）根据配体特异性进行分离，如亲和层析法等。第五章 沉淀法（答案）1.什么是盐析作用？盐析的原理是什么？答：盐析作用：向蛋白质溶液中逐渐加入中性盐，在高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小，发生了盐析作用。产生

15、盐析作用的一个原因是由于盐离子与蛋白质表面具相反电性的离子基团结合，形成离子对，因此盐离子部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间电排斥作用减弱而能相互靠拢，聚集起来。盐析作用的另一个原因是由于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。2.如何选择盐析所用中性盐？（1）盐析作用要强。一般来说多价阴离子的盐析作用强，有时多价阳离子反而使盐析作用降低。（2）盐析用盐要有足够大的溶解度，且溶解度受温度影响应尽可能小。这样便于获得高浓度盐溶液，有利于操作，尤其是在较低温度下的操作，不致造成盐结晶析出，影响盐析效果。（3）盐析

16、用盐在生物学上是惰性的，不致影响蛋白质等生物分子的活性，最好不引入给分离或测定带来麻烦的杂质。（4）来源丰富、经济。3.有机溶剂沉淀的原理是什么？答：亲水性有机溶剂加入溶液后降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀；水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集。4.有机溶剂沉淀影响沉淀效果的因素有那些？答： （1）有机溶剂种类及用量（2）pH的影响（3）温度无机盐的含量（4）某些金属离子的助沉淀作用(5)样品浓度第六章 吸附分离法（答案）四、问答题1、简述吸附法的定义和特点。吸附法(adsorpt

17、ion method)指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。吸附法具有下列特点：(1)设备简单、操作简便、价廉、安全。(2)少用或不用有机溶剂，吸附与洗脱过程中pH变化小，较少引起生物活性物质的变性失活。(3)天然吸附剂(特别是无机吸附剂)的吸附性能和吸附条件较难控制，吸附选择性差，收率不高，难以连续操作。2、影响吸附的因素有哪些？吸附剂的特性：吸附现象在界面发生，因此吸附剂比表面积愈大，吸附量愈多。通过活化的方法也可增加吸附剂的吸附容量。另外还要求吸附剂的机械强度好，吸附

18、速度快吸附物的性质：能使表面张力降低的物质，易为表面所吸附；一般极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质；溶质从较易溶解的溶剂中被吸附时，吸附量较少；对于同系列物质，吸附量的变化是有规则的；吸附物若能与溶剂形成氢键，则吸附物极易溶于溶剂之中。吸附条件：温度：吸附热越大，温度对吸附的影响越大；PH值：溶液的pH值溶液pH值可控制吸附剂或吸附物解离情况，进而影响吸附量，对蛋白质或酶类等两性物质，一般在等电点附近吸附量最大；盐浓度；溶剂的影响。吸附物浓度与吸附剂用量：一般情况下吸附物浓度大时，吸附量也大。第九章 亲和纯化技术（答案）1、亲和层析的原理是什么？主要特点是什么？答：亲和层析

19、的设计和过程大致分为以下三步：1）配基固定化：选择合适的配基与不溶性的支撑载体偶链，或共价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酶或其他生物活性物质，杂质与层析介质间没有亲和作用，故不能被吸附而被洗涤去除；3）样品解析：选择适宜的条件使被吸附的亲和介质上的酶或其他生物活性物质解析下柱。亲和层析技术的最大优点在于，利用它从提取液中经过一次简单的处理便可得到所需的高纯度活性物质。此外亲和层析还有对设备要求不高、操作简便、适用范围广、特异性强、分离速度快、分离效果好、分离条件温和等优点：其主要缺点是亲和吸附剂通用性较差，故要分离一种物质差不多都得重新制备专用的吸附剂。另外由于洗脱条件较苛刻，须很好地控制洗脱条件，以避免生物活性物质的变性失活。2、对亲和层析的公式 LVe=1+0 进行说明。设 KL=10-7，求L0 （6分） V0KLVe为洗脱体积（1分）； V0固定相（柱床）体积（1分