生物制药复习笔记

第一章生物制药概述

1.生物制药技术包括哪些？

＞发酵工程制药

＞酶工程制药

＞基因工程制药

＞细胞工程制药

＞蛋白质工程制药

2.什么是生物药物？

＞利用生物体、生物组织、细胞、体液及代谢产物等

＞综合应用多门学科（微生物学、分子生物学、生物技术、生化分离技术等）

的原理和方法

＞制造的一大类用于预防、诊断、治疗的药物

3.生物药物的分类

天然生化药物，微生物药物，基因工程药物，基因药物

第二章发酵工程制药技术基础

1.什么是菌种的衰退？衰退的原因是什么？常见的衰退现象有哪些？如何防

止菌种的衰退？

①菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变，出现某些原有优良生产性状

的劣化、遗传标记的丢失等现象

②原因：多次传代造成负突变数量增加，培养条件，诱变时出现不纯菌落

③衰退常见的表观现象：

＞菌落和细胞形态的改变

＞生长缓慢，产抱子越来越少

＞抵抗力、抗不良环境能力减弱等

＞合成产物能力下降

④如何防止：

＞纯种分离：平板划线法、涂布法、倾注法、单细胞挑取法等

＞通过寄主体内生长进行复壮：Bacillusthuringiensis（苏云金芽胞杆菌）的复

壮

＞淘汰已衰退的个体：采用比较激烈的理化条件进行处理，以杀死生命力较差

的已衰退个体

＞采用有效的菌种保藏方法。

2.菌种保藏的主要方法有哪些？

1）低温保藏法

方法：菌种管置4℃冰箱保藏，定时传代

原理：低温下，微生物代谢强度明显下降。

2）石蜡油低温保藏法

橡皮塞取代棉塞、加石蜡油。

3）干燥保藏法

将菌种置于土壤、细沙、滤纸、硅胶等干燥材料上保藏。如砂土管法，适用于放

线菌、芽抱菌和某些真菌保藏，保藏时间几至几十年。

4）真空冷冻干燥法

加有保护剂的菌悬液在冻结状态下予以真空干燥。

适用于各种微生物，便于大量保藏，菌种存活时间长，是目前最好的保藏方法。

5）液氮超低温保藏法

将菌种置于保护剂中，预冻后保存在液氮超低温冰箱中（-196C）。

适用于各种微生物的较理想的保藏方法。

3.什么是培养基？培养基的作用是什么？发酵培养基的主要成分有哪些

1）广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和

原料。

2）作用：满足菌体的生长，促进产物的形成

3）成分：所有发酵培养基都必须包括碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等。

4.微生物生长可分为哪几个阶段？

延迟期，对数期，稳定期，死亡期

第三章酶工程制药技术基础

1.酶的定义及其化学本质是什么？什么是核酶？

1）酶是生物体产生的一类具有催化活性的生物大分子

2）酶的化学本质：蛋白质、核酸

3）核酶是具有催化功能的RNA分子，是生物催化剂，可降解特异的mRNA序

列

2.酶具有哪些催化特性？

催化作用效率高，高对映体选择性，高区域选择性，酶催化多功能性，催化活性

的可调控性

3.固定化酶的优缺点及制备方法*

1）优点：多次使用，稳定性显著提高，可以装塔连续反应，简化产品纯化步骤,

提高产物质量，应用范围广

2）缺点：首次投入成本高，大分子底物较困难，大量载体的使用，产生环境问

题

3）制备方法;吸附法，包埋法，结合法，交联法

4.酶分子修饰的定义及其方法

1）定义：对酶在分子水平上用化学方法进行改造，即在体外将酶分子通过人工

的方法与一些化学基团（物质），特别是具有生物相容性的大分子进行共价

连接，从而改变酶的结构和性质的技术。

2）方法：

金属离子置换修饰

大分子结合修饰（共价/非共价）

肽链有限水解修饰

侧链基团修饰

氨基酸置换修饰

物理修饰

5.非水介质中酶催化反应的优点？*

＞有利于疏水性底物的反应

＞可提高酶的热稳定性

＞能催化在水中不能进行的反应

＞可改变反应平衡移动方向

＞可控制反应（立体）选择性

＞防止由水引起的副反应

＞酶和产物易于回收

＞可避免微生物污染

第四章基因工程制药技术基础

1.基因的定义

基因是一段具有特定功能和结构的连续的DNA序列，是编码蛋白质或RNA分

子遗传信息的基本遗传单位。

2.传统制药存在的问题及以基因工程技术生产药品的优点。

问题：

＞材料来源困难或制造技术问题而无法付诸应用

＞从动物脏器中提取出来，也因造价太高

＞由于免疫抗原等缘故，在使用上受到限制

优点：

＞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

＞利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质

＞内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可以通过基因工程

和蛋白质工程进行改造

3.基因工程制药的基本步骤*

＞上游阶段：分离目的基因、构建工程菌（细胞）、目的基因的表达

＞下游阶段：工程菌的大量培养，产品的分离纯化，质量控制

4.基因工程制药中常用的宿主细胞及其特点？

1）大肠杆菌

＞大肠杆菌中的表达不存在信号肽，故产品多为胞内产物，提取时需破碎细胞,

此时细胞质内其他蛋白也释放出来，因而造成提取困难

＞由于分泌能力不足，真核蛋白质常形成不溶性的包涵体，表达产物必须在下

游处理过程中经过变性和复性处理才能恢复其生物活性

＞在大肠杆菌中表达不存在翻译后修饰作用，故对蛋白质产物不能糖基化，因

止匕只适于表达不经糖基化等翻译后修饰仍具有生物功能的真核蛋白质，在

应用上受到一定的限制

＞由于翻译常从甲硫氨酸的AUG密码子开始，故目的蛋白质的N端常多余一

个甲硫氨酸残基，容易引起免疫反应

＞大肠杆菌会产生很难除去的内毒素，还会产生蛋白酶而破坏目的蛋白质

2）枯草芽抱杆菌

＞分泌能力强，可将蛋白质产物直接分泌到培养液中，不形成包涵体。该菌也

不能使蛋白质糖基化，另外由于它有很强的胞外蛋白酶，会对产物进行不同

程度的降解，因此，它的应用也受到限制

3）链霉菌

＞特点是不致病、使用安全，分泌能力强，可将表达产物直接分泌到培养液中，

具有糖基化能力，可做理想的受体菌

4）酵母：

＞繁殖迅速，可利用廉价培养基，而且没有毒性，基因工程操作与原核生物相

似，表达产物直接分泌到细胞外，简化了分离纯化工艺。表达产物能糖基化。

特别是某些在细菌系统中表达不良的真核基因，在酵母中表达良好

5）丝状真菌：

很强的分泌能力；能正确进行翻译后加工，包括肽剪切和糖基化；而且糖基化方

式与高等真核生物相似；丝状真菌（如曲霉）被确认是安全菌株，有成熟的发酵

和后处理工艺

6）哺乳动物细胞：

＞表达产物能分泌至胞外。产物是糖基化的，接近或类似于天然产物

＞但动物细胞生长慢，生产效率低，而且培养条件苛刻，费用高，培养液浓度

较稀

5.基因工程药物的质量控制

＞产品质量标准和用途对产品纯度、生物活性、比活的要求。包括允许的杂质

种类和最大允许含量，特殊杂质的种类和最大允许量，以及杂质对使用的影

响，产品剂型、贮存稳定性等

6.基因工程常用的工具酶有哪些？

＞限制性内切酶、连接酶、聚合酶和修饰酶

第五章细胞工程制药技术基础

1.什么是细胞全能性？

＞细胞发育成完整生物体的潜能

2.什么是原代细胞？

＞原代细胞：指从机体取出后立即培养的细胞；有人把培养的第1代与传至第

10代以内的细胞统称为原代细胞

3.单克隆抗体技术原理及生产

4.动物细胞大规模培养方法及其特点*

方法：

＞悬浮培养

＞贴壁培养

＞固定化培养

动物细胞培养的特性

＞细胞生长缓慢，容易受微生物污染，加抗生素

＞动物细胞无细胞壁，机械强度低，对环境适应能力差

＞需氧量少，且不耐受强力通风和搅拌

＞体外细胞在形态结构上与体内细胞有所差异

＞对营养要求高

＞体外培养生长时具有群体效应、接触抑制等

＞动物细胞培养一般需经历原代培养过程

5.哺乳动物细胞冷冻保存与解冻复苏的方法

＞先在4℃冰箱中放置30-60min,然后转入-20℃放置30min,再转入-80℃放

置16-18h,最后放置在液氮中长期保存

＞解冻过程要求快速完成，置于37℃水浴中，Imin内全部融化，待全部融化

后，在4℃左右离心去除冻存液,并用新鲜培养基清洗L2次,完全除去DMSO

等冷冻保护剂，培养

6.动物细胞制药的特点

＞动物细胞是活性蛋白质药物的理想表达系统

＞产品在临床应用上更安全

＞可解决天然活性产物原料不足的问题

＞可防治免疫反应

第六章生物制药工艺技术基础

1.常用的细胞破碎方法有哪几种？

＞机械法：组织捣碎机、匀浆器、研钵、球磨机、万能粉碎机、绞肉机、击碎

机、刨片机

＞物理法：反复冻融法，冷热交替法，超声波处理法，加压破碎法

＞生化法：自溶法，溶菌酶处理法

＞化学法：用稀酸、稀碱、浓盐、有机溶剂、表面活性剂处理细胞。

2.什么是蛋白质盐析作用？

＞利用不同的蛋白质在高浓度盐溶液中，溶解度不同程度的降低来进行分离纯

化。在低盐浓度下，溶解度随着盐浓度升高而增加，当盐浓度不断升高时，

不同蛋白质的溶解度又以不同程度下降并先后析出沉淀，称盐析作用

3.生物活性物质的提取方法有哪些？如何选择适宜的提取方法？

＞用盐水溶液提取

＞用表面活性剂提取

＞有机溶剂提取

＞超临界萃取

如何选择：

＞关键：针对生物材料和目的物的性质选择合适的溶剂系统与提取条件。

＞重点了解目的物与主要杂质在溶解度方面的差异以及它们的稳定性。

＞在提取过程中，尽量增加目的物的溶出度，尽可能减少杂质的溶出度，同时

重视生物材料及目的物在提取过程中的活性变化

4.生物制药中采用的分离纯化方法有什么特点？

＞生物材料组成复杂一一无固定操作方法可循

＞含量极微一一分离操作步骤多，不易获得高收率

＞活性成分离开生物体后，易变性，破坏一一分离进程必须十分小心

＞分离几乎都在溶液中进行一一按经验进行，严格控制

＞分离多采用温和的“多阶式”方式进行，即“逐级分离”

＞操作时间长，手续繁琐

＞生物产品最后均一性的评估，要采用多种方法

5.亲和层析的定义及其优缺点

＞利用生物大分子，如酶与底物、激素与受体、核酸的互补链间、多糖与蛋白

质复合体之间的特异亲和力而设计的层析技术。

＞优点：特异性强，分离速度快，效果好，条件温和。

＞缺点：通用性较差，洗脱条件要求苛刻。

6.生物药物常用的浓缩和干燥方法有哪些？

浓缩：

＞盐析浓缩

＞有机溶剂沉淀浓缩

＞葡聚糖凝胶(Sephadex)浓缩

＞透析浓缩法

＞超滤浓缩

＞真空减压蒸发

＞薄膜蒸发

干燥：

＞减压干燥，亦称真空干燥

＞喷雾干燥

＞真空冷冻干燥

第七章氨基酸药物

1.氨基酸主要有哪些生产方法？

＞水解法，发酵法，酶转化法，化学合成法

2.什么是必需氨基酸？

＞必需氨基酸一人和哺乳动物自身不能合成，需要由食物供应，称为必需氨基

酸

3.什么是热原？

＞主要是康兰氏阴性菌细胞壁的脂多糖，注入体内能引起发热反应

4.简述高丝氨酸缺陷型谷氨酸棒杆菌发酵产L-赖氨酸的机制？*

天冬氨酸激酶(AK)被赖氨酸及苏

氨酸协同反馈抑制

通过诱变处理，获得高丝氨酸缺在限量高丝氨酸的培养基中缺陷型

陷型突变菌株，该突变型不能产菌株能够正常生长，并且因为消除

了反馈抑制，突变型能过量生产L-

生苏氨酸。赖氨酸

5.氨基酸输液的定义，组成与要求

＞多种结晶L-氨基酸依特定比例混合制成的静脉内输注液称氨基酸输液

组成与要求：

＞所有氨基酸均为L-型。

＞必须含有8种必需氨基酸和两种半必需氨基酸。

＞必需氨基酸和非必需氨基酸应按一定比例。

＞有些氨基酸输液还需要加入糖类作添加剂（为了不使氨基酸转化为能量而被

消耗）。此外还可加入维生素、无机离子等，以补充能量，提高营养价值和氨

基酸利用率

＞

第八章抗生素

1.什么是抗是素？抗生素的分类及主要代表药物

＞抗生素是生物在其生命活动过程中产生的（或用化学、生物或生化方法所衍生

的），在低微浓度下能选择性地抑制他种生物机能的化学物质

＞以生物来源、作用对象、作用机制和化学结构进行分类

根据化学结构分为：

＞1.内酰胺类抗生素，包括青霉素类、头抱菌素类

＞2.氨基糖昔类抗生素，如链霉素、庆大霉素

＞3.大环内酯类抗生素，如红霉素、麦迪霉素

＞4.四环类抗生素，如四环素、土霉素

＞5.多肽类抗生素，如多粘菌素、杆菌肽

＞6.多烯类抗生素，如制霉菌素、万古霉素、球红霉素等

＞7.苯蜂基胺类抗生素，如氯霉素、甲碉氯霉素等

＞8.慈环类抗生素，有氯红霉素、阿霉素、正定霉素等

＞9.环桥类抗生素，如利福霉素、利福平等

＞10.除上述9类抗生素外，还有其他抗生素，如创新霉素等

2.医用抗生素的要求有哪些？

＞具有较大的差异毒力，即对人体组织和正常细胞只有轻微毒性而对某些致病

菌或突变肿瘤细胞有强大的毒害作用

＞能在人体内发挥抗菌性能，但不被人体中血液、脑脊液及其他组织成分所破

坏，同时不应大量与体内血清蛋白产生不可逆的结合

＞在给药后应较快地被吸收，并迅速分布至被感染的器官或组织中

＞致病菌在体内对该抗生素不易产生耐药性

＞不易引起过敏反应

＞具有较好的理化性质和稳定性，以利于提取、制备和贮藏

3.抗生素的合成方法主要有哪些？

＞生物合成

＞化学合成

＞直接提取

4.试述青霉素发酵的工艺路线、工艺要点及工艺控制*

＞工艺路线

工艺要点：

＞菌种：产黄青霉，工业发酵水平达85000U/ml以上。

＞种子制备：以产生丰富抱子和大量健壮菌丝体为目的。培养基以丰富碳源、

氮源为主。

＞培养基：碳源使用淀粉经水解的葡萄糖化液进行流加，氮源以有机氮源为主,

补加无机氮源。

＞为合成PG,加入前体苯乙酸或苯乙酰胺，但一次加入量不能大于0.1%,并

多次流加。

＞无机盐：包括硫、磷、钙、镁、钾等盐类。铁离子有毒害作用，需控制含量

在30ug/ml以下。

工艺控制；

＞加糖控制：通过加糖（补加葡萄糖）控制来促使青霉素的持续合成

＞补氮及加前体：补加（NH4）SO4、氨水和尿素，使发酵液氨氮控制在

0.01~0.05%o补前体，使残余苯乙酰胺浓度为0.05%~0.08%

＞pH控制：一般控制在6.4~6.6,pH不能超过7.0。用加葡萄糖来控制或加酸、

碱自动控制pH

＞温度控制：前期为25〜26℃,后期23℃,以减少后期青霉素的降解破坏

＞通气和搅拌：要求溶氧浓度大于30%饱和度。通气比（每分钟内单位体积发

酵液通入空气的体积）一般为1:0.8L/（L«min）

＞泡沫与消沫：加入“泡敌”来消沫。控制其用量并少量多次加入，尤其在发

酵前期不宜多加，否则，影响菌的呼吸代谢

第九章手性药物

1.什么是手性药物？'

＞手性药物是指分子结构中存在手性因素的药物

2.手性药物的制备方法及其特点*

制备方法：根据原料的不同，分为四大类

＞外消旋体拆分，对用一般的制备方法得到的外消旋体进行拆分，可获得单一

对映体。拆分法尽管操作烦琐，但一直是制备对映体纯异构体的重要方法之

一，在很多手性药物的生产中得到应用。

＞不对称合成，1）生物法，利用酶或生物细胞为催化剂不对称合成手性药物

或手性中间体。2）化学法，在手性试剂、手性催化剂或手性溶剂的作用下，

利用化学反应动力学和热力学的差异合成单一对映异构体

＞手性源合成，手性源合成指的是以廉价易得的天然或合成的手性源化合物为

原料，通过化学修饰方法将其转化为手性产物的方法。产物构型既可能保持,

也可能发生翻转或手性转移

＞提取法，在天然产物中，存在大量可直接作为药物的手性化合物，如生物碱、

维生素等。这些化合物可通过萃取、沉淀、层析、结晶等手段提取得到

3.用于手性药物制备的生物催化反应主要有哪些？

＞氧化反应

＞还原反应

＞水解反应及其逆反应

A裂合反应

4.生物催化的还原反应中可采用什么方法实现辅酶的再生？

＞目前，主要通过在反应过程中添加辅助性底物（底物偶联法）、利用两个平

行氧化还原酶系统（酶的偶联法）以及完整细胞还原体系等实现辅酶再生

5.对映异构体与非对映异构体的定义

＞互为镜像关系的立体异构体，称为对映异构体。对映异构体都有旋光性，其中

一个是左旋的，一个是右旋的.所以对映异构体又称为旋光异构体.

＞不成对映关系的构型异构体即为非对映异构体，简称非对映体

第十章核酸类药物及基因治疗

1.核酸类药物的分类及作用

＞反义核酸药物

＞短小干扰RNA（siRNA）

＞miRNA

2.RNA干扰的特点？

＞高度系列特异性

siRNA与靶基因严格碱基配对，只降解与其系列互补的单个内源基因的mRNA,

不影响其他无关基因的表达，从而保证了对目的基因的精确沉默

＞高效性

极少量dsRNA就能有效抑制靶基因的表达

＞可传播性和可遗传性

越过胞间屏障，实现胞间长距离传播，甚至传播至整个有机体，并可遗传

＞高稳定性

siRNA是3'端带有2个突出碱基dsR