生物制药工艺学习题及答案

生物制药工艺学习题及答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.生物药物生物药物是指利用生物体、生物组织或细胞及其代谢产物，采用生物学、生物化学等现代生物技术制备的，用于预防、诊断和治疗疾病的制品，包括基因工程药物、单克隆抗体、疫苗、血液制品和细胞因子等。2.比活力比活力是指单位质量蛋白质中所含某种活性物质的活力单位数，单位为U/mg。它反映蛋白质样品中目标活性物质的纯度，比活力越高，纯度越高。3.亲和层析亲和层析是利用生物大分子与配基之间特异性、可逆性结合而建立的层析分离技术。将配基固定于层析介质上，目标物质被选择性吸附，洗去杂质后再通过改变pH、离子强度或加入竞争性洗脱剂等条件，将目标物质特异性地洗脱下来。4.包涵体包涵体是外源基因在大肠杆菌等宿主细胞中高表达时，新生肽链错误折叠形成的无定形、不溶性蛋白质聚集体。包涵体需经变性溶解和复性处理，才能获得具有天然构象和生物学活性的蛋白质。5.中试放大中试放大是将实验室研究成果放大到中试规模（通常为工业规模的1/10至1/100）进行工艺验证与优化的过程，用于考察工艺参数在放大条件下的稳定性、确定操作规范，为工业化生产设计提供依据。二、单项选择题（每题1分，共15分）1.下列不属于生物药物显著特点的是？A.药理活性高，作用专一B.稳定性好，耐热、耐酸碱C.分子量大，结构复杂D.易受微生物污染和酶降解答案：B解析：生物药物普遍稳定性差，对热、酸、碱、酶等因素敏感，通常需要低温保存和严格的无菌操作。2.目前用于生产重组蛋白药物的首选原核表达系统是？A.枯草芽孢杆菌B.大肠杆菌C.酿酒酵母D.毕赤酵母答案：B3.质粒载体中用于筛选含重组质粒细菌的标记通常是？A.复制起点B.抗生素抗性基因C.启动子D.终止子答案：B4.动物细胞培养中，常用二氧化碳培养箱的二氧化碳浓度通常维持在？A.0%B.5%左右C.20%左右D.50%左右答案：B解析：二氧化碳与培养基中的碳酸氢钠构成缓冲体系，维持培养液pH在适宜范围，常用浓度为5%。5.下列哪种层析方法主要依据分子大小差异进行分离？A.离子交换层析B.凝胶过滤层析C.亲和层析D.疏水相互作用层析答案：B6.包涵体蛋白复性前需先进行？A.超滤浓缩B.变性溶解C.脱盐处理D.冷冻干燥答案：B解析：包涵体为不溶性聚集体，需先用高浓度尿素、盐酸胍等变性剂溶解，再通过去除变性剂使蛋白质重新折叠复性。7.下列哪种方法不能有效去除热原（内毒素）？A.干热灭菌法（250℃）B.超滤法C.阴离子交换层析D.普通高压蒸汽灭菌法（121℃）答案：D解析：内毒素耐热性强，常规121℃湿热灭菌不能使其破坏或去除，需采用干热、超滤、活性炭吸附或离子交换层析等方法。8.以下哪类疫苗属于减毒活疫苗？A.乙肝疫苗B.卡介苗C.百白破疫苗D.流感裂解疫苗答案：B9.单克隆抗体药物利妥昔单抗的靶点是？A.HER2B.CD20C.TNF-αD.EGFR答案：B10.生物制品生产中，对血浆等生物材料进行病毒灭活的常用有效方法是？A.巴氏消毒法B.有机溶剂/去污剂法（S/D法）C.微波法D.紫外线照射法答案：B11.下列哪项不属于基因工程药物下游纯化的常用技术？A.层析B.超滤C.盐析D.精馏答案：D解析：精馏是利用组分挥发性差异进行分离的化工单元操作，不适用于蛋白质等生物大分子的分离纯化。12.动物细胞培养基中，谷氨酰胺的主要作用是？A.提供碳源B.提供氮源和能源，参与核苷酸合成C.调节渗透压D.作为缓冲剂答案：B13.固定金属离子亲和层析（IMAC）中常用的蛋白标签是？A.GSTB.His-tag（组氨酸标签）C.MBPD.FLAG答案：B14.下列关于生物反应器（发酵罐）的说法，错误的是？A.需配备搅拌、通气、温度、pH等控制系统B.可实现无菌操作C.只能用于微生物发酵，不能用于动物细胞培养D.可进行大规模放大培养答案：C解析：生物反应器同样广泛应用于动物细胞大规模培养，如搅拌式反应器、气升式反应器等。15.生物制品无菌检查应在什么条件下进行？A.普通环境B.洁净度B级背景下的A级层流区C.负压实验室D.干燥箱内答案：B三、多项选择题（每题2分，共10分）1.下列属于生物药物类型的有？A.基因工程细胞因子B.单克隆抗体C.化学合成的小分子阿司匹林D.重组疫苗E.血液制品答案：ABDE解析：阿司匹林为化学合成小分子药物，不属于生物药物。2.用于动物细胞大规模培养的方式包括？A.悬浮培养B.微载体培养C.中空纤维培养D.固定床培养E.固体发酵答案：ABCD解析：固体发酵主要用于微生物培养，不适用于动物细胞大规模培养。3.蛋白质分离纯化过程中，常采用的层析方法有？A.离子交换层析B.凝胶过滤层析C.亲和层析D.气相层析E.疏水相互作用层析答案：ABCE解析：气相层析适用于挥发性小分子分析，不用于蛋白质纯化。4.下列属于生物药物质量控制项目的包括？A.纯度B.生物活性C.分子量D.安全性（热原、无菌）E.蛋白质含量答案：ABCDE5.大肠杆菌作为重组蛋白表达系统的优点包括？A.遗传背景清楚B.培养成本低，周期短C.易于进行高密度发酵D.具有完全的糖基化修饰能力E.表达产物易纯化（胞外分泌）答案：ABC解析：大肠杆菌缺乏糖基化修饰系统；多数重组蛋白以胞内可溶形式或包涵体形式存在，很少分泌到胞外。四、填空题（每空1分，共15分）1.基因工程药物生产中，目的基因获得后，需先（1）____构建重组载体，再导入宿主细胞，经（2）____获得稳定表达目标蛋白的工程细胞株。2.大肠杆菌是常用的原核表达宿主，其表达产物容易形成（3）____，需经变性溶解后进行（4）____以恢复天然构象和生物活性。3.蛋白质分离纯化中，按分子大小分离的层析方法是（5）____；按电荷差异分离的方法是（6）____；按特异性亲和作用分离的方法是（7）____。4.动物细胞培养基中，（8）____是主要的碳源和能源物质，（9）____是重要的氨基酸和氮源，此外还需添加（10）____或血清替代物以支持细胞生长。5.单克隆抗体是由单一（11）____细胞克隆产生的均一抗体，一个完整IgG分子由（12）____条重链和（13）____条轻链组成。6.凝胶过滤层析中，分子量大的组分（14）____流出，分子量小的组分（15）____流出。答案：（1）构建重组载体；（2）筛选；（3）包涵体；（4）复性；（5）凝胶过滤层析；（6）离子交换层析；（7）亲和层析；（8）葡萄糖；（9）谷氨酰胺；（10）血清；（11）杂交瘤；（12）2；（13）2；（14）先；（15）后。五、判断题（每题1分，共10分）1.生物药物稳定性较好，可在常温下长期保存。答案：错误解析：生物药物多不稳定，对温度、pH、酶等因素敏感，通常需低温或冻干保存。2.包涵体是外源蛋白在大肠杆菌中正确折叠形成的活性结构。答案：错误解析：包涵体是错误折叠形成的无定形不溶性聚集体，无生物活性。3.亲和层析具有很高的选择性，纯化倍数通常较大。答案：正确4.所有疫苗均为预防性生物制品。答案：错误解析：还存在治疗性疫苗，如治疗性乙肝疫苗、肿瘤疫苗等。5.超滤不仅可用于蛋白质浓缩，还可用于去除热原。答案：正确6.发酵培养过程中，微生物不断消耗营养物质并产生代谢产物，因此需对pH进行在线监测和调节。答案：正确7.CHO细胞因能进行类人源糖基化修饰，被广泛用于重组抗体药物的生产。答案：正确8.除菌过滤可以完全替代灭菌操作用于所有生物制品。答案：错误解析：除菌过滤不能保证绝对无菌，也不能去除病毒和支原体，对热稳定产品仍应优先采用终端灭菌工艺。9.生物药物只需进行纯度检验，无需进行安全性检验。答案：错误解析：生物药物必须进行无菌、热原、病毒清除验证等安全性检验。10.单克隆抗体药物通过与特定抗原或靶点结合发挥治疗作用，属于生物药物。答案：正确六、简答题（每题5分，共15分）1.简述基因工程药物的基本生产流程。答案：基因工程药物的基本生产流程包括：目的基因的获得与克隆；表达载体的构建；将重组载体导入宿主细胞（如大肠杆菌、酵母、CHO细胞）并筛选获得高表达工程细胞株；通过发酵或细胞培养进行规模化生产；下游分离纯化，包括细胞破碎、固液分离、层析纯化、超滤浓缩与换液等；制剂制备；质量控制与检验。2.简述亲和层析的基本原理及常用的蛋白纯化标签。答案：亲和层析利用固定相上连接的配基与目标蛋白之间特异性、可逆的亲和结合，使目标蛋白被选择性吸附，而其他杂蛋白流穿；随后通过改变洗脱条件（如降低pH、增加离子强度或加入竞争性配体），将目标蛋白特异性地洗脱下来，实现高效纯化。常用标签包括His-tag（与Ni²⁺螯合介质结合）、GST标签、MBP标签和FLAG标签等。3.简述生物药物质量控制的主要内容。答案：生物药物质量控制的主要内容包括：纯度分析（如SDS、HPLC、毛细管电泳）；蛋白质含量测定；分子量测定（如质谱法）；生物活性（效价）测定；理化性质分析（如pH、等电点、糖基化分析）；杂质检测（宿主蛋白残留、宿主DNA残留、内毒素等）；安全性检验（无菌检查、热原检查、病毒清除验证）；稳定性考察等。七、计算题（10分）1.某重组蛋白纯化过程中，细胞破碎液经离心后测得总蛋白为5000mg，目标蛋白总活力为1.0×106(1)纯化前样品的比活力；(2)纯化后样品的比活力；(3)目标蛋白的活力回收率；(4)纯化倍数。答案：(1)纯化前比活力：纯化前比活力(2)纯化后比活力：纯化后比活力(3)活力回收率：回收率(4)纯化倍数：纯化倍数解析：比活力表示单位质量蛋白质中所含目标蛋白的活力，是评价纯化程度的核心指标。亲和层析后比活力由200U/mg升至4000U/mg，纯化20倍；活力回收率80%，说明纯化过程中目标蛋白损失较小。八、论述题（10分）1.以单克隆抗体药物为例，论述其生产工艺流程及质量控制要点。答案：单克隆抗体药物的生产工艺通常分为上游工艺、下游工艺和制剂工艺三大部分。（1）上游工艺（细胞株构建与细胞培养）首先通过杂交瘤技术或重组DNA技术获得能稳定表达目标抗体的工程细胞株，目前生产上最常用CHO细胞。将细胞株经种子扩增后，转入生物反应器进行大规模悬浮培养，培养过程中需严格控制温度、pH、溶解氧、搅拌转速和营养物浓度等参数。常用的培养模式有批次培养、流加培养和灌流培养等。（2）下游工艺（分离纯化）培养液收获后，先通过离心或深层过滤进行固液分离，获得含有抗体的上清液。纯化通常采用平台化工艺：第一步用ProteinA亲和层析捕获抗体，再依次经过阴离子交换层析、阳离子交换层析和疏水相互作用层析去除宿主蛋白、DNA和聚集体等杂质。在纯化过程中还需设置低pH孵育等病毒灭活步骤，以及纳米膜过滤等病毒去除步骤，最后通过超滤/渗滤进行浓缩和换液，配制成制剂原液。（3）制剂工艺根据剂型需要加入辅料，经无菌过滤后灌装，可采用西林瓶液体剂型或冻干粉针剂型。制剂过程必须全程符合无菌工艺要求。（4）质量控制要点单抗药物的质量控制包括：①纯度和聚集体检测，常用SDS、分子排阻高效液相色谱（SEC-HPLC）和毛细管电泳；②电荷变体和糖基化分析，采用离子交换层析、CEX-HPLC和质谱法，糖基化直接影响抗体的效应功