生物制药思考题

第一章绪论

1.生物技术的定义与内容

生物技术是指应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。

生物技术内容：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等。

生物技术的一个主要目标就是生物物质的高效生产。

2.什么是生物药物？生物药物可分为哪些类型？

生物药物：利用生物体的初级或次级代谢产物、生物组织或整个生物体来生产用于预防、诊断或治疗疾病的医用品。

生物药物的分类（按来源与性质分类）

1. 天然生物药物：天然存在于动物、植物、微生物以及各种海洋生物等生物体内，直接通过提取、分离和纯化获得的有效的药理成分；

2. 重组药物：重组多肽、蛋白质

3. 基因药物：核酸类药物（基因治疗剂、基因疫苗、反义药物等）

4. 合成与半合成的生物药物

生物药物按功能与用途划分为：

1. 治疗药物

2. 预防药物（主要预防传染病，疫苗、类毒素）

3. 诊断药物（速度快、灵敏度高、特异性强）

3. 了解和熟悉一些常见的基因工程肽类药物。

细胞因子（cytokine）：细胞分泌的具有生物活性的小分子蛋白质的统称。在很多情况下，多种免疫细胞间的相互作用是通过细胞因子介导完成的。干扰素类(interferon，IFN)，白细胞介素类（interleukin，IL），集落刺激因子类（colony-stimulating facor, CSF)，表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF），神经生长因子（nerve growth factor，NGF ），肿瘤坏死因子类（tumor necrosis factor，TNF），红细胞生成素（erythropoietin，EPO），凝血因子VIII、IX。

激素:胰岛素(insulin)，生长激素（growth，GH），降钙素（calcitonin ），心钠素（atrial natriuretic factor, ANF ）。

药用酶及其他蛋白药物：链激酶（streptokinase,SK），尿激酶（urokinase），葡激酶（staphylokinase），组织型纤溶酶原激活剂（tissue-type plasminogen activator，t-PA ），超氧化物岐化酶（superoxide dismutases，SOD）。

第二章基因工程制药

1、写出基因工程的基本要素及制备基因工程药物的基本过程。

基因工程基本要素：工具酶，目的基因，载体，宿主

制备基因工程药物的基本过程

2、列出4种获取目的基因的方式。

1、构建基因文库。适合于无内含子的原核生物。

2、构建cDNA文库。适合于真核生物基因克隆。

3、PCR方式。

4、化学合成。已知基因或蛋白质全长序列，合成短的寡核苷酸片断，拼接为长的DNA片断，再用连接酶连接成完整基因。

3、了解常用的外源基因表达系统。

1、原核表达体系

（1）大肠杆菌：目前采用最多的原核表达体系。

（2）枯草芽孢杆菌

（3）链霉菌

2、真核表达系统

（1）酵母

（2）丝状真菌。近年来在30种以上丝状真菌中建立了DNA转化体系。

（3）昆虫细胞表达体系。以昆虫细胞为表达宿主。

（4）哺乳动物细胞表达系统

4、写出大肠杆菌表达系统的优势和缺点。

大肠杆菌：目前采用最多的原核表达体系。革兰氏阴性菌

优势：遗传背景清楚，基因组序列已确定；生长迅速，平均20~30min繁殖一代；易于培养，生产成本低，适合大规模培养；外源基因表达水平高，可达总蛋白的5~30％以上；有大量可供选择利用的克隆和高效表达载体。

缺点：缺乏翻译后加工修饰系统，缺少糖基化功能；没有有效释放蛋白到培养基中的分泌机制；表达的外源蛋白多形成包涵体，蛋白的复性较困难；翻译目的蛋白N端常多一个甲硫氨酸残基（AUG编码）。

5、写出融合表达优点和缺点。

融合表达具有多方面的优点：

1、能使外源基因得到有效转译，防止包涵体的形成，促进蛋白质的正确折叠，限制蛋白酶

解，利于检测与纯化。

2、成功应用的融合担体蛋白：谷胱甘肽S-转移酶（GST）、麦芽糖结合蛋白（MBP）以及硫氧还蛋白（Trx）等。

3、融合表达一般都有方便的纯化方法（GST 融合蛋白可采用谷胱甘肽-sepharose亲和柱进行纯化，带组氨酸标签的融合蛋白采用金属螯合层析纯化）。

缺点：对融合蛋白进行位点特异性裂解。

6、质粒不稳定有哪两类？

1、分裂不稳定性：工程菌分裂时出现一定比例不含质粒的子代菌。

相关因素：（1）质粒的丢失率（宿主菌、质粒特性和培养条件）；

（2）含质粒菌与不含质粒菌的生长速度差异

2、结构不稳定：DNA从质粒上丢失、质粒上序列发生重排等。

7、画出基因工程药物分离纯化的流程。

8、什么是包含体？包含体形成的原因是什么？包含体表达的优点和缺点是什么？常用哪些试剂溶解包含体？包含体复性的方式有哪些？

包含体（Inclusion Body）：外源基因在大肠杆菌中高水平表达时通常形成的一种由目的蛋白构成的不溶的、无活性的蛋白聚集体。

包含体表达的优点：表达量高；密度高（1.2-1.4g/mL之间），容易分离；抗蛋白酶；对宿主毒性小。

包含体复性方法：稀释复性；透析复性；层析复性。

影响复性的操作参数：蛋白浓度、温度、pH、离子强度。

提高蛋白复性率的策略：复性添加剂如PEG、表面活性剂；分子伴侣

常用半胱氨酸之间形成二硫键方法：

1. 空气氧化法。在碱性条件下通空气，氧化时可以加入二价铜离子加快反应速度，能够取