生物技术制药复习资料(熊宗贵)

第二章生物药物概论

一、生物药物生产原料选择的主要原则、生物药物的特性及种类。

主要原则：有效成分含量高，原料新鲜；来源丰富，易得；原料产地较近；杂质含量少；原料成本低；易提取。

特性：（1）药理学特性：治疗的针对性强；药理学活性高；毒副作用小，营养价值高；生理副作用常有发生。

（2）生产、制备中的特殊性：原料中的有效物质含量低；稳定性差；易腐败；注射用药有特殊要求。

（3）检验上的特殊性：要有理化检验指标，和生物活性检验指标。

分类：

按药物化学本质和化学特性分类：（1）氨基酸及基衍生物类（2）多肽和蛋白质类（3）酶和辅酶类（4）核酸及其降解物和衍生物类（5）糖类（6）脂类（7）细胞生长因子类（8）生物制品类（9）小动物制剂（10）动物器官或组织制剂。

按原料来源分类：（1）人体组织（2）动物组织（3）植物组织（4）微生物（5）海洋生物来源的药物。

按生理功能和用途分类：（1）治疗药物（2）预防药物（3）诊断药物（4）其他。

二、生物药物提取分离制备方法的工艺过程。在对生物药物进行提取操作时，选择提取试剂需注意的问题。

工艺流程：1、生物药物原料的选择、预处理与保存（保存方法： 冷冻法，-40℃；②有机溶剂脱水法；③防腐剂保鲜，多用于液体）。

2、生物药物的提取：（1）生物组织与细胞破碎：磨切法，压力法，反复冻融法，超声波震荡破碎法，自溶法，酶溶法（2）选择合适的溶剂进行提取（考虑提取剂的用量、提取时间、提取次数，注意温度、变性剂等因素）。

3、生物药物的分离纯化：（1）蛋白质类药物的分离纯化：沉淀法，亲和层析法，疏水层析法（2）核酸类药物的分离纯化：提取法，发酵法（3）糖类：沉淀法，离子交换层析法（4）脂类：沉淀法，吸附层析法，离子交换层析法（5）氨基酸类：沉淀法，吸附法，离子交换法。

试剂的选择：1、对所需要提取的活性成分溶出度较高，对杂质较低。2、不破坏活性成分。

3、利于后续预处理。

4、对环境影响较小，有利于回收和处理。

5、对设备要求不高。

6、成本较低。

7、最好对人体无害。

第三章基因工程制药

一、基因工程制药的主要工艺过程。

获得目的基因→组建重组质粒→构建基因工程菌（或细胞）→培养工程菌→产物的分离纯化→质量控制→产品检验包装

二、什么是目的基因？有几种获取方法？用于构建基因工程菌的目的基因应该达到什么要求？

目的基因既是人们所需要的特定基因，一般也是接受目的基因的细胞或个体原本没有的基因。

获取方法：（1）直接从生物体中提取总DNA，构建基因文库，从中调用目的基因；（2）以mRNA 为模板，反转录合成互补的DNA片段；（3）利用聚合酶链式反应（PCR）特异性地扩增所需要的目的基因片段（4）化学合成法；⑸逆转录（RT）-PCR法合成cDNA。

基本要求:不含多余干扰成分，纯度高；片段大小适合重组操作；结构、序列正确，达到一定数量。

三、基因工程克隆细胞和表达细胞、克隆载体和表达载体其各自特点。

克隆载体：1、具备复制原点，在宿主细胞必须能够自主复制。2、有一个或多个用于筛选的选择标记。3、具备合适的限制性核酸切酶的单一识别位点。4、有较高的拷贝数。

表达载体：要使克隆基因在宿主细胞中表达，就要将他放入带有基因表达所需要的各种调控元件的载体中，这种载体就成为表达载体。表达载体的结构比克隆载体复杂，除了必须具备与克隆载体相同的复制原点，多克隆位点和筛选标记基因以外，还必须有控制目的基因表达的调控序列，包括启动子，转录终止子等。

四、目的基因高效表达的方式有哪些？怎样全面提高目的基因的表达水平？有何措施？

目的基因高效表达的方式：

1.目的基因的不溶性高效表达。表达的蛋白质往往形成不溶性的无生物活性的包涵体，需要经过溶解和复性才能获得有活性的目的蛋白。

2.目的基因的高效可溶性表达。可溶性的目的蛋白本身常具有生物活性，无需复杂的变性复性的后分离过程，是一种很有希望的提高目的基因表达的新策略。

3.目的基因的高效分泌型表达。目的基因的分泌型表达有两种情形：目的蛋白分泌到细胞周质中和目的蛋白转运到细胞周质后再分泌到细胞外。对于能分泌到细胞外的表达系统，能进一步简化产物分离工艺。

提高目的基因表达水平的措施：

1.对基因工程宿主菌进行改造。如在上游阶段通过改造宿主的遗传性能从而减少或消除乙酸的生成；通过改造大肠杆菌使之能在贫氧条件下生长。

2.提高工程菌的质粒稳定性。如在上游阶段质粒构建时插入抗生素抗性基因；在质粒构建时应该加入称为par和cer的位点（par位点能够在细胞分裂过程中使质粒分布更均匀，cer位点则能够防止多聚体质粒的形成，从而能从源头上提高质粒稳定性）。在下游阶段采用细胞生长期和诱导表达时期分开的分段培养策略，另外还可采用培养条件循环控制策略和采用固定化细胞培养等。

3.选择能高密度表达的宿主菌和对重组菌进行高密度培养。如选择培养时菌体密度和表达水平能尽可能高的宿主菌。在下游阶段赋予工程菌生长和产物表达的最适环境条件。

4.减少乙酸等抑制性副产物的形成。如在下游阶段设计好培养基的组成；选取合适的比生长速率；适当降低培养温度；限制性流加葡萄糖；将基因工程菌培养和乙酸的分离同时进行等。

5.选择能提高目的蛋白表达质量的宿主菌以及能提高目的蛋白表达质量的方法。如在上游阶段选择尽可能地不产生或少产生能引起蛋白质变性或降解的酶系的宿主细胞。而在下游阶段可采用将菌体生长与蛋白表达时期分开的策略。

（也可以分上、下游表述为：

上游----对基因工程宿主菌进行改造；提高工程菌的质粒稳定性；选择能高密度表达的宿主菌；选择能提高目的蛋白表达质量的宿主菌。

下游----提高工程菌的质粒稳定性；对重组菌进行高密度培养；减少乙酸等抑制性副产物的形成；选择能提高目的蛋白表达质量的方法。）

五、工程菌的稳定性及其影响因素和考察方法。

基因工程菌的遗传不稳定性主要表现在重组质粒的不稳定性，这种不稳定性具有下列两种表现形式：

1.结构不稳定性：重组DNA分子上某一区域发生缺失、重排、修饰导致其表观生物学功能的丧失。

2.分配不稳定性：整个重组DNA分子从受体细胞中逃逸。

影响基因工程菌稳定性的因素：