生物制药工艺学复习思考题答案

第一章生物药物概论
1.生物药物有哪几类？DNA重组药物与基因药物有什么区别？
( 1 ）重组DNA药物（又称基因工程药物）
（2）基因药物：以遗传物质DNA、RNA为物质基础制造的药物
（3）天然生物药物
（4）合成或半合成生物药物
2.生物药物有哪些作用特点？
（一）药理学(pharmacology)特性：
1、活性强: 体内存在的天然活性物质。

2、治疗针对性强,基于生理生化机制。

3、毒副作用一般较少，营养价值高。

4、可能具免疫原性或产生过敏反应
(二)、理化特性：
1. 含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；
2. 组成结构复杂，具严格空间结构，才有生物活性。

对多种物理、化学、生物学因素不稳定。

3. 活性高，有效剂量小，对制品的有效性，安全性要严格要求（包括标准品的制订）。

3.DNA重组药物主要有哪几类？举例说明之。

1）细胞因子干扰素(IFN)类药物
（2）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子
（3）造血功能药物
（4）生长因子类药物
（5）重组蛋白和多肽类激素
（6）心血管病治疗剂与酶制剂
（7）重组疫苗与治疗性抗体
4.术语：药物与药品生物药物，
DNA重组药物:又称基因工程药物，应用基因工程和蛋白质工程技术制造的重组活多肽,蛋白质及其修饰物
基因药物：这类药物是以基因物质（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。

反义药物：以人工合成的10~几十个反义寡核苷酸序列与模板DNA或mRNA互补形成稳定的双链结构，抑制靶基因的转录和mRNA的翻译，从而起到抗肿瘤和抗病毒作用。

核酸疫苗：是指将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统的载体上，然后直接导
入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，该抗原蛋白可直接诱导机体产生免疫应答。

RNAi ：在实验室中是一种强大的实验工具，利用具有同源性的双链RNA（dsRNA）诱导序
列特异的目标基因的沉寂，迅速阻断基因活性。

第二章生物制药工艺技术基础
1.生物活性物质的浓缩与干燥有哪些主要方法？
浓缩方法：①盐析；②有机溶剂沉淀；③高分子脱水；④超滤；⑤真空浓缩或薄膜浓缩干燥方法：①低温真空干燥；②喷雾干燥；③冷冻干燥
2.简述生物活性物质分离纯化的特点和分离纯化的主要原理。

生化制药工艺中分离纯化特点:
(1) 生物材料组成复杂
(2) 目的物含量低
(3) 易变性、失活
(4) 分离方法有很大经验成分
(5) 步骤多，逐级分离
(6) 产品验证与化学上纯度概念不完全相同
分离纯化原理：
(1)根据分子形状与分子大小
(2)根据电荷差异
(3)根据分子极性与溶解度大小
(4) 根据吸附特性
(5) 根据生物配基特性
3.怎样保存微生物菌种？何谓菌种退化？如何检查菌种退化？
菌种保藏方法：①斜面低温保存②液体石蜡封藏法③甘油冷冻法④冷冻干燥法⑤液氮保藏法
菌种退化：菌种的生活能力、产孢子能力衰退和特殊产物产量的下降统称退化
检查方法：①单位容积中发酵液的活性物质含量，②琼脂培养皿上的单菌落形态，③不同培养时期菌体细胞的形态和主要遗传特性，④发酵过程中PH变动情况，⑤发酵液的气味、色泽。

3.诱变育种的总体流程是怎样的？选择出发菌需注意哪些事项？
1）出发菌株的选择
①稳定性；②具备某种优良性状的菌株；
③对诱变剂敏感；④生理状态及生长时间
（2）诱变处理
①化学诱变；②物理诱变；③生物诱变
（3）筛选：
①随机筛选；②半理性化筛选
4.生物制药工艺中试放大的目的是什么？
（1）建立稳定工艺、大批量制备足量合格产品，供应临床前与临床研究；（2）研究工艺参
数制定工艺规程和检定规程，为正式生产提供工艺参数，保证能在以后生产中应用。

6.酶固定化的方法有哪些类别？
（1）吸附法：分为物理吸附法和离子交换吸附法；
（2）包埋法：将酶或细胞定位于凝胶高聚物网络中，如卡拉胶，海藻胶，聚丙烯酰胺；（3）共价键结合法：酶分子与载体分子，通过化学偶联使酶与载体共价结合；
（4）交联法：用双功能试剂将酶与载体交联固定化。

7.术语
冷冻干燥：较低温度（-15℃以下），快速地将细胞冻结，并且保持细胞完整，然后在真空中使水分升华。

喷雾干燥薄膜浓缩自然选育诱变育种转基因动物
蛋白质工程：在基因水平上设计表达新的功能蛋白
蛋白质组学：研究细胞、组织或个体全部蛋白质的表达状态与功能状态是后基因组时代的重要研究方向，我国已承担肝脏蛋白质组学的10%研究工作。

酶工程：是酶学与工程学互相渗透结合，发展形成的生物技术，它是从应用目的出发，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。

immobilized enzyme：同一个克隆的杂交瘤细胞基因相同，合成并分泌的特异性抗体质地均一，这种抗体即是单克隆抗体。

抗体酶：具催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶
模拟酶：用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程。

组合生物合成：是指应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇，产生一些新的
非天然的基因簇，从而合成许多新的非天然的化合物，为生物药物的筛选提供丰富的化合物资源
药物基因组学：是一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物的反应的一门科学。

DNA Shuffling：通过对目的基因酶切成随机片段,然后进行PCR重聚,由于同源重组而产生基因突变的方法.
定向进化:在实验室条件下人工模拟生物大分子自然进化过程，在体外对基因进行随机
诱变，使基因发生大量变异，并定向选择出所需性质的突变体，从而可以在短时间内实现自然界几百万年才能完成的进化过程。

甘油冷冻保藏法，液氮保藏法，斜面保藏法，沙土管保藏法
第三章生物材料的预处理
1.去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？
（1）加入凝聚剂（2）加入絮凝剂（3）吸附（4）等电点沉淀（5）加各种沉淀剂沉淀（6）变性沉淀
2.去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？
3.影响絮凝效果的主要因素有哪些？
（1）絮凝剂的分子量（2）絮凝剂的用量（3）溶液pH值（4）搅拌速度和时间：
4.细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？
5.超声波破碎细胞的原理？
超声波空穴作用使细胞破裂。

6.术语凝聚作用：在某些电解质作用下，使胶体粒子的扩散双电层的排斥电位降低，
破坏了胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。

絮凝作用：往胶体悬浮液中加入絮凝剂时，胶粒可强烈的吸附在絮凝剂表面的功能基团，
而且一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗粒的表面，产生架桥连接，形成粗大的絮凝团沉淀出来，有助于过滤，这一过程既是絮凝作用。

渗透压冲击法：先把细胞放在高渗溶液中，细胞发生收缩，然后将介质快速稀释
或将细胞转入水或缓冲液中，细胞快速膨胀，使产物释放至溶液中。

错流过滤超声波破壁酶法破壁高压匀浆法高速珠磨法反复冻融法渗透压冲击法液氮研磨法丙酮粉
第四章萃取法
1、溶剂萃取法的基本原理，其特点是什么？
物质在两种互不相溶的液相中分配特性不同。

溶剂萃取法优点：
①操作可连续化，速度快，生产周期短；
②对热敏物质破坏少；
③采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。

2、溶剂萃取法按操作方式不同，可分为哪几类？各有什么特点？单级萃取：操作简单
多级错流萃取：当萃取剂量相同时，多级萃取收率较单级萃取高。

多级逆流萃取：萃取剂耗量较少，萃取液平均浓度较高。

3、影响有机溶剂萃取的因素有哪些？萃取剂的选择需遵循哪些
原则？
①乳化液②PH ③温度和萃取时间④盐析作用⑤溶剂种类、用量及萃取方式的选择
萃取剂选择原则：①分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相容”的原则，选择结构相似的溶剂②选择分离因素大于1的溶剂③料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好④尽量选择毒性低的溶剂⑤溶剂的化学稳定性要好，腐蚀度低，沸点不宜太高，挥发性要低，价格便宜，来源方便，便于回收。

4、使用有机溶剂萃取时，改变pH值将如何影响酸性或碱性抗生素的分配系数？
PH低有利于酸性抗生素萃取，分配系数高；PH高有利于碱性抗生素萃取，分配系数高。

5、乳化剂为何能使乳状液稳定？
⑴界面膜形成防止液滴碰撞聚沉⑵界面电荷液滴间互相排斥阻止液滴聚集⑶介质粘
度增强界面膜强度。

6、破坏乳状液的方法有哪些？
1．加入表面活性剂 2离心3加电解质4加热 5吸附法破乳 6高压电破乳 7稀释法
7、影响乳状液类型的因素有哪些？
①相体积②乳化剂分子空间构型③界面张力④容器壁性质
8、双水相萃取的优缺点有哪些？影响双水相萃取的因素有哪
些？
9、超临界流体萃取有哪些特点？常用的流体为哪种？影响超临
界流体萃取的因素有哪些？超临界萃取的流程主要有哪几种类型？
①具有广泛的适应性：②萃取效率高，过程易于调节：③分离工艺流程简单：④有些分离过程可在接近室温下完成⑤分离过程必须在高压下进行，设备及工艺技术要求高，投资比较大，普及应用较为困难。

⑵二氧化碳
⑶压力大小、温度、助溶剂、物料性质
⑷等温法等压法吸附法
10、术语：有机溶剂萃取
反萃取：萃取逆过程，萃取液与反萃取剂接触，溶剂由有机相转入液
相的过程。

双节线多级错流萃取多级逆流萃取
反胶束萃取超临界流体萃取双水相萃取，能斯特分配定律，表观分配系数，萃取因素，萃取剂，萃余液，HLB值
第五章沉淀和结晶
1、什么是“盐析沉淀”？盐析的基本原理？
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。

中和表面电荷破坏蛋白质表面水化层
2、影响盐析效果的因素有哪些？
无机盐种类蛋白质种类蛋白质浓度温度 PH
3、影响有机溶剂沉淀的因素有哪些？
有机溶剂种类及用量 PH 温度无机盐含量某些金属离子的助沉淀作用样品浓度
4、有哪些方法可形成过饱和溶液？
蒸发法温度诱导法盐析结晶法透析结晶法有机溶剂结晶法等点点法微量扩散法化学反应结晶法共沸蒸馏结晶
5、哪些因素可影响晶体的大小？
过饱和度温度搅拌速度晶种
6、等电点沉淀有哪些特点？如何应用？
对于两性物质，等电点时净电荷为零，分子间排斥电位降低，吸引力增大，能相互聚集起来，发生沉淀。

7、术语：Ks盐析：在一定PH和温度下改变离子强度进行盐析。

β盐析：在一定离子强度下改变PH和温度进行盐析
盐析分布曲线：表征蛋白质沉淀速度，-Ds/dP对盐饱和度P的关系曲线
透析结晶法：
第六章吸附法
1、化学吸附与物理吸附的区别？
2、吸附剂及被吸附物的极性对吸附的影响如何？
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；
极性吸附剂适宜从非极性溶剂中吸附极性物质；
非极性吸附剂适宜从极性溶剂中吸附非极性物质。

3、吸附剂用量及被吸附物浓度对吸附效果的影响如何？
一般吸附物浓度大时，吸附量也大，但吸附选择性下降。

吸附剂用量大，吸附总量上升，选择性下降。

4、例举两种以上常用吸附剂的性质和用途。

5、大网格高聚物吸附剂（大孔吸附树脂）与传统吸附剂相比有何优点？
选择性好解吸容易理化性质稳定机械强度好可反复使用流体吸力较小
其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，根据不同的原料和合成条件而改变，因此可适用于吸附各种有机化合物。

适合弱电解质及非离子型化合物分离
6、术语：正吸附：吸附提取液中有效成分
负吸附：吸附除去提取液中杂质
大网格高聚物吸附剂：
第七章
1. V e=V0+V i K d
V e----淋出体积V0-----粒间体积
V i K d-----对于某种大小的溶质分子来说可以渗透进去的那部分孔体积，是总的孔体积V i的一部分
K d-----分配系数
凝胶层析原理：当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子停留的时间较长，样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子
2.常用的凝胶层析的名称，特点和用途
a．葡聚糖凝胶
商品名为Sephadex G类
其交联度是通过交联剂的加量及反应条件来控制的。

特点：孔径。

稳定性。

吸附作用。

芳香族化合物和杂环化合物
用途：对烯酸，稀碱，盐溶液稳定
还能经受高压灭菌
B．修饰葡聚糖凝胶
（一）亲脂性葡聚糖凝胶（Lipophilic Sephadex）
骨架结构上引入一些有机基团，如甲基、羟丙基，使呈亲脂性，同时保留亲水性。

（二）交联葡聚糖离子交换剂（Sephadex –ion-exchanger）
将活性交换基团连接于葡聚糖凝胶上制成的各种交换剂。

（三）Supperdex系凝胶
由高交联度多孔琼脂糖与葡聚糖共价结合而成。

（四）Sephacryl系凝胶
是由烯丙烷基葡聚糖经甲叉双丙烯酰胺共价交联制成的。

理化稳定性好，为硬性凝胶，可耐高压灭菌。

C．聚丙烯酰胺凝胶
商品名为生物凝胶-P（Bio-Gel P）
该凝胶由丙烯酰胺组成；以亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，聚合而成。

特点：
1、孔径；
2、稳定性、强度；
3、无非特异吸附，保存方便；
4、编号反映出它的分离界限。

D．琼脂糖类凝胶（Sepharose ）
特点：1、没有共价键的交联。

2、孔径琼脂糖的浓度。

3、琼脂糖凝胶的化学稳定性较差。

4、非特异性吸附力低。

5、颗粒强度差。

6、分离范围大。

3. 凝胶的选择—凝胶性质、分离目的
❖ (1).将分子量极为悬殊的两类物质分开，如蛋白质与盐类，称作类分离或组分离。

❖(2).将分子量相差不大的大分子物质加以分离，如分离血清球蛋白与白蛋白，这叫做分级分离。

4. 一）层析柱的选择
对于类分离，柱床体积一般为样品溶液体积的5倍，柱比5到10。

对于分级分离，柱床体积大于样品体积25倍以上，甚至多达100倍。

柱比在25至100之间二）填柱
凝胶柱底部支持物，有棉花、玻璃纤维、玻璃珠、垂熔玻璃等。

空柱中应留约1/5的水或溶剂.
不断搅拌下使胶粒均匀沉降，使不发生凝胶分层和胶面倾斜。

5. （一）分子扩散
（二）涡流扩散
（三）流动相中传质阻力
（三）固定相中传质阻力
6.分子量的测定
在凝胶的分离范围内，不同分子量的物质其洗脱体积V e及分配系数K d值随分子量增加而下降。

对于一个特定凝胶柱，待测定物质的洗脱体积与分子量的关系符合公式
V e=-K log M+C
（1）求解法:（两个已知分子量的蛋白质过柱）
V el=C－K logM1
V e2=C－K log M2
（2）标准曲线法:（先以3个以上已知分子量的标准蛋白过柱）:
标准曲线法准确性较高
7.名解
A．层析柱长度与直径的比值称作“柱比”
B．全排阻：分子量最大，大于该种凝胶的排阻限，完全不能进入颗粒内部，只能从颗粒间隙流过
C．全渗入：分子量最小，小于该种凝胶的渗入限，其分子可以自由进出凝胶颗粒
D．排阻系数K d：他反应了物质分子进出凝胶的程度，对一定种类规格的凝胶，物质的排阻系数值为该物质的特征常数（V e=V0+V i K d）
E．将分子量极为悬殊的两类物质分开，如蛋白质与盐类，称作类分离或组分离 F．将分子量相差不大的大分子物质加以分离，如分离血清球蛋白与白蛋白，这叫做分级分离
G．层析柱由于进出口之间液位压力差形成的对凝胶颗粒的压力称作“操作压”
H．凝胶层析中，两物质（A和B）和分辨率（R）定义为
I．用交联葡聚糖作为薄层层析的支撑载体，称“薄层凝胶层析”
J．内水体积：凝胶过滤层析中，柱床的凝胶颗粒内的溶剂体积。

外水体积：层析中物质在过柱过程中完全不被滞留的洗脱液体积，相当于层析柱流动相的体积。

第八章
1.洗脱：（1）调节洗脱液的pH值。

（2）用高浓度的同性离子将目的物离子取代下来。

对阳离子交换树脂而言，目的物的pI值愈大（愈碱），将其洗脱下来所需溶液的pH值也愈高。

2.命名：强酸类 1～100号
弱酸类 101～200；
强碱类201～300；
弱碱类301~400；
中强酸类401～500
交联度：是合成载体骨架时交联剂重量的百分数，用“×”将树脂编号与交联度分开。

弱酸101 ×4其交联度为4％。

国内常用树脂命名：724；732；717
例：（一）苯乙烯型离子交换树脂
（二）丙烯酸型离子交换树脂
3. 影响离子交换选择性的因素：
离子价与离子水合半径
离子价与离子浓度
交换环境
树脂结构
偶极离子排斥
4.偶极离子的排斥作用（p251）：偶极离子
RSO3-Na+ + H3+NRCOO - RSO3- H3+ NRCOO - +Na+ 钠盐树脂
RSO3- H + + H3+NRCOO - RSO3- H3+ NRCOO H氢型树脂
与钠型树脂相比，氢型树脂有较大的有效交换容量
5.（一）大孔型离子交换树脂的特征
1）载体骨架交联度高。

（2）孔径大。

（3）表面积大，表面吸附强，对大分子物质的交换容量大。

（4）孔隙率大。

（二）均孔型离子交换树脂
交联度均匀，孔径大小一致，交换容量都较高，膨胀度、机械强度好。

6. 离子交换纤维素特点：(1)开放的长链骨架，亲水性强，表面积大，易吸附
大分子。

(2)交换基团稀疏，对大分子的实际交换容量大。

(3)吸附力弱，交换和洗脱条件缓和，不宜变性。

(4)分辨率高。

❖
❖升高环境的pH、降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。

7. 酸、碱性蛋白如何选用合适的离子交换纤维素（P259-260）
8.色谱聚焦的原理：（一）自动形成pH梯度。

（二）蛋白质的色谱行为
（三）聚焦效应
9.常用的离子交换树脂：724；弱酸阳离子交换树脂
732；强酸阳离子交换树脂
717；强碱阴离子交换树脂
常用离子交换纤维素：羧甲基纤维素（CM-C）：弱酸性阳离子交换纤维素，
pK=3.6 。

二乙基氨基乙基纤维素（DEAE-C）：强碱型阴离子交换纤维素，pK=9.1
9.CMC：羧甲基纤维素
DEAE-C：二甲胺基乙基纤维素
PBE94：PBE94是以交联琼脂糖6B（Sepharose 6B）为载体，并在糖基上通过醚键偶合上配基制成的多缓冲交换剂，是阴离子交换剂
尼柯尔斯方程：
交换带：交换带：交换离子A1由于被树脂吸附，其浓度从起始浓度C o逐渐下降到0的树脂层。

交换容量：meq/g 树脂
树脂再生：使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程。

偶极离子排斥：P250-251
蛇笼树脂：两性树脂。