生物制药第一章绪论

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细胞组织培养技术
动物细胞培养 植物细胞培养 人或动物的组织培养 植物的组织培养
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3. 发酵工程
发酵工程(fermentation engineering)是通过现代技术手段， 利用微生物的特殊功能生产有用的物质，或直接将微生物应 用于工业生产的一种技术体系。这项技术主要包括菌种选育、 菌种生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等技术。 发酵工程已用于多种产品如酒类、抗生素、氨基酸、微生 素、激素、工业用酶等生产。近年来，随着基因工程、细胞 工程和酶工程技术向发酵工程的渗透，更拓宽了它的应用领 域。
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2. 与医学的关系
（1）从分子水平上去研究和认识疾病：如遗传性疾病、 癌症等
（2）疾病的诊断：如酶联免疫吸附测定、DNA诊断 系统、遗传疾病的分子诊断、癌症的分子诊断、生物芯片 诊断等
（3）疑难病症的防治手段：生物导弹—单克隆抗体、 基因工程疫苗、基因治疗等
（4）制造人的器官 人耳鼠
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基因工程
基因工程可以跨越生物远缘不能杂交的鸿沟， 实现物种，甚至动物、植物、微生物之间的基 因杂交，所获得的生物产品或生物新品种在医 药、卫生、农业、畜牧业和环境保护具有广阔 的应用前景。
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2. 细胞工程
细胞工程（cell engineering）是指以细胞为基本单位，在 体外条件下进行培养、繁殖，或人为地使细胞某些生物学 特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创 造新品种，加速繁育动、植物个体，或获得某种有用的物 质的过程。由于细胞工程是在细胞水平上动手术，又可称 为细胞操作技术。
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2. 药理学作用特性
（1）活性与作用机制明确 （2）作用针对性强 （3）毒性低 （4）体内半衰期短 （5）有种属特异性 （6）可产生免疫原性
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3. 生产制备特性
（1）药物分子在原料中的含量低：生物技术药物一般由发酵工程菌 或培养细胞来制备，发酵或培养液中所含欲分离的物质浓度很低，常常浓度 低于100mg/L。
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1. 理化性质特性
（1）相对分子质量大：生物技术药物的分子一般为多肽、蛋
白质、核酸或它们的衍生物，相对分子质量（Mr）在几千至几万，甚至几 十万。如人胰岛素的Mr为5.734 kD，人促红细胞生成素（EPO）的Mr为34 kD 左右，L-天冬酰胺酶的Mr为135.184 kD。
（5）产品易受有害物质污染：生物技术药物的分子及其所存在的环
境物质均为营养物质，极易受到微生物的污染而产生一些有害杂质，如热原。
另外，产品中还易残存具有免疫原性的物质。这些有害杂质必须在制备过程
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（四）生物技术所包含的内容
按照传统的说法，生物技术包括的内容主要是：基因工 程、细胞工程、发酵工程和酶工程这四大工程。
由于生物技术与生命科学的飞速发展和学科之间的相互 渗透，生物技术所包含的内容不断扩大，如蛋白质工程、 抗体工程、糖链工程、海洋生物技术、生物转化等。
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第一章 绪 论
生物技术的概念 生物技术药物 生物技术制药的概念和主要研究内容与任
务 生物技术与生物技术制药的发展简史
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一、生物技术的概念
（一）生物技术的概念
生 物 技 术 （ biotechnology ） 又 称 为 生 物 工 程 （bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础， 结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按 照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出 所需产品或达到某种目的技术。
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7. 糖链工程
糖链工程（glycotechnology）是利用化学、生 物、仪器等手段，研究糖蛋白糖链的技术，内 容包括糖链的制备、糖链结构的分析、糖链与 蛋白质的连接方式研究、糖链对蛋白质功能与 活性的影响研究以及蛋白质糖基化技术研究等。
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8. 海洋生物技术
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5. 蛋白质工程
蛋白质工程（protein engineering）是一门从改变基因入手， 制造新型蛋白质的技术。
其过程是：先找到一个合成与这种新型蛋白质的基因接近 的基因；然后，修改这个基因（用定位突变技术修改这个基 因的核酸顺序）；再把修饰好的基因植入细菌或生物的细胞 里，让细菌产生出人们想要的新型蛋白质。
（2）原料液中常存在降解目标产物的杂质：生物技术药物一般为多 肽或蛋白质类物质，极易受原料液中一些杂质如酶的作用而发生降解。
（3）制备工艺条件温和：欲分离的药物分通常很不稳定，遇热、极 端pH、有机溶剂会引起失活或分解，稍不注意就会引起失活和降解。
（4）分离纯化困难：原料液中常存在与目标分子在结构、构成成分 等理化性质上及其相似的分子及异构体，形成用常法难以分离的混合物。因 此，需要用多种不同原理的层析单元操作才能达到药用纯度。
（2）结构复杂：蛋白质和核酸均为生物大分子，除一级结构外
还有二、三、四级结构。另外，具有糖基化修饰的糖蛋白类药物其结构就更 为复杂，糖链的多少、长短及连接位置均影响糖蛋白类药物的活性。
（3）稳定性差：多肽、蛋白质类药物稳定性差，极易受温度、
pH值、化学试剂、机械应力与超声波、空气氧化、表面吸附、光照等的影 响而变性失活。多肽、蛋白质、核酸（特别是RNA）类药物还易受蛋白酶 或核酸酶的作用而发生降解。
微生物因其培养简单、种类繁多、酶系丰富而成为生物转 化中最常见的有机体。
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二、生物技术药物
（一）生物技术药物的概念
生物药物（biological drug）是指运用微生物学、生物学、医学、化学、生 物化学、生物技术、药学等科学的成果、原理和方法，从生物体、生物组织、 细胞、体液等制造的一类用于预防、治疗和诊断疾病的制品。这类制品包括 生物体的初级和次级代谢产物，或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体， 主要有蛋白质、核酸、糖类、脂类等。
它与基因工程的区别在于：前者是利用基因拼接技术用生 物生产已存在的蛋白质，后者则是通过改变基因顺序来改变 蛋白质的结构，生产新的蛋白质。因此，蛋白质工程又被称 为第二代基因工程，也被称为第二代生物技术。
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6. 抗体工程
抗体工程（antibody engineering）是应用细 胞生物学或分子生物学手段在体外进行遗传 学操作，改变抗体的遗传特性和生物学特性， 以获得具有适合人们需要的、有特定生物学 特性和功能的新抗体，或建立能够稳定获得 高质量和产量抗体的技术。
考试方式：学期期末笔试，闭卷，满分100分； 考试成绩=（笔试成绩×0.70）+（出勤、平时
上课提问、作业×0.30）； 不划重点，以书本为主，讲课内容为辅。
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上课纪律：
按时上课、有事请假，迟到者请从前门走并喊报 告，事后说明原因;
点名方式：老师点名或点人数，学习委员或班长配 合;
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1.基因工程
基因工程（genetic engineering）又叫遗传工程，是现 代生物技术的核心和主导。所谓遗传工程就是从生物 体中把生物遗传物质（基因或DNA分子）分离出来， 或人工合成一段基因，用人工的方法对遗传物质进行 搭配、组合，然后转入某生物的细胞内，从而通过改 变其遗传物质的结构来改变它的遗传特性，使它定向 地产生所需的生物品种。由于它在DNA分子水平上动 手术，又称为DNA重组技术、分子水平杂交技术或称 基因操作。
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4. 酶工程
酶工程（enzyme engineering）是利用酶或细胞所具 有的特异催化功能，或对酶进行修饰改造，并借助 生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项 技术。它主要包括酶的开发和生产、酶的分离和纯 化、酶的固定化、反应器的研制及酶的应用等内容。
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（二）生物技术药物的分类
1. 按用途分类： （1）治疗药物 （2）预防药物 （3）诊断药物
2. 按作用类型分类： （1）细胞因子类药物 （2）激素类药物 （3）酶类药物 （4）疫苗 （5）单克隆抗体 （6）反义核酸 （7）RNA干扰药物 （8）基因药物
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1982年：第一个基因工程技术生产的人胰岛素 得到批准，投放市场，第一个基因工程疫苗也正式 上市；
1986年：第一个单克隆抗体新药——抗T细胞分 化抗原OKT3单克隆抗体被批准投放市场，用于治 疗肾移植后作为抗排斥反应的药物，有效率达94%。
此后三十几年中，陆续被批准上市的产品已达 几十种，正在临床试验的产品达几百种。
生物技术药物（Biotechnological drug, biotech drug）是指采用DNA重组技 术或其他新生物技术生产的用于预防、治疗和诊断疾病的药物，主要是重组 蛋白或核酸类药物，如细胞因子、纤溶酶原激活剂、重组血浆因子、生长因 子、融合蛋白、受体、疫苗、单克隆抗体、反义核酸、小干扰RNA等。
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（二）生物技术与各学科的关系
分子生物学
微生物学
生物化学
医学生物技术
遗传学
药物生物技术
细胞生物学 现代生物技术 农业生物技术
化学工程
食品生物技术
免疫学
环境生物技术
药学
海洋生物技术
计算机技术等
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（三）生物技术与医药的关系
1.与药物的关系
生物技术最早应用的产业领域是医药行业。 1977年：第一个重组的生长激素抑制因子(somatostatin)出 现。 之后，美国成立了第一家遗传工程公司——Genetech，进 行小牛和小猪的生长激素的开发研究，与其他公司合作开发了 -干扰素的生产技术。 1981年：第一个诊断用单克隆抗体首先在美国正式上市；
生物制药第一章绪论
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生物制药
Biopharmaceutics
陈宇熹
liesleyu163 Tel：0591-87646115
福建农林大学植物保护学院
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2Hale Waihona Puke Baidu
关于本课程和考试
专业核心课，课程教学为1学期，共40学时， 2.5学分;
实验课不得缺席，如有事者应请假，征得教师同意 后申请补做。2次无故不参加者不得参加期末考试;
出勤、平时上课提问和作业占30%，期中无故迟到 扣总分1分/次，旷课扣总分2分/次，10分扣完则扣笔 试成绩；缺课、旷课累计超过该课程教学时数三分
之一及以上的学生，取消其参加该课程考试的资
格， 请假手续按学院规定处理。
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细胞工程的内容
细胞融合技术 细胞器移植技术 原生质体融合技术 染色体工程 细胞和组织培养技术
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细胞融合技术
细胞融合技术是将两个不同种类的 细胞，通过化学的、生物的或物理的办法， 使它们彼此融合在一起，从而产生出兼有 两个亲体的遗传性状的细胞。这实质上是 无性杂交，故又称其为体细胞杂交。
海洋生物技术（marine biotechnology）是指运 用海洋生物学与工程学的原理和方法，利用海 洋生物或生物代谢过程，生产有用物质或定向 改良海洋生物遗传特性所形成的高技术。
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9. 生物转化
生物转化（bioconversion, biotransformation）也称生物催 化(biocatalysis)，是指利用酶或有机体(细胞、细胞器)作为 催化剂实现化学转化的过程，是生物体系(包括细菌、真菌、 植物组织、动物组织培养体系或生物体系)的酶制剂对外源 性底物进行结构性修饰所发生的化学反应。
（二）生物技术药物的分类
3. 按生化特性分类 （1）多肽类药物 （2）蛋白质类药物 （3）核酸类药物 （4）PEG化多肽或蛋白质药物
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（三）生物技术药物的特性
生物技术药物的化学本质一般为通过现代生 物技术制备的多肽、蛋白质、核酸及它们的 衍生物，与小分子化学药物相比，在理化性 质、药理学与作用、生产制备和质量控制方 面都有其特殊性。