吉大20年4月课程考试《生物制药学》期末作业考核试题

吉林大学网络教育学院2019-2020学年第一学期期末考试《生物制药学》大作业学生姓名专业层次年级学号学习中心成绩年月日作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word 文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word 文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。

一、名词解释（每小题2分，共20分）1、生物技术药物：生物技术药物是指采用DNA重组技术或其他创新生物技术生产的治疗药物。

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、疫苗和单抗、干细胞治疗技术等。

2、基因工程：基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

3、高密度发酵：又称高密度培养。

一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态的培养技术。

现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌(尤其是大肠埃希氏菌)生产多肽类药物的实践中逐步发展起来的。

大肠埃希氏菌在生产各种多肽类药物中具有极其重要的地位，其产品都是高产值的贵重药品，例如人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素类等。

若能提高菌体培养密度，提高产物的比生产速率(单位体积单位时间内产物的产量)，不仅可减少培养容器的体积、培养基的消耗和提高下游工程中分离、提取的效率，而且还可缩短生产周期、减少设备投入和降低生产成本，因此具有重要的实践价值。

4、离子交换层析：离子交换层析(ion-exchange chromatography,IEC) 是在生物大分子提纯中得到最广泛应用的方法之一。

离子交换层析分离蛋白质是根据在一定pH 条件下，蛋白质所带电荷不同而进行的分离方法。

常用于蛋白质分离的离子交换剂有弱酸型的羧甲基纤维素(CM纤维素) 和弱碱型的二乙基氨基乙基纤维素(DEAE纤维素)。

前者为阳离子交换剂，后者为阴离子交换剂。

5、疏水层析：疏水层析也称疏水作用下层析（hydrophobic interaction chromatography HIC）从分离纯化生命物质的机制来看，也属于吸附层析一类。

疏水层析和反相层析（reversed phase chromatography）分离生命物质的依据是一致的，利用固定相载体上偶联的疏水性配基与流动相中的一些疏水分子发生可逆性结合而进行分离。

该方法基于的是蛋白质的疏水差异，在高盐溶液中，蛋白质会与疏水配基相结合，而其他的杂蛋白则没有此种性质，利用此种性质，可以将蛋白质初步的分离，用于盐析之后的蛋白质进一步提纯。

6、生物反应器：生物反应器，是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。

目前研究得最多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。

升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气，从而达到降解土壤中污染物质的目的。

与固相系统相比，生物反应器能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。

该生物反应器技术已经应用于有机污染土壤的生物修复中。

7、接触抑制：由于培养基中的生长因子耗尽时也会产生生长抑制，所以将正常细胞因相互接触而抑制分裂的现象改称为密度依赖性的生长抑制(density-dependent inhibition of growth)。

在相同条件下培养的恶性细胞(malignant cells)对密度依赖性生长抑制失去敏感性，因而不会在形成单层时停止生长，而是相互堆积形成多层生长的聚集体，这种现象也说明恶性细胞的生长和分裂已经失去了控制，调节细胞正常生长和分裂的信号对于恶性细胞不再起作用。

8、原代培养：原代培养是指由体内取出组织或细胞进行的首次培养，也叫初代培养。

原代培养离体时间短，遗传性状和体内细胞相似，适于做细胞形态、功能和分化等研究。

较为严格地说是指成功传代之前的培养，此时的细胞保持原有细胞的基本性质，如果是正常细胞，仍然保留二倍体数。

但实际上，通常把第一代至第十代以内的培养细胞统称为原代细胞培养。

最常用的原代培养有组织块培养和分散细胞培养。

9、外植体：植物组织培养中作为离体培养材料的器官或组织的片段。

在继代培养时，将培养的组织切段移入新的培养基时，这种切段也称外植体。

外植体通常选择生长健壮的无病虫的植株上正常的器官或组织，因为它代谢旺盛，再生能力强。

此外，靠近植株的近基部比较易成功。

10、密度抑制：密度抑制，细胞接触汇合成片后，虽发生接触抑制，只要营养充分，细胞仍然能够进行增殖分裂，因此细胞数量仍在增多。

但当细胞密度进一步增大，培养液中营养成分减少，代谢产物增多时，细胞因营养的枯竭和代谢物的影响，则发生密度抑制（Density Inhibition），导致细胞分裂停止。

二、简答题（每小题6分，共60分）1、简述生物技术的主要技术范畴。

答：生物技术所含的主要技术范畴有基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质核酸工程和生化工程；2、生物技术的发展过程按其技术特征可以分为哪几个发展阶段？答：生物技术的发展按其技术特征来看，可分为三个不同的发展阶段，传统生物技术阶段；近代生物技术阶段；现代生物技术阶段。

3、简述在近代生物技术时期生物技术产业的特点。

答：主要特点有：①产品类型多，不但有生物体的初级代谢产物（氨基酸、有机酸、酶制剂、多糖等），还有次级代谢产物（抗生素等）、生物转化（甾体化合物等的转化）、酶反应（如6-氨基青霉烷酸的酰化反应）等产品。

②生产技术要求高。

主要表现在发酵过程中，要求在纯种或无杂菌条件下进行运转；③生产设备规模巨大。

技术最高、规模最大的单细胞蛋白工厂的气升式发酵罐的容积已超过2000m3。

④技术发展速度快。

最突出的例子是青霉素发酵菌种的发酵。

现代生物技术的主要内容：①重组DNA技术及其它转基因技术；②细胞和原生质体融合技术；③酶或细胞的固定化技术；④植物脱毒和快速繁殖技术；⑤动植物细胞的大量培养技术；⑥动物胚胎工程技术；⑦现代微生物发酵技术（高密度发酵、连续发酵及其他新型发酵技术）；⑧现代生物反应工程和分离技术；⑨蛋白质工程技术；⑩海洋生物技术，等等。

4、生物药物按功能用途分为哪几类？答：生物药物按功能用途分为治疗药物；预防药物；诊断药物5、简述生物技术制药的特征。

答：生物技术制药的特征高技术、高投入、高风险、高收益、长周期。

6、基因工程药物主要包括哪些种类？答：基因工程药物是指应用基因工程或蛋白质工程技术制造的重组活性多肽、蛋白质及其修饰物，包括：1）重组细胞因子类：如干扰素（IFN）、白介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）；2）重组生长因子类：如表皮生长因子（EGF）、神经生长因子（NGF），以及促进造血系统的生长因子：如促红细胞生成素（EPO）、集落刺激因子等（CSF）；3）重组多肽与蛋白质类激素：如重组人胰岛素（rhInsulin）、重组人生长激素等（rhGH）；4）心血管病治疗剂及酶制剂：如水蛭素、tPA（组织纤溶酶原激活物）、天冬酰胺酶、超氧化物歧化酶（SOD）等。

5）重组疫苗及单抗制品：如重组乙肝表面抗原疫苗（酵母）、肿瘤疫苗等。

7、简述真核基因在大肠杆菌中的表达形式。

答：①以融合蛋白的形式表达药物基因②以非融合蛋白的形式表达药物基因③分泌型表达药物基因8、简述基因工程菌的培养方式。

答：基因工程菌的培养方式主要有分批培养；补料分批培养；连续培养；透析培养；固定化培养9、简述影响基因工程菌高密度发酵的主要因素。

答：1、培养基：需要对基质中营养物质的配比进行优化，以满足细菌大量繁殖和外源蛋白表达的需要。

2、接种量：影响发酵产量和周期。

3、溶解氧：菌体扩增及外源基因的表达都需要大量氧进行呼吸作用供能。

4、pH：影响细胞的生长和基因产物的表达。

5、温度：影响酶的反应速度，改变菌体代谢产物的反应方向，影响代谢调控机制。

6、诱导时机：一般在对数生长后期升温诱导表达。

7、代谢副产物：会抑制菌体的生长和蛋白的表达。

10、简述基因工程产品分离纯化技术的特点。

答：基因工程产品的分离纯化过程与传统发酵产物相比，具有哪些特点发酵工程的特点：主要以可再生资源为原料；反应条件温和；环境污染较少；能生产目前不能生产或通过化学方法生产困难的性能优异的产品；投资较少。

发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。

1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。

（2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。

为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。

（3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。

发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。

（4）微生物是发酵工程的灵魂。

近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。

（5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。

发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。

人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。

随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。

现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。

例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

三、论述题（每小题10分，共20分）1、近代生物技术产业的主要产品有哪些？答：生物体的初级代谢产物（氨基酸、有机酸、酶制剂、多糖等）,还有次级代谢产物（抗生素等）、生物转化（甾体化合物等的转化）、酶反应（如6-氨基青霉烷酸的酰化反应）等产品.2、生物技术药物的特征。