生物制药技术复习题

生物制药工艺学 习题集

生物药物概述 填空：

1、我国药物的三大药源指的是 化学药物、生物药物、中药。

2、现代生物药物已形成四大类型，包括 基因重组多肽和蛋白质、基因药物、天然生化药物、合成与部分合成的生物药物。

3、请写出下列药物英文的中文全称：IFN（Interferon） 干扰素、IL(Interleukin)白介素、 CSF（Colony Stimulating Factor）集落刺激因子、EPO（Erythropoietin）促红细胞生成素、 EGF（Epidermal Growth Factor）表皮生长因子、NGF（Nerve Growth Factor）神经生长因子、 rhGH（Recombinant Human Growth Hormone）重组人生长激素、Ins（Insulin）胰岛素、HCG（Human Choriogonadotrophin）人绒毛膜促性腺激素、 LH 促黄体生成素、SOD超氧化物歧化酶、tPA 组织纤溶酶原激活物

4、常用的β-内酰胺类抗生素有 青霉素、头孢菌素；氨基糖苷类抗生素有链霉素；大环内酯类抗生素有红霉素；四环类抗生素有土霉素；多肽类抗生素有杆菌肽；多烯类抗生素有两性霉B； 蒽环类抗生素有阿霉素。

5、嵌合抗体是指用人源抗体恒定区替换鼠源抗体恒定区，保留抗体可变区；人源化抗体是指抗体可变区中仅 CDR（决定簇互补区）为鼠源，其 FR（骨架区）及恒定区均来自人源。

6、基因工程技术中常用的基因载体有质粒、噬菌体（phage）、黏粒（cosmid）、病毒载体等。 选择题：

1、以下能用重组DNA技术生产的药物为 （ B） A、维生素 B、生长素 C、肝素 D、链霉素

2、下面哪一种药物属于多糖类生物药物 （ C ） A、洛伐他汀 B、干扰素 C、肝素 D、细胞色素C

3、能用于防治血栓的酶类药物有 （ D ） A、SOD B、胰岛素 C、L-天冬酰胺酶 D、尿激酶

4、环孢菌素是微生物产生的 （ A ） A、免疫抑制剂 B、酶类药物 C、酶抑制剂 D、大环内酯类抗生素

5、下列属于多肽激素类生物药物的是 （ D ） A、ATP B、四氢叶酸 C、透明质酸 D、降钙素

6、蛋白质工程技术改造的速效胰岛素机理是 （ D ） A. 将猪胰岛素B30位改造为丙氨酸，使之和人胰岛素序列一致

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B. 将A21位替换成甘氨酸，B链末端增加两个精氨酸，使之在pH4溶液中可溶 C. 将B29位赖氨酸用长链脂肪酸修饰，改变其皮下扩散和吸收速度 D. 将人胰岛素B28位与B29位氨基酸互换，使之不易形成六聚体

名词解释：

药物 Medicine(remedy)：用于预防、治疗或诊断疾病或调节机体生理功能、促进机体康复保健的物质，有4大类：预防药、治疗药、诊断药和康复保健药。

生物药物（biopharmaceutics）：是以生物体、生物组织或其成份为原料（包括组织、细胞、细胞器、细胞成分、代谢、排泄物）综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物

基因药物（gene medicine）： 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： 是以人工合成的十至几十个反义寡核苷酸序列，它能与模板DNA或mRNA互补形成稳定的双链结构，抑制靶基因的转录和mRNA翻译，从而达到抗肿瘤和抗病毒作用

生物制品（biologics）： 是应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备的，用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品

RNA干涉（RNAi，RNA interference）：是指在生物体细胞内，dsRNA引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程

siRNA (small interfering RNA) ： 是一种小RNA分子（~21-25核苷酸），由Dicer（RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。siRNA是siRISC (RNA-induced silencing complex由核酸内切酶、核酸外切酶、解旋酶等构成，作用是对靶mRNA进行识别和切割）的主要成员，激发与之互补的目标mRNA的沉默 问答题

基因重组药物与基因药物有什么区别？

答：基因重组药物是指应用重组DNA技术（包括基因工程技术和蛋白质工程技术）制造的重组多肽、蛋白质类药物和疫苗、单克隆抗体与细胞因子等，药物的化学成分属于多肽或蛋白质；基因药物是以基因物质（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，药物的化学成分为核酸或其衍生物。 生物药物有那些作用特点？

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答：1）药理学特性有：药理活性高；治疗针对性强；毒副作用较少，营养价值高；生理副作用常有发生等。2）理化特性有：生物材料中的有效物质含量低，杂质种类多且含量相对较高；生物活性物质组成结构复杂，稳定性差；生物材料易染菌，腐败；生物药物制剂有特殊要求。 基因工程药物主要有哪几类？试举例说明。

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。

第二章 生物制药工艺技术基础

一、填空题

1、从生物材料中提取天然大分子药物时，常采用的措施有采用缓冲系统、添加保护剂、抑制水解酶作用等。

2、生化活性物质浓缩可采用的方法有盐析浓缩、有机溶剂沉淀浓缩、超滤浓缩、真空减压浓缩或薄膜浓缩、用葡聚糖凝胶浓缩、用聚乙二醇浓缩。

3、生化活性物质常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥。

4、冷冻干燥是在低温、低压条件下，利用水的升华性能而进行的一种干燥方法。 5、微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有平板划线法、稀释涂布平板法。

6、微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离、筛选排除衰变型菌落，选择维持原有生产水平的菌株。

7、诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性、选用具备某种优良特性、对诱变剂敏感、菌种的生理状态及生长发育时间等问题。

8、目前常用的诱变剂可分为物理诱变因子、化学诱变剂、生物诱变因子三大类。

9、常用的菌种保藏方法有：斜面低温保藏法、液体石蜡封藏法、冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法、甘油保藏法、 沙土管保藏等。

10、微生物生长需要的六大营养要素是碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。

11、生物药物制备过程中，常用的灭菌及除菌方法有：加热灭菌、辐射灭菌（紫外杀菌）、介质过滤除菌、化学灭菌法。

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12、获得具有遗传信息的目的基因的方法有 鸟枪克隆法（DNA文库）、cDNA文库法、化学合成法、PCR法。

13、PCR由3个基本反应组成，即高温变性、低温退火、适温延伸。

14、基因工程中原核表达常用的宿主有大肠杆菌、枯草杆菌等；常用的真核表达系统有酵母、动物（植物）细胞等。

15、大肠杆菌表达系统的缺点是不能进行翻译后加工（糖基化），因而像EPO等基因的表达需使用真核（酵母）表达系统。

16、分泌表达是指将目的基因嵌合在信号肽基因下游进行表达，从而使目的基因分泌到细胞周质或培养基中。

17、固定化酶常采用的方法可分为吸附、包埋、交联、共价键结合四大类。 18、下面酶固定化示例图分别代表哪种固定化方法：

A．吸附 B. 共价键结合 C. 交联 D. 包埋 二、选择题

1、如果想要从生物材料中提取辅酶Q10，应该选取下面哪一种动物脏器 （ D ） A、胰脏 B、肝脏 C、小肠 D、心脏

2、目前分离的1000多种抗生素，约2/3产自 （B ） A、真菌 B、放线菌 C、细菌 D、病毒

3、由于目的蛋白质和杂蛋白分子量差别较大，拟根据分子量大小分离纯化并获得目的蛋白质，可采用 （ C ）

A、SDS凝胶电泳 B、盐析法 C、凝胶过滤 D、吸附层析

4、以下可用于生物大分子与杂质分离并纯化的方法有 （ D ） A、蒸馏 B、冷冻干燥 C、气相色谱法 D、超滤

5、分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用 （ A ） A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法

C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定

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6、以下可用于菌种纯化的方法有 （B ） A、高温灭菌 B、平板划线 C、富集培养 D、诱变处理

7、能够实现微生物菌种定向改造的方法是 （ D ） A、紫外诱变 B、自然选育 C、制备原生质体 D、基因工程

8、能够用沙土管保存的菌种是 （ C ） A、大肠杆菌 B、酵母菌 C、青霉菌 D、乳酸杆菌

9、以下关于PCR的说法错误的是 （ C ） A、PCR反应必须要有模板、引物、dNTP和DNA聚合酶 B、应用PCR技术可以进行定点突变 C、PCR的引物必须完全和模板互补配对

D、PCR反应中，仅介于两引物间的DNA片段得到大量扩增 三、名词解释

1、酶工程（enzyme engineering）：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。

2、固定化酶（immobilized enzyme）： 是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂，酶经固定化以后稳定性有所提高，而且可以反复使用，并能实现反应连续化、自动化，简化产品的纯化工艺。

3、原生质体融合： 用脱壁酶处理将微生物细胞壁去除，制成原生质，再用聚乙二醇（PEG）促进原生质体发生融合，从而获得融合子的技术。

4、杂交育种： 杂交育种一般指将两个基因型不同的菌株通过接合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌株。杂交后的杂种不仅能克服原有菌种活力衰退的趋势，而且，杂交育种使得遗传物质重新组合，扩大了变异范围，改善了产品的质量和产量。

5、诱变育种： 诱变育种是指有意识地将生物体暴露于物理的、化学的或生物的一种或多种诱变因子下，促使生物体发生突变，进而从突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。

6、感受态细胞：在分子克隆过程中，宿主细胞需经过人工处理成能吸收重组DNA分子的敏感细胞才能用于转化，此时的细胞称为感受态细胞。

7、原代细胞： 是直接取自动物组织器官，经过分散、消化制得的细胞悬液。

8、二倍体细胞系： 原代细胞经过传代、筛选、克隆，从而由多种细胞成分的组织中挑选强化具有一定特性的细胞株，其特点是：1）染色体组织仍然是2n的模型；2）具有明显贴壁依赖和接触抑制特性；3）具有有限的增殖能力；4）无致癌性。

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1、蛇笼树脂：由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂（如Dowex）中聚合而成的一类树脂称蛇笼树脂。它是一种两性树脂，它适宜于从有机物质（如甘油）水溶液中吸附盐类，再生时用水洗，就可将吸着的离子洗下来。

11112、尼柯尔斯基方程式：

m1Z11?C2Z21?K, 即

m1Z11?KC1Z11

m2Z2?C1Z1m2Z2C2Z2其中m1、m2及C1、C2分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度。K值的大小取决于树脂和交换离子的性质，以及交换条件。K＞1时说明离子A1比离子A2对树脂有较大的吸引力；反之，K＜1时树脂对A2的吸引力大于A1。

3、偶极离子排斥作用：许多生化物质都是两性物质。其中有些是偶极离子。因为它们即使净电荷为零时，正电中心和负电中心并不重叠，遂成偶极。偶极离子在离子交换过程中的行为是很特殊的。现以氨基酸的离子交换为例。

SO?3Na??H3NRCCO?? ?? SO3H3NRCOO??Na?

式中由于使用了钠型树脂，被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生排斥力。这就是所谓偶极离子的排斥作用。因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低。

四、问答题

1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？

答：离子交换纤维素的特点是：离子交换纤维素为开放的长链骨架，大分子物质能自由地在其中扩散和交换，亲水性强，表面积大，吸易附大分子；交换基团稀疏，对大分子的实际交换容量大；吸附力弱，交换和洗脱条件缓和，不易引起变性；分辨力强，能分离复杂的生物大分子混合物。

2、请以CM-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。

答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。现以羧甲基纤维素为例加以说明，图中H2N-P表示蛋白质，C表示纤维素。

OH-+--CCC+OCH2COO H2N+3NOCH2COOH H++P H2OP+P Cl-COCH2COO H3NPH+NaClOCH2COONa H+3N-++

（1）、升高环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与CM-C结合力而被洗脱下来。

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（2）、降低环境的pH，使CM-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。 （3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。

3、请以DEAE-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。

答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。

（1）、升高环境的pH，使DEAE-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下来。 （2）、降低环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与DEAE-C结合力而被洗脱下来。 （3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。

4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E1，E2）分离3种蛋白质（P1、P2、P3），用箭头流程图表示(并指出E1，E2的类型)。

E1为阴离子交换剂 E2为阳离子交换剂

5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树脂，阳离子交换树脂， 0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水）。简述从“滤液”开始，以后步骤的分离原理？

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答：阳离子交换树脂， 0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水

滤液调节到pH2.5时，氨基酸带正电荷，因此选用阳离子交换树脂，之后根据氨基酸等电点的不同，依次用0.05mol/L氨水，0.1mol/L氨水，2mol/L氨水洗脱。酸性氨基酸等电点低，因此用0.05mol/L氨水就可洗脱下来，而碱性氨基酸等电点高，因此需用2mol/L氨水才能将之洗脱下来。

第九章 亲和纯化技术

一、填空题

1、亲和层析洗脱方法有非专一性洗脱 ， 特殊洗脱， 专一性洗脱。

2、亲和力大小除由亲和对本身的 解离常数 决定外，还受许多因素的影响，其中包括亲和吸附剂 微环境 、 载体空间位阻 、 载体孔径 、 配基和配体的浓度 、 配基结构 等。 3、亲和层析中常用作分离酶的配基有 酶抑制剂 ， 辅酶 ， 底物 和 底物结构类似物 。

4、亲和层析中非专一性吸附有离子效应、疏水基团、复合亲和力。

5、亲和过滤指的是将 亲和层析 和 膜过滤技术 结合运用，它包括 亲和错流过滤 和 亲和膜分离 两大方法。 二、选择题

1、下面关于亲和层析载体的说法错误的是 （ B ）

A.载体必须能充分功能化。

B.载体必须有较好的理化稳定性和生物亲和性，尽量减少非专一性吸附。 C.载体必须具有高度的水不溶性和亲水性。

D.理想的亲和层析载体外观上应为大小均匀的刚性小球。

2、制备亲和柱时，应首先选用的配基是 （ A ）

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A.大分子的 B.小分子的 C.中等大小的 D.不确定

3、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中加入配基的洗脱方法称作 （ C ）

A. 阴性洗脱 B. 剧烈洗脱 C. 竞争洗脱 D. 非竞争洗脱

4、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作 （ D ）

A. 阴性洗脱 B. 剧烈洗脱 C. 正洗脱 D. 负洗脱 三、名词解释

1、亲和反胶团萃取（Affinity-based resersed micellar extraction）：是指在反胶团相中除通常的表面活性剂（如AOT）以外，添加另一种亲水头部为目标分子的亲和配基的助表面活性剂，通过亲和配基与目标分子的亲和结合作用，促进目标产物在反胶团相的分配，提高目标产物的分配系数和反胶团萃取分离的选择性。

2、亲和膜：利用亲和配基修饰微滤膜为亲和吸附介质亲和纯化目标蛋白质，是固定床亲和层析的变型。将一张微滤膜比喻为一个固定床，则膜厚即为床层高度.优点是传质阻力小，达到吸附平衡的时间短，配基利用率高；压降小，流速快，设备体积小，配基用量低。

3、二次作用亲和沉淀（secondary-effect affinity precipitation）：利用在物理场（如pH、离子强度、温度和添加金属离子等）改变时溶解度下降、发生可逆性沉淀的水溶性聚合物为载体固定亲和配基，制备亲和沉淀介质。亲和介质结合目标分子后，通过改变物理场使介质与目标分子共同沉淀的方法成为二次作用亲和沉淀。

4、亲和萃取：利用聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）或聚乙二醇/无机盐等双水相系统萃取分离蛋白质等大

生物分子，特别是胞内酶的双水相萃取法。利用偶联亲和配基的PEG为成相聚合物进行目标产物的双水相萃取，可在亲和配基的亲和结合作用下促进目标产物在PEG相（上相）的分配，提高目标产物的分配系数和选择性。

5、亲和吸附剂：由载体及配基偶联构成，在亲和层析中起可逆结合的特异性物质称为配基（Ligand），与配基结合的层析介质称为载体（Matrix）。

6、负洗脱：在双底物反应中，与配基互补的酶的亲和吸附，如果吸附取决于A物的存在与否，则洗脱液中除去A物时，吸附在配基上的互补分子也会洗脱下来，这种洗脱方法也称负洗脱。 四、问答题

1、亲和层析的原理是什么？主要特点是什么？

答：亲和层析的设计和过程大致分为以下三步：1）配基固定化：选择合适的配基与不溶性的支撑载体偶链，或共价结合成具有特异亲和性的分离介质；2）吸附样品：亲和层析介质选择性吸附酶或其他生物活性物质，杂质与层析介质间没有亲和作用，故不能被吸附而被洗涤去除；3）样品解析：选择适宜的条件使被吸附的亲和介质上的酶或其他生物活性物质解析下柱。

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亲和层析技术的最大优点在于，利用它从提取液中经过一次简单的处理便可得到所需的高纯度活性物质。此外亲和层析还有对设备要求不高、操作简便、适用范围广、特异性强、分离速度快、分离效果好、分离条件温和等优点：其主要缺点是亲和吸附剂通用性较差，故要分离一种物质差不多都得重新制备专用的吸附剂。另外由于洗脱条件较苛刻，须很好地控制洗脱条件，以避免生物活性物质的变性失活。 2、对亲和层析的公式

VeV0[L0]KL?1? 进行说明。设 KL=10，求[L0]

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Ve为洗脱体积（1分）； V0固定相（柱床）体积（1分）； [L0]为固定化配基浓度（1分）；

KL为亲和对解离常数（亲和势）（1分）；

只有当阻留值≥10时，亲和层析才是有效（分离）的。

1+[L0]/ KL ≥10，将KL =10-7代入得：[L0]/10-7≥9，所以，[L0]≥9×10-7（2分）。 3、何谓“手臂”？其长短与亲和层析效果有何联系？为什么？

答：有时候用小分子物质（如酶的辅因子）作为配基直接偶联至琼脂糖凝胶珠粒上制备亲和层析介质时，尽管配基和酶间的亲和力在合适的范围内，但其吸附容量往往是低的。这是由于酶的活性中心常是埋藏在其结构的内部，它们与介质的空间障碍影响其与亲和配基的结合作用。为了改变这种情况可在载体和配基间插入一个物质称为“手臂”，以消除空间障碍。

手臂的长度是有限的，不可太短也不可太长，太短不能起消除空间障碍的作用，太长往往会使非特异性吸附增加。

4、从亲和沉淀的机理和分离操作的角度出发，简述亲和沉淀纯化技术的优点。

答：从亲和沉淀的机理和分离操作的角度可以看出，亲和沉淀纯化技术具有如下优点：1）配基与目标分子的亲和结合作用在自由溶液中进行，无扩散传质阻力，亲和结合速度快；2）亲和配基裸露在溶液之中，可更有效的结合目标分子，即亲和沉淀的配基利用率高；3）利用成熟的离心或过滤技术回收沉淀，易于规模放大；4）亲和沉析法可用于高粘度或含微粒的料液中目标产物的纯化，因此可在分离操作的较初期采用，有利于减少分离操作步骤，降低成本。同时，在分离过程的早期阶段除去对目标产物有毒的杂质（如蛋白酶），有利于提高目标产物质量和收率。

第十一章 膜分离技术

一、 填空

1微孔滤膜孔径检测方法有气泡压力法、 细菌过滤法 、水流量法。

2克服浓差极化现象的措施有震动、搅拌、错流(cross flow) 、切流(tangent flow)。

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