生物制药工艺学试题及答案Word文件下载.docx
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19.结晶crystallization:
溶液中的溶质在一定条件下因分子有规则的排列而结合成晶体。
20.吸附adsorption:
物质从流动相(气体或液体)浓缩到固体表面从而达到分离的过程。
21.凝胶层析gelchromatography:
将样品混合物通过一定孔径的凝胶固定相,由于各组分流经体积的差异,使不同分子量的组分得以分离的层析方法。
22.离子交换法:
利用溶液中带电粒子与离子交换剂之间结合力的差异进行
23.色谱聚焦chromatofocusing:
是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术,根据蛋白质的等电点,结合离子交换技术的大容量色谱。
24.多缓冲剂:
一种两性电解质缓冲剂,是分子量大小不同的多种组分的多羧基多氨基化合物。
25.亲和纯化技术affinitypurification:
利用生物分子间的特异性结合作用的原理进行生物物质分离纯化的技术。
26.亲和层析affinitychromatography:
利用生物大分子具有与某些相应的分子专一性可逆结合的特性而建立的分离纯化技术。
27.配基ligand:
在亲和层析中起可逆结合的特异性物质。
28.载体matrix:
与配基结合的层析介质。
29.亲和过滤affinityfiltration:
将亲和层析和膜过滤技术结合运用,包括亲和错流过滤和亲和膜分离。
30.亲和错流过滤affinitycrossflowfiltrationACFF:
将亲和层析与超滤技术结合,高分子底物经专一可逆的亲和反应后,用膜进行错流过滤,兼有亲和层析与膜过滤的优点。
31.亲和膜affinitymembrane:
利用亲和配基修饰的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。
32.亲和萃取affinityextraction/亲和分配:
affinitypartitioning:
利用偶联亲和配基PEG为成相聚合物进行的双水相萃取。
33.亲和反胶团萃取affinity-basedreversedmicellarextraction:
指在反胶团相中除通常的表面活性剂以外,添加另一种亲水头部为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。
34.亲和沉淀affinityprecipitation:
生物亲和相互作用与沉淀分离相结合的生物大分子的分离纯化技术。
35.亲和电泳affinityelectrophoresis:
将电泳与亲和层析相结合新发盛的一种新型制备规模的生物分离技术。
36.离心技术centrifugation:
利用离心力分离复杂混合物组分的方法,
37.离心力centrifugationforce:
在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到向外的力。
38.相对离心力relativecentrifugationforceRCF:
实际离心场转化为重力加速度的倍数。
39.沉降速度:
在离心力作用下,物质粒子于单位时间沿离心力方向移动的距离。
40.沉降系数:
在单位离心力场中,颗粒的沉降速度。
41.膜分离技术membraneseparationtechnology:
利用天然或人工合成的、具有选择透过性的薄膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程。
42.超滤技术ultrafiltrationtechnology:
分子级膜分离手段,以压力差为推动力将不同分子量的物质进行选择性分离。
43.塔板理论theplatemodel:
阐明了色谱、蒸馏和萃取之间的相似性,将色谱柱设想成由许多液液萃取单元或理论塔板组成。
44.速率理论:
研究各种动力学因素对峰展宽的影响。
45.纯化purification:
根据目的蛋白与杂质之间的差异进行纯化。
46.反义核酸:
指天然存在或人工合成的,能与靶DNA或RNA碱基互补,并能与之结合特异阻断其翻译的一段DNA或RNA。
47.黏多糖:
指含有氨基糖与糖醛酸或它的衍生物的多糖。
48.抗生素:
由生物在其生命过程中所产生的一类在微量浓度下就能选择性地抑制它种生物或细胞生长地次级代谢产物。
49.细胞因子cytokines:
由健康人血细胞增殖、分离、提纯或由重组DNA技术制成地多肽类或蛋白质类制剂。
简答:
1.生物药物特性
药理学特性:
活性强、治疗针对性强、毒副作用少、营养价值高、可能具有免疫原性;
理化特性:
含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、组成结构复杂、空间结构决定生物活性、活性高、有效剂量小。
2.生化制药工艺中分离纯化的特点
生物材料组成复杂、目的物含量低、易变性失活、分离方法有很大经验成分、步骤多、产品验证与化学上纯度概念不完全相同。
3.分离纯化原理
根据分子形状与分子大小、根据电荷差异、根据分子极性与溶解度大小、根据吸附特性、根据生物配基特性
4.盐析的步骤:
盐溶→盐析(血浆→硫酸铵饱和浓度为30%→提取上清液→硫酸铵饱和浓度为33%→沉淀γ-球蛋白)
5.有机溶剂沉淀法
优点:
乙醇等有机溶剂易除去,产品更纯净;
密度差较大,离心收集。
缺点:
容易使蛋白质变性,操作常需低温,成本高,需防火防爆。
6.吸附法的优缺点:
设备简单、操作简便、价廉、安全。
少用或不用有机溶剂,吸附过程中PH变化小,较少引起生物活性物质的变性失活。
选择性差,收率不高;
一些无机吸附剂性能不稳定。
7.凝胶层析的特点
操作简便,所需设备简单;
分离效果好,重复性高;
分离条件缓和;
应用广泛;
分辨率不高,分离操作较慢。
8.离子交换树脂交联度代表什么意义
交联度上升,膨胀度下降,K值增大,树脂潜在的选择能力提高;
要有一定的膨胀度保证保证大分子可进入颗粒内部。
9.亲和层析对载体的要求
充分功能化,与配基进行共价连接;
有较好的理化稳定性和生物惰性;
具有高度的水不溶性和亲水性;
具有多孔的立体网状结构,能使被亲和吸附的大分子自由通过;
应为大小均匀的刚性小球。
10.氨基酸类药物的制造方法:
蛋白水解法、化学合成法、发酵法、酶法。
蛋白质水解法:
以毛发等蛋白质为原料,通过酸碱或酶水解成多种氨基酸混合物,经分离纯化获得各种药用氨基酸。
发酵法:
借助微生物在有氧或无氧条件下进行生命活动制备微生物菌体或其代谢产物的过程。
酶转化法:
在特定酶的作用下使某些有机物转化成相应氨基酸。
化学合成法:
以酸、醛、酯及某些氨基酸为原料,经氨解、水解、缩合、取代及氢化还原等化学反应合成氨基酸。
11.蛋白质提取分离纯化方法
材料选择(富含所需要蛋白质或多肽成分的,易于获得、易于提取、无害的生物组织。
)→提取(最大限度提取有效成分,溶剂选择是关键)→分离纯化(等电点、分子形状和大小、溶解度、电离性质、功能专一性、溶剂系统中的分配等)
提取:
以溶解性、稳定性来选择合适的溶剂。
纯化分离方法使用顺序:
原则:
相同性质的纯化方法一般不重复使用,纯化方法顺序先后的安排上要考虑到有利于减少工序,提高效率。
12.目前临床使用的胰岛素来源
动物胰脏来源:
经动物胰脏提取或适当提取的猪、牛胰岛素。
半合成胰岛素:
以猪胰岛素为原料,酶修饰后得到人胰岛素。
重组DNA技术生产胰岛素:
重组DNA技术生产人胰岛素、速效胰岛素、长效胰岛素。
13.核酸的提取
DNA的提取:
一般是利用DNA-核蛋白易溶于1mol/LNaCl溶液而不溶于0.14mol/L。
RNA的提取:
:
利用RNA-核蛋白易溶于0.14mol/LNaCl溶液而不溶于1mol/L的性质,先提取得到RNP。
14.肌苷酸的发酵生产
直接发酵法
二步发酵法:
发酵法生产肌苷;
肌苷磷酸化
半合成法生产肌苷酸:
在发酵过程中添加前体物次黄嘌呤后,经由微生物产生的胞外酶转化成肌苷酸。
15.核酸制备的方法
水解法、发酵法、半合成法
16.酶类药物的提取和纯化
原料选择→生物材料的预处理→提取→浓缩→纯化→结晶
动物材料预处理:
机械法、冻融(冷到-10℃左右,再缓慢溶解至室温,反复多次)、丙酮粉(组织经丙酮迅速脱水干燥制成丙酮粉)
17.酶的结晶方法
盐析法、有机溶剂沉淀法、复合结晶法、透析平衡法、等电点法
条件选择:
酶的纯度、酶的浓度、金属离子、晶种、温度、时间、ph
注意事项:
防止酶蛋白变性;
防止辅因子丢失;
防止酶被蛋白水解酶降解
18.黏多糖在结构上的特点:
黏多糖基本上是由特殊的重复双糖单位构成,在此双糖单位中包括一个N-胰腺氨基己糖;
黏多糖的组成结构单位中有两种糖醛酸两种氨基己糖;
还有若干其他单糖作为附加成分
19.多糖分离纯化的一般方法
原料→提取→除蛋白→透析→沉淀→粗品→纯化
抗生素发酵生产工艺
1.青霉素发酵工艺的建立对抗生素工业有何意义?
青霉素是发现最早,最卓越的一种B-内酰胺类抗生素,它是抗生素工业的首要产品,青霉素是各种半合成抗生素的原料。
青霉素的缺点是对酸不稳定,不能口服,排泄快,对革兰氏阴性菌无效。
青霉素经过扩环后,形成头孢菌素母核,成为半合成头孢菌素的原料。
2.如何根据青霉素生产菌特性进行发酵过程控制?
青霉素在深层培养条件下,经历7个不同的时期,每个时期有其菌体形态特性,在规定时间取样,通过显镜检查这些形态变化,用于工程控制。
第一期:
分生孢子萌发,形成芽管,原生质未分化,具有小泡。
第二期:
菌丝繁殖,原生质体具有嗜碱性,类脂肪小颗粒。
第三期:
形成脂肪包含体,积累储蓄物,没有空洞,嗜碱性很强。
第四期:
脂肪包含体形成小滴并减少,中小空泡,原生质体嗜碱性减弱,开始产生抗生素。
第五期:
形成大空泡,有中性染色大颗粒,菌丝呈桶状。
脂肪包含体消失,青霉素产量提高。
第六期:
出现个别自溶细胞,细胞内无颗粒,仍然桶状,释放游离氨,pH上升。
第七期:
菌丝完全自溶,仅有空细胞壁。
一到四期为菌丝生长期,三期的菌体适宜为种子。
四到五期为生产期,生产能力最强,通过工艺措施,延长此期,获得高产。
在第六期到来之前发束发酵。
3.青霉素发酵工程的控制原理及其关键点是什么?
控制原理:
发酵过程需连续流加葡萄糖,硫酸铵以及前提物质苯乙酸盐,补糖率是最关键的控制指标,不同时期分段控制。
在青霉素的生产中,及时调节各个因素减少对产量的影响,如培养基,补充碳源,氮源,无机盐流加控制,添加前体等;
控制适宜的温度和ph,菌体浓度。
最后要注意消沫,影响呼吸代谢。
4.青霉素提炼工艺中采用了哪些单元操作?
青霉素不稳定,发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速,防止降解。
提炼工艺包括如下单元操作:
①预处理与过滤:
在于浓缩青霉素,除去大部分杂质,改变发酵液的流变学特征,便于后续的分离纯化过程。
②萃取:
其原理是青霉素游离酸易溶于有机溶剂,而青霉素易溶于水。
③脱色:
萃取液中添加活性炭,除去色素,热源,过滤,除去活性炭。
④结晶:
青霉素钾盐在乙酸丁酯中溶解度很小,在乙酸丁酯萃取液中加入乙酸钾-乙醇溶液,青霉素钾盐可直接结晶析出。
氨基酸发酵工艺
1.如何对谷氨酸发酵工艺过程进行调控?
发酵过程流加铵盐、尿素、氨水等氮源,补充NH4+;
生物素适量控制在2-5μg/L;
pH控制在中性或微碱性;
供氧充足;
磷酸盐适量。
2.氨基酸生产菌有什么特性,为什么?
L-谷氨酸发酵微生物的优良菌株多在棒状杆菌属、小短杆菌属、节杆菌属和短杆菌属中。
具有下述共同特性:
①细胞形态为短杆至棒状;
②无鞭毛,不运动;
③不形成芽孢;
④革兰氏阳性;
⑤生物素缺陷型;
⑥三羧酸循环、戊糖磷酸途径突变;
⑦在通气培养条件下产生大量L-谷氨酸。
3.生物素在谷氨酸发酵过程中的作用是什么?
生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。
生物素缺陷型菌种因不能合成生物素,从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。
而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。
因此,磷脂的合成量也相应减少,这就会导致细胞膜结构不完整,提高细胞膜对谷氨酸的通透性,解除其对谷氨酸脱氢酶的抑制,源源不断生产谷氨酸。
维生素发酵生产工艺
1.比较分析现行维生素C的两种生产工艺过程及本质区别,有什么优势?
现行的维生素c生产工艺过程有:
莱氏化学合成法和两步发酵法。
莱氏化学合成法:
D-葡萄糖为原料,进过催化氢化生成D-山梨醇,然后生物氧化转变为L-山梨糖,酸性液中丙酮化,对α-β-二仲醇进行保护。
L-山梨糖高锰酸钾在碱性溶液中氧化为二丙酮-2-酮-L-古龙酸,除去丙酮,内酯化和烯醇化得到L-抗坏血酸。
整个合成过程必须保持第4位碳原子的构型不变。
两部发酵法:
①催化氢化:
催化氢化D-葡萄糖,控制压力,在氢做还原剂、镍做催化剂的条件下,将醛基还原成醇基,从而制备D-山梨醇。
②第一部发酵:
D-山梨醇C2位羟基氧化为羰基,其他基团不变,微生物转化得L-山梨糖。
③第二部发酵:
L-山梨糖到2-酮基-L-古龙酸需要将C1位醇基氧化为羧基,保持其他基团不发生变化。
其中两步发酵法更具有优势。
原因如下:
①以生物氧化代替化学氧化简化了生产工艺。
②省略了丙酮化反应步骤,节省了丙酮、硫酸等大量化工原料和其防爆设备,节约了成本,有利于安全生产。
③三废和污染较小。
④提高了生产能力。
2.维生素C的生产工艺中,手性中心是如何实现的?
维生素C分子中含有两个手性碳原子,故有四个光学异构体。
其中L(+)-抗坏血酸括性最高,D(-)-异抗坏血酸活性仅为其20%,工业上将其作为食品抗氧剂。
D(-)-抗坏血酸和L(+)-异抗坏血酸几乎无活性。
3.在未来,一步发酵能取代两部发酵,成为维生素生产的主流工艺吗,为什么?
一步法发酵对工业菌株的山梨醇/糖旁路代谢途径进行敲除。
与原始菌株比较,发现单菌发酵24h后,培养基中剩余的山梨醇糖含量基本保持恒定,NSR缺失株相对于原始菌株残糖量提高了85.9%。
基因工程制药工艺
1.工程菌与宿主菌对培养基要求有何不同,为什么?
碳源:
大肠杆菌以蛋白胨等蛋白质的降解物作为碳源;
酵母利用葡萄糖、半乳糖等单糖类物质为碳源。
氮源:
不同工程菌对氮源利用能力差异大,具有很高的选择性。
大肠杆菌利用酵母粉等大分子有机氮源;
酵母利用氨基酸为氮源。
选择剂:
基因工程大肠杆菌含有抗生素抗性基因,抗生素作为选择剂;
基因工程酵母菌常用氨基酸营养缺陷型。
2.影响工程菌培养工艺的主要参数是什么?
如何优化控制?
温度:
生长与生产温度不一致。
较高温度表达量大,易形成包涵体。
策略:
较低温度下有利于表达可溶性蛋白质。
对于热敏感的蛋白质,高温会降解破坏。
生产期可采用先高温,然后低温,变温表达,避免蛋白质降解。
pH:
了解发酵过程中各个阶段的适宜pH以后,进一步设法控制pH在合适的范围内。
分阶段控制pH:
根据试验结果来确定生长最适pH和产物最适pH,以达到最佳生产。
溶解氧:
从供应量和需要量(菌体生长、质粒稳定性、产物积累)二个方面考虑,使之需氧不超过设备的供氧能力,在临界溶解氧浓度之上。
3.诱导物对生长和产物合成有何影响,为什么?
诱导物用来诱导表达型工程菌。
在细胞生长到一定阶段,必需添加诱导物,以解除目标基因的抑制状态,活化基因,进行转录和翻译,生成产物。
适宜的诱导时间非常重要。
诱导物的浓度及其发酵温度会影响表达量和产物存在形式。
化学诱导型启动子:
lzc、tac、T7等,诱导时间为对数生长期。
温度诱导型启动子:
PL、PR等,诱导时间为对数期或稍后一些。
1.什么是基因工程菌,工程菌构建的基本过程和各阶段的主要任务是什么,所涉及基因工程原理是什么?
将目的基因导入细菌体内使其表达,产生所需要的蛋白的细菌称为基因工程菌。
工程菌构建的基本过程如下:
目标基因克隆(PCR、文库筛选、化学合成)→表达载体构建(酶切、链接)→遗传转化与筛选(外源基因导入与培养)→工程菌(获得新形状、功能、产生物质)
酶切:
在特异位点上催化双链DNA分子的断裂,产生相应的限制性片段。
(DNA+缓冲液+限制性内切酶;
37℃,1小时;
加热、加EDTA终止;
电泳检查酶切完整性)
链接:
DNA双链上相邻的3’羟基和5’磷酸基团共价结合形成3’-5’磷酸二酯键,使原来断开的DNA缺口重新连接起来。
(载体片段和基因片段,缓冲液,连接酶;
16-26℃,数小时;
70℃加热10min终止反应)
转化:
把外源基因导入宿主细胞的过程。
(氯化钙法向大肠杆菌导入外源基因)
2.目标基因克隆的主要方法有哪些?
分析其特点及其适用范围
①PCR扩增。
简便快速,高效,数kb单基因克隆。
DNA聚合酶活性和保真性限制。
(94℃变性→55℃退火→72℃延伸→94℃变性……)
②文库筛选。
长片段,无碱基错误,位置序列基因克隆。
繁琐,过程复杂,耗时,昂贵。
③化学合成:
简便,准确,已知序列基因克隆,引物合成。
受合成仪性能限制,长度很短。
3.大肠杆菌中高效表达蛋白药物着重设计哪几个方面?
为了确保工程菌构建的有效性,必须遵循GMP及其有关生物制品研究技术指导原则,做好菌种的记录和管理。
①表达载体,详细记录表达载体,包括基因的来源、克隆和鉴定,表达载体的构建、结构和遗传特性。
②宿主细胞:
详细记录宿主细胞的资料,包括细胞株系名称、来源、传代历史、鉴定结果及基本生物学特性等。
③目标基因序列:
目标基因的序列包括插入基因和表达载体两端控制区的核苷酸序列,以及所有与表达有关的序列,做到序列清楚。
重组人干扰素生产工艺
1.重组人干扰素生产工艺路线有哪几条,有何缺点?
①体外诱生干扰素制备工艺:
仙台病毒诱导人白细胞:
血浆→人白细胞(病毒诱导)→分离纯化→人白干扰素。
产量低,1gIFNα需要105L人血白细胞,来源困难,工艺复杂,收率低,价格昂贵,潜在的血源性病毒污染的可能性。
②Namalva细胞培养(病毒培养)→合成干扰素→分离纯化→多压型混合干扰素。
首次实现大规模商业化生产,用细胞培养8000L。
活性低,退出临床应用。
③工程菌构建→发酵培养→包涵体→复性→重组人干扰素。
工艺特点:
发酵过程,随后变性、复性过程。
生物合成、纯化及制剂阶段均使用了一些动物或人血液提取成分,仍然没有摆脱潜在的传播血源性疾病的危险。
④工程CHO细胞系构建→细胞培养→收集培养液→分离纯化→重组人干扰素。
分泌表达,产量低,成本高,过程控制严格。
可以做到无血清培养。
⑤基因工程假单胞杆菌发酵生产工艺。
发酵周期短:
几个小时,无需变性、复性过程,获得有活性产品,纯化过程:
淘汰抗体亲和层析,制剂中采用非人血清白蛋白新型保护剂,使得整个制造过程中不使用任何血液提取成分。
2.重组人干扰素发酵工段的关键控制点是什么,如何实现最优化过程控制?
①摇瓶培养:
摇瓶培养:
30℃,pH7.0,250rpm,16-20h;
②种子罐培养:
接种:
接入50L种子罐,接种量10%培养:
30℃,pH7.0控制:
级联调节通气量和搅拌转速。
3.干扰素纯化工艺的原理是什么?
基于蛋白质的电荷性除去杂质,准确控制缓冲液和上样液的pH及电导值,纯化干扰素
4.干扰素纯化工艺过程中各工段的目的是什么?
①溶解粗干扰素:
配置缓冲液(超纯水,pH7.5磷酸缓冲液,0.45μm滤器和10ku超滤系统,百级层流下收集),冷却至2-10℃。
在均浆器中完全溶解粗干扰素。
②等点沉淀与疏水层析:
磷酸调节至pH5.0,沉淀杂蛋白,离心收集上清液(含有人干扰素)。
用NaOH调节上清液pH7.0,并用5MNaCl调节溶液电导值180ms/cm,上样,进行疏水层析,利用干扰素的疏水性进行吸附。
在2-10℃下,用0.025M磷酸缓冲液(pH7.0)+1.6MNaCl进行洗涤,除去非疏水性蛋白。
用0.01M磷酸缓冲液(pH8.0)进行洗脱,收集洗脱液,干扰素。
或②等电点沉淀与盐析:
磷酸调节pH4.5,调节电导值40ms/cm,2-10℃静置过夜,除杂蛋白。
1000ku超滤膜过滤,除去大蛋白。
调整溶液pH8.0,10ku超滤膜,0.005M缓冲液。
③阴离子交换层析与浓缩:
0.01M磷酸缓冲液(pH8.0)平衡树脂,盐浓度线性梯度5~50ms/cm进行洗脱,2-10℃,配合SDS-PAGE收集干扰素峰。
把目标馏分合并,调整溶液pH和电导值,10ku超滤膜,0.05M醋酸缓冲液(5.0)中透析。
④阳离子交换层析与浓缩:
用0.1M醋酸缓冲液(pH0.5)平衡树脂。
上样,相同缓冲液冲洗。
盐浓度线性梯度5-50ms/cm进行洗脱,配合SDS-PAGE收集干扰素峰。
合并馏分,10ku超滤膜系统。
⑤凝胶过滤层析:
0.15MNaCl的0.01M磷酸缓冲
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