第13讲第三章药发酵工程制药第一节发酵工程制药概第三章发酵工程制药发酵工程制药概述抗生素类药物概述β-内酰胺抗生素的
生产大环内酯类抗生素的生产四环素类抗生素的生产氨基糖苷类抗生素的生产
思考题
发酵工程制药概述发酵工程制药的研究范畴发酵工程制药的工艺特点与要求发
酵工程药物研究开发的一般程序
发酵工程制药的研究范畴发酵工程药物包括抗生素在内，发酵工程药物包括抗生素在内，一系列通过微生物发酵生产的抗细菌、抗真菌、抗微生物发酵生产的抗细菌、抗真菌、病毒、抗肿瘤、抗高血脂、病毒、抗肿瘤、抗高血脂、抗高血压作用的药物，以及抗氧化剂、酶抑制剂、的药物，以及抗氧化剂、酶抑制剂、免疫调节剂、强心剂、镇定剂、调节剂、强心剂、镇定剂、止痛剂等的总称。包括:抗生素、维生素、氨基酸、包括:抗生素、维生素、氨基酸、核苷或核苷酸、药用酶和辅酶、核苷酸、药用酶和辅酶、其他药理活性物质。
发酵工程制药的工艺特点与要求发酵工程药物生产的工艺过程: 无菌空气菌种孢子种子发酵发酵液预处理提取精制产品检验产品包装
菌种工艺的特点与要求 (1)菌种要求品系纯正，生产能力高，遗传性状稳定。菌种要求品系纯正，生产能力高，遗传性状稳定。 ( 2 ) 制备的各阶段种子均要求无其它微生物的污染、生命制备的各阶段种子均要求无其它微生物的污染、力强、保存期短。力强、保存期短。 ( 3 ) 为了确保种子质量和安全，种子制
备对人员、用具、为了确保种子质量和安全，种子制备对人员、用具、设备和操作场所都要有严格操作和管理规程。设备和操作场所都要有严格操作和管理规程。 ( 4 ) 要定期对菌种进行分离复壮，以防菌种退化，确保菌要定期对菌种进行分离复壮，以防菌种退化，种的纯粹和生产能力稳定。种的纯粹和生产能力稳定。 ( 5 ) 要有生产能力相同而遗传性状不同的几个备用菌种，要有生产能力相同而遗传性状不同的几个备用菌种，以备现有生产菌种污染噬菌体或出现其他异常情况时替换?替换。 ( 6 ) 菌种保存应采用冷冻干燥管或液氮管，可长期保持菌菌种保存应采用冷冻干燥管或液氮管，种存活和生产能力稳定。种存活和生产能力稳定。
发酵工艺的特点与要求 (1)原材料要求质量稳定;(包括产地、规格、仓原材料要求质量稳定;(包括产地、规格、储条件及储藏时间) 储条件及储藏时间) (2)发酵起始和过程中使用的原材料、设备、空气发酵起始和过程中使用的原材料、设备、等都要经过严格的灭菌; (3)设备密封性能好，无渗漏; 设备密封性能好，(4)发酵全过程要求用无菌压缩空气、保持罐内压发酵全过程要求用无菌压缩空气、力大于大气压; (5)发酵过程要求不间断地进行通气和搅拌，以保发酵过程要求不间断地进行通气和搅拌，持氧的充分供应和良好的混合状态; (6)微生物生长与抗生素合成呈现明显的分阶段现象，故也应进行分阶段的控制。故也应进行分阶段的控制。
提炼工艺的特点与要求 ( 1 ) 微生物药物一般对热、酸、碱、酶不稳定，故应尽量微生物药物一般对热、酶不稳定，在低温、在低温、清洁和严格控制的化学环境下快速操作; ( 2 ) 根据选择性、分离因素和经济性，选择适当的几步提根据选择性、分离因素和经济性，炼工艺组合，炼工艺组合，以达到所需要成品纯度; ( 3 ) 树立高度的质量意识，对原材料、辅料、半成品、成树立高度的质量意识，对原材料、辅料、半成品、品和
环境都要进行严格的质量监控; ( 4 ) 树立高度的安全防护意识，严格实施防火、防爆、防树立高度的安全防护意识，严格实施防火、防爆、中毒、中毒、防窒息等安全操作规程; ( 5 ) 在提炼生产的全过程中都要树立严格的洁净和无菌概念，以防化学和生物污染，确保成品质量。以防化学和生物污染，确保成品质量。
发酵工程药物研究开发的一般程序筛选菌株摇瓶培养有无活性小罐培养
粗提物(20~50%) 活性检验有无活性纯化纯化物(>90%) 稳定性检验否是否稳定化学研究是否新药否是否新活性是临床试验报批生产是是否安全否放弃否放弃修饰或放弃菌株鉴定申报专利是动物实验是否有效毒理研究是否有毒否否是放弃放弃无放弃无其他筛选
抗生素类药物概述 ? ? ? ? ? ? 抗生素的定义抗生素的发展史抗生素的命名抗生
素的分类抗生素的抗菌谱抗生素剂量表示法
抗生素的定义抗生素是生物生物在其生命活动过程中产生的生命活动过程中产生的、生物生命活动过程中产生的在低微浓度低微浓度下能选择性地抑制选择性地抑制他种生物机低微浓度选择性地抑制能的有机物质。 ? 生物生物——大部分是微生物(放线菌、真菌、细菌)、另外还有植物、动物。 ? 生命活动过程中产生的生命活动过程中产生的——代谢产物(天然抗生素)?衍生化(半合成)。 ? 低微浓度低微浓度——抗生素的生理活性非常高，浓度在微摩尔微摩尔甚至纳摩尔。纳摩尔。微摩尔纳摩尔
抗生素的发展史 ? 1929年Fleming偶然发现了青霉素年青霉素，10年后(1939)，青青霉素霉素开始用于医学方面(与二战有关)。 ? 1929年 , 1959年，是从土壤微生物中寻找抗生素的时期。年年发现能用于医疗的抗生素抗生素30几种。主要是Waksman小组。抗生素 ? 20 世纪 60 年代，半合成
抗生素迅速发展。 1959 年， Batchelor获得了青霉素母核—6-氨基青霉烷酸(6-APA)，并研究半合成青霉素和头孢菌素C，得到了耐酸、可口服及对青霉素耐药菌有效的广谱青霉素。 ? 1970年 , 1975年，是抗生素工业飞跃发展的时期，在此年年期间大量半合成抗生素进入临床。
抗生素的发展史我国起步较晚。 ? 1949年北京生物制品研究所成立青霉素研究室， 1950年上海成立青霉素研究所。1952年在上海召开抗生素座谈会。 ? 1953年5月1日，青霉素在上海第三制药厂上海第三制药厂正式投上海第三制药厂入生产，开创了中国抗生素工业。 ? 1958年，亚洲最大的抗生素联合企业华北制药厂华北制药厂建成投产，投产了青霉素、链霉素、土霉素和红霉素等品种。 ? 随后全国陆续建立起一批微生物发酵药厂。1966 年我国独立发现第一个——创新霉素。
抗生素的命名 ? 1、凡是由动植物或菌类产生的抗生素，其命名根据动物学、植物学菌属学的名称而定。如:青霉素、链霉素、赤霉素、灰黄霉素、蒜素、黄连素、鱼素等。 ? 2、抗生素的化学结构或性质已经明确了的可根据其族命名。如:四环素、氯四环素、氯霉素等。 ? 3、对一些有纪念意义或按抗生素产生菌的分离地方命名及习惯上已采用的俗名仍可继续使用。如: 创新霉素、正定霉素、平阳霉素、井岗霉素、金霉素、土霉素等。
抗生素的分类 (一)根据抗生素的来源分类 1、放线菌产生的抗生素主要有红霉素、四环素、链霉素、新生霉素、万古霉素、利福霉素等——碱性化合物 2、真菌产生的抗生素主要有青霉素、头孢菌素、灰黄霉素等 3、细菌产生的抗生素多黏杆菌、枯草杆菌、短芽孢杆菌、杆菌肽 4、其他生物(动物、植物、海洋生物等)产生的抗生素动物:溶菌酶、红血球素、鱼素等。植物:蒜素、番茄素、白果酸、白果醇、常山碱等地衣或藻类生物:地衣酸、绿藻素等
抗生素的分类 (二)根据抗生素的作用对象分类 1、抗革兰阳性菌的抗生素:青霉素、红霉素、新生霉素、杆菌肽 2、抗革兰阴性菌的抗生素:链霉素、多黏菌素3、广谱抗生素:四环素类、氯霉素类、广谱青霉素类、第三代头孢菌素 4、抗真菌的抗生素:制霉菌素、灰黄霉素、两性霉素。 5、抗肿瘤的抗生素:自力霉素(丝裂霉素)、更生霉素(放线菌素 B)、更新霉素、平阳霉素、阿霉素。 5、抗结核分支杆菌的抗生素:链霉素、新霉素、利福霉素、环丝氨酸 6、抗病毒、噬菌体及原虫的抗生素:鱼素、蒜素、巴龙霉素
抗生素的分类 (三)根据抗生素的作用机制分类 1、抑制细胞壁合成的抗生素青霉素类、头孢菌素类、万古霉素、杆菌肽和环丝氨酸等 2、影响细胞膜功能的抗生素多黏菌素类、制霉菌素、两性霉素B 3、抑制细胞蛋白质合成的抗生素大环内酯类抗生素、四环类抗生素、氨基糖苷类抗生素 4、抑制细胞核酸合成的抗生素新生霉素、灰黄霉素、利福平 5、抑制细胞生物能作用的抗生素抑制电子转移的竹桃霉素、抗霉素，抑制氧化磷酸化的短杆菌素、寡霉素。
抗生素的分类 (四)根据抗生素的化学结构分类 1、β-内酰胺类抗生素青霉素、头孢菌素结构特点:都有一个β-内酰胺的四元环 2、大环内酯类抗生素红霉素、麦迪霉素、利福霉素结构特点:含有一个大环内酯的配糖体，以苷键和1,3个分子的糖相连。 3、四环类抗生素四环素、金霉素、土霉素结构特点:以四并苯为母核。 4、氨基糖苷类抗生素链霉素、卡那霉素、庆大霉素结构特点:都含有一个六元脂环，环上有羟基及氨基取代物，分子中既含有氨基糖苷，也含有氨基环醇结构。
抗生素的分类 5、多肽类抗生素放线菌素、短杆菌肽、多粘菌素结构特点:含有多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状或带侧链的环状多肽类化合物。 6、多烯大环内酯类抗生素制霉菌素、两性霉素B 结构特点:含有大环内酯，内酯中
有共轭双键。 7、苯烃基胺类抗生素氯霉素 8、蒽环类抗生素正定霉素、阿霉素9、其他抗生素创新霉素、磷霉素
抗生素的抗菌谱 ? (1)选择性 ? ( 2 ) 最小的抑菌浓度 ( MIC : minimal
inhibitory concentration能够抑制微生物生长的最低抗生素浓度) ? (3)抗菌谱(抗
菌素对各种微生物的抗菌活性)
抗生素剂量表示法 1、稀释单位以抑制某一标准菌株标准菌株生长发育的最高稀释标准菌株度(即最小剂量)作为效价单位。如:青霉素以50ml肉汤培养液中完全抑制金黄葡萄球菌标准菌株发育所需要的最小剂量作为青霉素效价的1个单位。 ? 稀释单位:U/mg、U/ml 用于初期的抗生素或新抗生素，这些往往是不纯的制品
抗生素剂量表示法 2、质量单位以抗生素的有效成分(即生理活性部分)的质量
作为抗生素的单位，称为质量单位。如:1U=1g链霉素碱;1U=0.6g青霉素G钠盐 (1
稀释单位=0.6g) 其他各种抗生素1U=1g。
发酵工程是指采用现代工程技术手段，程技术手段，利用微生物的某些特定功能，某些特定功能，为人类生产有用的产品，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。种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵扩大培养和接种、过程和产品的分离提纯等方面。发酵工程有三个发展阶段: 农产手工加工——近代发农产手工加工——近代发酵工程——现代发酵工程酵工程——现代发酵工程
现代发酵工程技术是与其他生物技术密不可分的，通过育种技术、现代发酵
工程技术是与其他生物技术密不可分的，通过育种技术、基因工程和细胞工程技术可以改变发酵菌种的特性，基因工程和细胞工程技术可以改变发酵菌种的特性，形成新的突变种或工程菌;同时，工程菌;同时，发酵工程技术又是其他各项生物技术形成生产力的基本途径。途径。
青霉素发现者——弗莱明青霉素发现者——弗莱明亚历山大? 弗莱明爵士( 亚历山大 ? 弗莱明爵士 ( Sir Alexander Fleming，1881年8月 Fleming，1881年 6 日—1955年 3 月 11日 ) ，苏格 1955 年 11 日兰生物化学家，
兰生物化学家，出生在苏格兰的洛克菲尔德( Lochfield) 的洛克菲尔德
( Lochfield ) ，家中世代务农。 1906年从伦敦家中世代务农。 1906 年从
伦敦圣马里亚医院 ( St. Mary's St. Hospital) 医科学校毕业。Hospital ) 医科学校毕业。 1928 年弗莱明在伦敦大学讲解细菌学，那时弗莱明正为了撰写一篇有关葡萄球菌 ( Staphylococcus spp. ) 的回顾 spp. 论文，论文，在实验室里培养大量的金黄色葡萄球菌( aureus) 金黄色葡萄球菌 ( S. aureus ) ，七月下旬霉菌孢子掉进这个培养皿之中，养皿之中，8月份弗莱明本人在乡下度假，乡下度假， 9 月 3 日返回实验室。日返回实验室。这时弗莱明发现长满细菌的培养皿有个角落长了一块青霉菌 ( Penicillium notatum ) ，周围 notatum) 却没有细菌滋长，却没有细菌滋长，弗莱明马上意识到霉菌可能有杀菌作用，意识到霉菌可
1929 年的并将这个现象发表在 1929年的能有杀菌作用，并将这个现象发表在
英国实验病理学期刊。英国实验病理学期刊。 1935 年英国牛津大学
病理学系主任弗洛里 (Howard Walter Florey，1898-1968)和旅英的德国
生物化学家钱恩(Ernst Boris Chain)合作，研究青霉素的性质、分离和化学结构，解决了青霉素的纯炼问题。
思考题 1. 2. 3. 4. 5. 6. 发酵工程药物的含义与范围。发酵工程药物生产的一般
程序。发酵工程药物研发的一般程序。抗生素的定义。根据化学结构，抗生素可
分那几类。抗生素活性单位的剂量表示法。
生物制药考试重点 第一章 药物是用于预防、诊断、治疗人的疾病。改善生活质量和影响人体生物学进程的物质。药物可分为化学药物、中药、生物药物三大类。P1 生物药物是指利用生物体、生物组织或其成分、综合应用多门学科的原理和方法进行加工、制造而成的一大类药物。P1 天然生化药物是指从生物体（动物、植物和微生物）中获得天然存在的生化活性物质。 抗生素是指由生物（包括微生物、植物和动物）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他种生物或细胞生长的生理活性物质及其衍生物。P2 生物制品，一般指的是用微生物及其代谢产物、原虫、动物毒素、人或动物的血液或组织等直接加工制成，或用现代生物技术方法制备的，用于预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的药品。P3 自1982年重组人胰岛素投放市场以来，利用基因工程开发生物药物已经成为一个重要的发展方向。P4 1989年我国研发出第一个拥有自主知识产权的生物医药产品——重组人干扰素a-1b。（细胞因子）P5 生化制药主要是从动物、植物、微生物和海洋生物中提取、分离、和纯化生物活性物质，加工制造成为生化药物。天然的生化药物包括氨基酸、多肽、蛋白质、核酸、酶和辅酶、糖类、脂类药物等。P5 微生物制药是以发酵工程技术为基础、利用微生物代谢过程生产药物的制备技术。微生物制药生产的药物包括抗生素、酶抑制剂、免疫调节剂以及维生素、氨基酸、核苷酸等。P5 生物技术制药是利用现代生物技术（包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等），生产多肽、蛋白质、酶和疫苗、单克隆抗体等。P5 迄今为止，已上市的基因工程药物多数以E.coli表达系统生产，其次是酿酒酵母和哺乳动物细胞（中国仓鼠卵细胞CHO和幼仓鼠肾细胞BHK）。P6 第二章 生物活性物质的制备技术很多，主要是利用它们之间特异性的差异，如分子大小、形状、酸碱度、极性、溶解度、电荷和对其他分子的亲和性等建立起来的。P9 传统的生化制药的基本工艺过程可分为：材料的选择和预处理，组织与细胞的破碎及细胞器的分离，活性物质的提取和纯化，活性物质的浓缩、干燥和保存。P9 细胞破碎后，一般采用差速离心方法分离细胞内质量不同的细胞组分，沉降于离心管内不同区域，分离后即所得所需组分。P14 某一物质在溶剂中的溶解度大小与该物质的分子结构及所使用的溶剂的理化性质有密切关系，一般遵循“相似相溶”的原则。P14 提取的原则是“少量多次”，即对于等量的提取溶液，分多次提取比一次提取的效果好得多。P14 生物活性物质的初步分离与纯化，一般采用沉淀分离法，即通过改变某些条件或加入某种物质，使溶液中某种溶质的溶解度降低，从而从溶液中沉淀析出。沉淀分离法包括盐析沉淀、等电点沉淀和有机溶剂沉淀等。P15 一般的透析时间是24h，每小时换水一次，整个过程在4.o C下进行。P16 电泳技术既可用于分离各种生物大分子，也可用于分析某种物质的纯度，还可用于相对分子质量的测定。P17 常用的干燥方法是真空干燥和冷冻干燥。P18
一．填空题 第一章 1.发酵工业的发展经历了（自然发酵），纯培养技术的建立，（好气性）发酵技术的建立，人工诱变育种，（代谢控制）发酵技术的建立，开拓新型发酵原料时期，与（基因操作）技术相结合的现代发酵工程技术等六个阶段 2.工业发酵方式根据所用菌种是单一或是多种可以分为单一（纯种发酵）和（混合）发酵。 3.微生物培养（发酵）方式，可以分为（分批培养）（发酵），（连续培养）（发酵），补料分批培养（发酵）三种类型。 4.（发酵工程）是连接生物技术上下游过程的重要枢纽；（发酵工程）是生物技术产业化的一个主要途径。 5.发酵工程发展史可分为三个发酵技术阶段：在 1910 以前为（自然）发酵技术阶段；深层培养生产青霉素属于（近代）发酵技术阶段；现代生物技术的技术特征就是以（基因工程）为首要标志。 第二章 1.常用工业微生物可分为：（细菌）、酵母菌、霉菌、（放线菌）四大类。 2.在培养基中掺入可溶性淀粉、酪素或 CaCO3 可以分别用于检测菌株产（淀粉）酶、产（蛋白）酶或产（酸）能力的大小。 3.（自然选育）是指对自然界中的微生物（未经人工诱变或杂交处理的情况下）进行分离和纯化，择优选取微生物菌种的方法。 4.工业微生物育种的基本方法包括自然选育、（诱变育种）、代谢控制育种、（基因重组）和定向育种等；原生质体融合技术、基因工程技术而进行的诱变育种称为（杂交育种）。 5.由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象称（菌种衰退）。 6.常用菌种保藏方法有（斜面）、沙土管、（液体石蜡）、真空冷冻等保藏法等。 7.（自然选育）方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。 8.获得纯培养的方法有（稀释法）、划线法、（单细胞）挑选法、选择培养基分离法等方法。 9.富集培养目的就是让（目的菌）在种群中占优势，使筛选变得可能。 10.工业微生物菌种可以来自（自然分离），也可以来自从微生物菌种保藏机构与（工业单位）获取。 11.从自然界（获得目的菌的）分离和筛选微生物菌种，一般分为采样、（富集培养）、纯种分离、（初筛和复筛）等步骤。 12.（透明圈）法在固体培养基中渗入溶解性差、可被特定菌利用的营养成分，造成浑浊、不透明的培 养基背景，所筛选的菌落周围就会形成透明圈。 13.（变色圈）法在底物平板中加入指示剂或显色剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。 14.（生长圈）法将待检菌涂布于含工具菌并缺少工具菌营养物的平板上培养，若能合成平板工具菌所需的营养物，在该菌株的菌落周围工具菌便会形成一个混浊的生长圈。 15.（富集培养）：是根据微生物生理特点，设计一种选择性培养基，将样品加到培养基中，经过一段时间的培养，目的微生物迅速生长繁殖，数量上占了一定的优势，从中可有效分离目的菌株。 第三章 1.氨基酸，蛋白质，核苷酸，核酸，多糖，脂肪酸，维生素等，是各种不同种生物所共有的（初级代谢产物）。 2.抗生素、生长刺激素、维生素、色素、毒素、生物碱是由特定物种在特定阶段产生，且受环境影响很大的（次级代谢产物）。 12.发酵动力学主要内容为（细胞生长）动力学、（基质消耗）动力学及产物形成动力学。 13 微生物调节其代谢采用调节（酶活性）、（酶合成量）、细胞膜的透性的三种方式。 第四章 1.实验室中配制固体培养基要加（0.2%~0.7%）琼脂或 5~12 ％明胶等剂，（1~2％）培养基的琼脂用量则为半固体 2.天然的（孢子）培养基主要有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基等。 3.（种子）培养基有供菌体大量繁殖的营养基质，营养成分要求比较丰富和完全，能维持稳定的（p H），最后一级的种子培养基的成分最好能较接近（发酵）培养基。 4.（发酵）培养基常用分批补料的方式来满足生长和合成两阶段不同的代谢需求。 5.发酵培养基的成分中必包含（碳源）、（氮源）无机盐、（生长因子）和水五大营养要素，还根据需要添加前体和产物促进剂。 6.工业上常用（葡萄糖）为淀粉水解糖，但要达到一定的质量指标。 第五章 1.（高压蒸汽灭菌法）可杀灭包括芽胞在内的所有微生物，是灭菌效果最好、应用最广的灭菌方法。 2.经5~7 分钟后受紫外线照射的空气，才能使氧气产生（臭氧）。因此消毒时间应从灯亮 5－7 分钟后计时。 3.30w 的紫外线灯管有效照射距离为（25~60），时间为（25~30）分钟
第一章绪论 填空题 1. 生物技术制药的特征 _高技术、高投入、高风险、高收益、长周期。 2. 生物药物广泛应用于医学各领域，按功能用途可分为三类，分别是_治疗药物、预防药物、诊断药物。 3. 现代生物药物已形成四大类型：一是应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白 质类治疗剂；二是基因药物_______________ ；三是来自动物植物和微生物的天然生物药 物；四是合成与部分合成的生物药物； 4. 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。 5. 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； 选择题 1?生物技术的核心和关键是（A ） A细胞工程B蛋白质工程C酶工程D 基因工程 2. 第三代生物技术（A ）的出现，大大扩大了现在生物技术的研究范围 A基因工程技术B蛋白质工程技术C海 洋生物技术D细胞工程技术 3. 下列哪个产品不是用生物技术生产的（D）A青霉素B淀粉酶C乙醇D氯化钠 4. 下列哪组描述（A ）符合是生物技术制 药的特征 A高技术、高投入、高风险、高收益、长周期B 高技术、高投入、低风险、高收益、长周期 C高技术、低投入、高风险、高收益、长周期 D高技术、高投入、高风险、低收益、短周期 5. 我国科学家承担了人类基因组计划（C ）的测序工作 A10% B5% C 1% D 7% 名词解释 （2）近代生物技术阶段的技术特征是微生物 发酵技术，所得产品的类型多，不但有菌体的初 级代谢产物、次级代谢产物，还有生物转化和酶 反应等的产品，生产技术要求高、规模巨大，技 术发展速度快。代表产品有青霉素，链霉素，红 霉素等抗生素，氨基酸，工业酶制剂等。 （3）现代生物技术阶段的技术特征是DNA 重 组技术。所得的产品结构复杂，治疗针对性强， 疗效高，不足之处是稳定性差，分离 纯化工艺更复杂。代表产品有胰岛素，干扰素和 疫苗等。 3. 生物技术在制药中有那些应用？ 生物技术应用于制药工业可大量生产廉价的防治 人类重大疾病及疑难症的新型药物，具体体现在 以下几个方面： （1）基因工程制药，利用基因工程技术可生 产岀具有生理活性的肽类和蛋白质类药物，基因 工程疫苗和抗体，还可建立更有效的药物筛选模 型，改良现有发酵菌种，改进生产工艺，提供更 准确的诊断技术和更有效的治疗技术等。随着基 因技术的发展，应用前景会更广阔。 （2）细胞工程和酶工程制药 该技术的发展为现代制药技术提供了更强大的技 术手段，使人类可控制或干预生物体初次生代谢 产物和生物转化等过程，使动植物能更有效的满 足人类健康方面的需求。 （3）发酵工程制药 发酵工程制药的发展主要体现在对传统工艺的改 进，新药的研制和高效菌株的筛选和改造等。 第二章基因工程制药 填空题 1. 基因工 程药物制造的主要步骤是：目的 基因的获得；构建DNA重组体;构建工程菌；目 的基因的表达；产物的分离纯化; 产品的检 验。 1. 生物技术制药 采用现代生物技术可以人为的创 造一些条件，借助某些微生物、 植物或动物来生产所需的医学药 品，称为生物技术制药。 2. 生物技术药物 一般说来，采用DNA重组技术 或其它生物新技术研制的蛋白 质或核酸来药物称为生物技术药 物。 3. 生物药物 生物技术药物是重组产品概念在 医药领域的扩大应用，并与天然 药物、微生物药物、海洋药物和 生物制品一起归类为生物生物药 物。 简答题 1.生物技术药物的特性是什 么？ 生物技术药物的特征是： （1）分子结构复杂 （2）具有种属差异特异性 （3）治疗针对性强、疗效高 （4）稳定性差 （5）免疫原性 （6）基因稳定性 （7）体内半衰期短 （8）受体效应 （9）多效应和网络效应 （10）检验特殊性 2.简述生物技术发展的不同阶段 的技术特征和代表产品？ （1）传统生物技术的技术特征 是酿造技术，所得产品的结构较 为简单，属于微生物的初级代谢 产物。代表产品如酒、醋、乙 醇，乳酸，柠檬酸等。
第三章发酵工业微生物菌种 微生物发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种有用物质的现代工业，它是以培养微生物进行发酵为主。而在这个过程中，优良的菌种是一个现代化的发酵工业必不可少的，最为重要的环节。其他如先进的生产工艺和先进的设备，则是为了更充分发挥优良菌种的性能而设计的。 第一节工业微生物菌种的分离和选育 第二节工业微生物菌种的改良 第三节发酵工业中菌种的退化 第四节工业微生物菌种的保藏 第五节工业微生物菌种的扩大培养 第一节工业微生物菌种的分离和选育 一般来说，从自然界直接分离到的菌种，不能立即适应实际的生产需要，只有通过选育，才能提高代谢产物的产量、改进产品质量直至简化工艺。在微生物发酵工业中生产菌种的选育方法有：?微生物菌种的分离和选育 ?菌种的改良 第一节工业微生物菌种的分离和选育 一、微生物菌种的选育 二、微生物常规育种 三、根据代谢的调节机理选择高产突变菌株 一、微生物菌种的选育 从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤： 1、采样 2、增殖培养 3、纯种分离 4、性能测定 1、采样 采样地点的确定要根据筛选的目的、微生物的分布概况及菌种的主要特征与外界环境关系等，进行综合、具体地分析来决定。如果不了解某种生产菌的具体来源，一般可以从土壤中分离。 ①、确定选好地点 取离地面5——15cm处的土壤几十克，盛入预先消毒好的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，记录采样时间、地点、环境情况等，以备查考。 ②、尽快分离 一般土壤中芽孢杆菌、放线菌和霉菌孢子忍耐不良环境能力较强，不太容易死亡。但一般应尽快分离。
③、酵母菌或霉菌类微生物采样 酵母菌或霉菌类微生物，它们对碳水化合物的需要量比较多，一般又喜欢偏酸环境，所以在普通植物花朵、瓜果种子及腐植质等上面比较多。 2、增殖培养 收集到的样品，如含有所需的菌种较多，可直接进行分离。如果样品含有所需要的菌种很少，就要设法增加该菌种的数量，进行增殖（富集）培养。 富集培养： 富集培养就是指利用不同微生物之间的生命活动特点的不同，制定出特定的环境条件，使仅仅适应于这种条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加的微生物的分离方法。人们能够利用这种方法很容易地从自然界中分离到所需要的特定微生物。富集的条件可根据所需分离的微生物特点从物理、化学、生物及综合多个方面进行选择，如温度、紫外线、高压、光照、氧气、营养等许多方面。 3、纯种分离 通过增殖培养还不能得到微生物单一的纯种，有必要进行分离纯化，来获得纯种。 这是因为生产菌种在自然条件下通常是与各种菌混杂在一起的。 纯种的分离方法很多，常用的有划线法和稀释法。 ①、划线法 ①、划线法——是将含有菌样的样品在固体培养基表面作有规则的划线培养。 ?扇形划线法、 ?方格划线法 ?平行划线法等 菌样经过多次从点到线的稀释，最后经培养得到单菌落。 ②、稀释法。 是通过不断地稀释使被分离的样品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板，使每一微生物都远离其他微生物而单独生长成为菌落，从而得到纯种 ③、两种方法的比较 ③、两种方法的比较 ?划线法简单较快； ?稀释法在培养基上分离的菌落单一均匀，获得纯种的机率大，特别适宜于分离具有蔓延性的微生物。 为了提高筛选的工作效率，除增殖培养时应控制增殖条件外，在纯种分离时，培养条件对筛选结果影响也很大，一般可通过： ?控制营养成分 ?调节培养基PH ?添加抑制剂
第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶；●生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物；初级代谢是次级代谢的基础；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；●足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异范围，具有更强的方向性和目的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化
第一章发酵工程概述 一、发酵工程：是利用微生物特定的形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。 二、发酵工程简史： 1590 荷兰人詹生制作了显微镜 1665 英国人胡克制作的显微镜观察到了霉菌 近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法 1856 psateur 酵母导致酒精发酵 19世纪末Koch 纯种分离和培养技术 三、发酵工程技术的特点 （1）主体微生物的特点 ①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株； ②微生物酶的种类很多，能催化各种生化反应 ③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源 ④可以用简易的设备来生产多种多样的产品 ⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点 （2）发酵工程技术的特点 ①发酵工程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应能够在发酵设备中一次完成 ②反应通常在常温下进行，条件温和，耗能少，设备简单 ③原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主 ④容易生产复杂的高分子化合物 ⑤发酵过程中需要防止杂菌污染 (3)发酵工程反应过程的特点 ①在温和条件下进行的 ②原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主 ③反映以生命体的自动调节形式进行（同（2）①） ④发酵分子通常为小分子产品，但也很容易生产出复杂的高分子化合物 四、发酵工程的一般特征 ①与化学工程相比，发酵工程中微生物反应具有以下特点： 作为生物化学反应，通常在常温常压下进行，没有爆炸之类的危险，不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途 ②原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒，一般无精
第三节基因工程制药生产的基本过程 工具酶的分离纯化 载体的分离纯化 外源DN A 和目的基因的分离和获得 夕卜源DNA 与载体DNA 的切割与连接 宿主细胞的选择和基因导入操作 基因工程菌的稳定性及生长代谢的特点 基因工程菌中试 基因工程菌的扩増和发酵生产 基因工程药物的分离和纯化技术 变性蛋白的复性 十一、基因工程药物的质量控 制 十二、基因工程药物的制 造实例 五、 六 、 七 、 八
六.基因工程菌的稳定性及生长代谢的特点 （_）基因工程菌质粒的不稳定性 （二）质粒稳定性的分析方法 （三）质粒不稳定的原因（四）提高质粒稳定性的方法（五）基因工程菌的生长速率（六）蛋白质产量/菌体 数量比 （七）能量供应与菌体生长的关系 （八）小分子前体.催化剂供应与菌体生长的关系
■因工程菌在传代过程中常出现质粒不稳定的w. 现象,有分裂不稳定和结构不稳定。由于质粒不稳定导致的质粒丢失菌与含有质粒的菌之间生产速率不一致导致可能的生长优势,进而能在培养基中逐渐取代含质粒菌成为优势菌群,从而减少基因表达的产率,导致基因工程菌在生产过程中出现不稳定现象。 (二)质粒稳定性的分析方法
(1)将工程菌堵养液样品适当稀释,均匀涂于不含抗生素标记的平板培养基,培养10-12h ,统计所长出的菌落数A ； (2 )然后随机挑选100个菌落,接种到含有抗生素标记的平板堵养基,壇养10?12h , 统计所长出的菌落数B ； (3 )计算B/A的比值。该比值能反映质粒的稳定性?称为稳定性(stability.ST)
不稳定的原因 指基因工程菌在分裂的子代菌体中,出现一定比例不含质粒的现象。它主要与2个因素有关: (1)工程窗产生幺失质粒的概率,拷贝量低的工 程细菌,它所产生不含质粒的细菌变异株和概率较大。 (2 )丢失质粒的细菌.含有质粒的工程菌之间的 竞争力大小。 2、结构不稳定:指外源基因从质粒上丢失.或者发生 碱基重排.缺失现象,最终导致工程菌性能改变的现象。
第13讲第三章药发酵工程制药第一节发酵工程制药概第三章发酵工程制药发酵工程制药概述抗生素类药物概述β-内酰胺抗生素的 生产大环内酯类抗生素的生产四环素类抗生素的生产氨基糖苷类抗生素的生产 思考题 发酵工程制药概述发酵工程制药的研究范畴发酵工程制药的工艺特点与要求发 酵工程药物研究开发的一般程序 发酵工程制药的研究范畴发酵工程药物包括抗生素在内，发酵工程药物包括抗生素在内，一系列通过微生物发酵生产的抗细菌、抗真菌、抗微生物发酵生产的抗细菌、抗真菌、病毒、抗肿瘤、抗高血脂、病毒、抗肿瘤、抗高血脂、抗高血压作用的药物，以及抗氧化剂、酶抑制剂、的药物，以及抗氧化剂、酶抑制剂、免疫调节剂、强心剂、镇定剂、调节剂、强心剂、镇定剂、止痛剂等的总称。包括:抗生素、维生素、氨基酸、包括:抗生素、维生素、氨基酸、核苷或核苷酸、药用酶和辅酶、核苷酸、药用酶和辅酶、其他药理活性物质。 发酵工程制药的工艺特点与要求发酵工程药物生产的工艺过程: 无菌空气菌种孢子种子发酵发酵液预处理提取精制产品检验产品包装 菌种工艺的特点与要求 (1)菌种要求品系纯正，生产能力高，遗传性状稳定。菌种要求品系纯正，生产能力高，遗传性状稳定。 ( 2 ) 制备的各阶段种子均要求无其它微生物的污染、生命制备的各阶段种子均要求无其它微生物的污染、力强、保存期短。力强、保存期短。 ( 3 ) 为了确保种子质量和安全，种子制
备对人员、用具、为了确保种子质量和安全，种子制备对人员、用具、设备和操作场所都要有严格操作和管理规程。设备和操作场所都要有严格操作和管理规程。 ( 4 ) 要定期对菌种进行分离复壮，以防菌种退化，确保菌要定期对菌种进行分离复壮，以防菌种退化，种的纯粹和生产能力稳定。种的纯粹和生产能力稳定。 ( 5 ) 要有生产能力相同而遗传性状不同的几个备用菌种，要有生产能力相同而遗传性状不同的几个备用菌种，以备现有生产菌种污染噬菌体或出现其他异常情况时替换?替换。 ( 6 ) 菌种保存应采用冷冻干燥管或液氮管，可长期保持菌菌种保存应采用冷冻干燥管或液氮管，种存活和生产能力稳定。种存活和生产能力稳定。 发酵工艺的特点与要求 (1)原材料要求质量稳定;(包括产地、规格、仓原材料要求质量稳定;(包括产地、规格、储条件及储藏时间) 储条件及储藏时间) (2)发酵起始和过程中使用的原材料、设备、空气发酵起始和过程中使用的原材料、设备、等都要经过严格的灭菌; (3)设备密封性能好，无渗漏; 设备密封性能好，(4)发酵全过程要求用无菌压缩空气、保持罐内压发酵全过程要求用无菌压缩空气、力大于大气压; (5)发酵过程要求不间断地进行通气和搅拌，以保发酵过程要求不间断地进行通气和搅拌，持氧的充分供应和良好的混合状态; (6)微生物生长与抗生素合成呈现明显的分阶段现象，故也应进行分阶段的控制。故也应进行分阶段的控制。 提炼工艺的特点与要求 ( 1 ) 微生物药物一般对热、酸、碱、酶不稳定，故应尽量微生物药物一般对热、酶不稳定，在低温、在低温、清洁和严格控制的化学环境下快速操作; ( 2 ) 根据选择性、分离因素和经济性，选择适当的几步提根据选择性、分离因素和经济性，炼工艺组合，炼工艺组合，以达到所需要成品纯度; ( 3 ) 树立高度的质量意识，对原材料、辅料、半成品、成树立高度的质量意识，对原材料、辅料、半成品、品和
发酵工程复习资料 第一章绪论 1、发酵及发酵产品各包括哪些类型？ 答案要点： 一）发酵的类型：按发酵原料分类：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵； 按发酵形式分类：固体发酵、液体发酵； 按发酵工艺流程分类：分批发酵、连续发酵、流加发酵； 按发酵过程对氧的需求分类：厌氧发酵、通风发酵； 按发酵产物分类：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、 酶制剂发酵 二）发酵产品的类型：以菌体为产品、以微生物的酶为产品、以微生物的代谢产物为产品、生物转化过程 2、了解发酵工程的组成、基本要求及主要特点。 答案要点： 一）组成：上游工程：菌种选育、种子培养、培养基设计与制作、接种等。 发酵工程：发酵培养。 下游工程：产物的提取纯化、副产品的回收、废物处理等。 二）基本要求：发酵设备、合适的菌种、合适的培养基、有严格的无菌生长环境三）主要特点：1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件简单；2）发酵所用的原料主要以再生资源为主；3）发酵过程通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；4）获得按常规方法难以生产的产品；5）投资少，见效快，经济效率高；
6）维持无菌条件是发酵成败的关键； 7）环境污染小。 3、为什么说发酵工程在国民经济中有着重要的地位？ 答案要点： 因为发酵工程在医药、食品、能源、化工、冶金、农业、环境保护等方面均有着十分重要的作用，例如：抗生素的生产；饮料食品等的制造；沼气、微生物采油、生物肥料、生物农药以及三废处理等方面都有很重要的应用。所以说发酵工程在国民经济中有着重要的地位。 4、了解发酵工业的类型及必备条件。 答案要点： 一）发酵工业类型： 食品发酵工业：食品、酒类 1）传统分类 非食品发酵工业：抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋白 酿造业：利用微生物生产具有较高风味要求的发酵食品。 2）现代分类 发酵工业：经过微生物纯种培养后，提炼、精 制而获得成分单纯、无风味要求的 产品。 如：抗生素、柠檬酸、酶制剂、酒精等。 二）发酵工业必备条件： 1）适宜的微生物菌种；
第一章发酵工程概述 复习思考题 1.发酵的传统概念与现代意义上的概念是指什么？ 2.发酵工程的概念是什么？ 3.试述微生物工业发酵的基本过程 4.发酵工程与传统酿造化学工程相比有什么特点？ 5.试述微生物发酵技术发展历史过程中的特点。 6.分析发酵工程的一般特征，同时存在哪些不足？ 7.发酵工业中使用的发酵罐有什么特征？ 8.什么是气升式发酵罐，有什么优点？ 9.发酵过程的优化概念，目的，内容分别是什么？ 10.工业发酵常见的发酵方式有哪些？其中主流发酵方式是什么？为什么？ 11.什么是分批发酵和补料分批发酵？分析两种发酵方式各有什么优缺点？ 12.连续发酵的特点及不足有哪些? 13.什么是固态发酵和混合发酵？ 14.什么是发酵工程的后处理？发酵工程后处理技术有什么要求？发酵液的特点？ 15.下游工程中的目的产物有什么特点？ 16.用图表示发酵工程下游技术的过程。 第二章微生物菌种选育 复习思考题 1.工业化菌种的要求有哪些？ 2.自然界分离微生物的一般操作步骤有哪些？ 3.从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？ 4.菌种选育分子改造的目的是什么？ 5.什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义是什么？ 6.什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？ 7.什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？ 8.什么是种子的扩大培养？ 9.种子扩大培养的目的与要求有哪些？
10.种子扩大培养的一般步骤有哪些？ 11.在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选 择上各有何特点？ 12.菌种复壮的方法或措施有哪些？ 13.如何防止菌种衰退？ 第三章发酵机制及发酵动力学 复习思考题 1.名词解释 能荷、糖酵解、TCA循环、HMP途径、甘油发酵、初级代谢、次级代谢、反馈抑制、阻遏、同工酶、协同反馈抑制、营养缺陷型、抗性突变株、分解代谢阻遏、代谢控制发酵 2.比较糖厌氧发酵和糖好氧甘油发酵的机制 3.简述微生物柠檬酸发酵机制 4.说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。 5.简述各种氨基酸的发酵机制。 6.简述核苷酸的发酵机制。 7.简述不同抗生素的生物合成途径。 8.简述磷酸盐在抗生素发酵过程中的调节作用。 9.说明微生物细胞内NH4+参与分解与合成代谢的途径。 10.典型的微生物生长曲线分为哪几个阶段？各阶段微生物生理性特征如何？ 11.什么是产物得率系数？Yx/s、Yx/o2、Yx/kcal分别表示什么含义？ 12.微生物的代谢调节有哪些途径？简述酶合成和酶活性调节的内容和方式。 第四章发酵工业培养基及原料处理 1.发酵工业上常用的碳源有哪些？各有什么特点？ 2.什么是生理酸性物质和生理碱性物质？试举几例。 3.简述发酵培养基中所含的无机元素及其生理功能。 4.什么是生长因子？简述维生素B族生长因子的作用。 5.什么是前体？举例说明前体对发酵的重要性。
第一章 1 ?简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分， 是生物技术产业化的重要环节。 学和 工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞， 科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶； 生产微生物的代谢产物； 因重组产物； 将一个化合物经过发酵改造其化学结构 ——生物转化。 2?什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产 物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的， 对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢 产物。 关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物； 初级代谢是次级代谢的基础； 次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3. 发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌； 足量的高活性、纯培养的接种物； 在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物； 产物的提 取和纯化； 生产过程的废物的处理。 第二章 1?发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变 异可能性 大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中， 扩大变异范围，具有更强的方向性和目 的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2?发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物； 发酵培养基原料廉价； 培养条件容易控制；易于液中提取产物； 不易污 染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化 调査研究并充分查闻竄料 湮计礎方霁 V 辎左用释田主态坏境 T 锚争走的电蜡虽芹 漁TH 性姦丰T 番和戸番祿测極 厘种语盒 确住M 曲基羸鞋件 r 丽》（快通检梔一色样丄援航培弄诳） 主产性世试魅 ?fl 减 詛棘鉴宦 @轉僅■匱柞为进一毋■科的出變■株 3. 菌种退化的主要表现，并分析原因和防治的方法。 表现：菌种的退化可以是形态上 的，也可以是生理上的，如原有细胞形态性状变得不典型， 菌种生长速度变慢，产生的孢子变少，代谢 产物生产能力下降等。 原因：一是菌种保藏不当；二是菌种生长的要求没有得到满足。 方法： 1）减少传代次数； 2）创造良好的培养条件； 3）经常进行纯种分离，并对相应的性 状指标进 它是应用生物学、化 生产生物量或产物的 生产基
第一章绪论 选择题 1.生物技术的核心和关键是（A ） A 细胞工程 B 蛋白质工程 C 酶工程 D 基因工程 2. 第三代生物技术（ A ）的出现，大大扩大了现在生物技术的研究范围 A 基因工程技术 B 蛋白质工程技术 C 海洋生物技术D细胞工程技术 3.下列哪个产品不是用生物技术生产的（D ） A 青霉素 B 淀粉酶 C 乙醇 D 氯化钠 4. 下列哪组描述（A ）符合是生物技术制药的特征 A高技术、高投入、高风险、高收益、长周期 B高技术、高投入、低风险、高收益、长周期 C高技术、低投入、高风险、高收益、长周期 D高技术、高投入、高风险、低收益、短周期 5. 我国科学家承担了人类基因组计划（C ）的测序工作 A10% B5% C 1% D 7% 名词解释 1.生物技术制药 采用现代生物技术可以人为的创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医学药品，称为生物技术制药。 2.生物技术药物 一般说来，采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸来药物称为生物技术药物。 3.生物药物
生物技术药物是重组产品概念在医药领域的扩大应用，并与天然药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为生物生物药物。 简答题 1.生物技术药物的特性是什么？ 生物技术药物的特征是： （1）分子结构复杂 （2）具有种属差异特异性 （3）治疗针对性强、疗效高 （4）稳定性差 （5）免疫原性 （6）基因稳定性 （7）体内半衰期短 （8）受体效应 （9）多效应和网络效应 （10）检验特殊性 2.简述生物技术发展的不同阶段的技术特征和代表产品？ （1）传统生物技术的技术特征是酿造技术，所得产品的结构较为简单，属于微生物的初级代谢产物。代表产品如酒、醋、乙醇，乳酸，柠檬酸等。 （2）近代生物技术阶段的技术特征是微生物发酵技术，所得产品的类型多，不但有菌体的初级代谢产物、次级代谢产物，还有生物转化和酶反应等的产品，生产技术要求高、规模巨大，技术发展速度快。代表产品有青霉素，链霉素，红霉素等抗生素，氨基酸，工业酶制剂等。 （3）现代生物技术阶段的技术特征是DNA重组技术。所得的产品结构复杂，治疗针对性强，疗效高，不足之处是稳定性差，分离纯化工艺更复杂。代表产品有胰岛素，干扰素和疫苗等。 3.生物技术在制药中有那些应用? 生物技术应用于制药工业可大量生产廉价的防治人类重大疾病及疑难症的新型药物，具体体现在以下几个方面： （1）基因工程制药，利用基因工程技术可生产出具有生理活性的肽类和蛋白质类药物，基因工程疫苗和抗体，还可建立更有效的药物筛选模型，改良现有发酵菌种，改进生产工艺，提供更准确的诊断技术和更有效的治疗技术等。随着基因技术的发展，应用前景会更广阔。 （2）细胞工程和酶工程制药
第三章工业发酵培养基 一、填空题 1．工业培养基按用途分可分为 、 和 三种类型。 2. 培养中速效碳是指，速效氮是指。 3.工业发酵培养基的成分有碳源、氮源、水以及，， 。 4. 碳源物对微生物的功能是 __和_ __，微生物可用的碳 源物质主要有___ _、___ _、__ _、__ _、__ __等。 5. 微生物利用的氮源物质主要有_ _、_ _、_ __、_ __、__ _等。 6. 生长因子主要包括 、 和 。 7. 在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是 __ _、_ _、_ _、_ _和 _ _。 2、名词解释 1.前体 2.促进剂 3.碳氮比 4.孢子培养基 5.玉米浆 6.发酵培养基 三、判断题 1. 培养基灭菌前加豆油，主要是预防泡沫的产生和提供氮源。 2. 青霉素发酵培养基中添加苯乙酸目的是促进产量的增加。 3. 前体是构成细胞结构的小分子物质。 4. 营养成分碳源是细胞组成成分和各种产物的构成元素，不能作为生物 能量代谢的必需元素。 5. 柠檬酸可调节培养基的ｐＨ，但不能作为碳源被菌利用。 6. 在味精生产时培养基中添加青霉素是为了抑制杂菌。 7. 在固体培养基中，琼脂的浓度一般为0.5—1.0%． 8. 培养基中加入一定量的NaCl，其作用是调节渗透压。 四、选择题 ⒈大肠杆菌液体培养时，它首先利用的碳源是（ ）。
A 淀粉 B 乳糖 C 葡萄糖 D 玉米粉 ⒉ 适合细菌生长的C/N比一般为（ ） A 5：1 B 25：1 C 40：1 D 80：1 ⒊实验室常用的培养细菌的培养基是（ ） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 ⒋下列物质属于生长因子的是（ ） A．葡萄糖 B．蛋白胨 C．NaCl D．生物素 ⒌食品工业微生物发酵一般要求培养基原料( ) A.价格高质量好 B.营养好价格高 C. 价廉易得 D.纯度高 6 无机氮是速效氮，因为其（） A．微生物对其吸收快 B．是无机物 C. 纯度高 D.价廉易得 7 下列哪些是生理碱性物质（） A．硝酸钠 B．氯化钠 C．氢氧化钠 D．氯化铵 8 平板划线分离法需要下面所有的物品，除了( )之外。 A 接种环 B 琼脂培养基平板 C 细菌的培养物 D 电泳仪 五、问答题 1. 选择和配制发酵培养基应遵循哪些基本原则？ ①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成份； ②所用的单位营养物质能产生最大量的微生物体或发酵产物； ③能形成最大浓度的微生物体或产物； ④能形成最大产物生成率，从而缩短发酵周期； ⑤尽量减少副产物的形成，便于产物的他离纯化； ⑥对生产中除发酵以外的其他方面如通气、搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难最少；
实验2灰色链霉菌的活化 一、实验目的 学习制备高氏一号斜面培养基的方法以及斜面接种技术。 二、实验原理 高氏一号斜面培养基是一种合成培养基，用于培养放线菌。 三、实验试剂与仪器 1. 菌种：灰色链霉菌； 2. 培养基：可溶性淀粉20g，硝酸钾1 g，氯化钠0.5 g，磷酸氢二钾0.5 g，硫酸镁0.5 g，硫酸亚铁0.01 g，琼脂20 g，水1000毫升，PH7.2—7.4（配制时注意，可溶性淀粉要先用冷水调匀后再加入到以上培养基中）； 3. 器材：天平、500mL刻度量杯、小刀、牛角匙、玻棒、纱布、18mL×180mL试管、棉花、电炉、烧杯、记号笔、酒精灯、接种环等。 四、实验步骤 1. 高氏一号培养基的制备 （1）按配方称量药品，加热搅拌至琼脂完全熔化，补水至1000mL。趁热分装于 18mL×180mL试管，斜面以8mL为宜。 （3）分装完毕后，塞好棉塞并将试管捆扎好。高压蒸汽灭菌：121℃灭菌20min，灭菌后趁热摆斜面。 2. 斜面接种 接种是将纯种微生物，在无菌操作条件下，移植到已灭菌并适宜该菌生长繁殖所需要的培养基中。为了获得微生物的纯种培养，要求接种过程中必须严格进行无菌操作。一般是在无菌室内，超净工作台或实验台酒精灯火焰旁进行。 （1）左手拿试管菌种，右手拿接种环，先将金属环烧灼灭菌，再将接种环在空白培养基处冷却，挑取菌落，在火焰旁稍等片刻。 （2）左手将试管菌种放下，拿起斜面培养基。在火焰旁用右手小指和手掌边缘拔下棉塞并夹紧，迅速将接种环伸入空白斜面，在斜面培养基上轻轻划线，将菌体接种于其上。划线时由底部向上划一直线，一直划到斜面的顶部。注意勿将培养基划破，不要使菌体沾污管壁。 （3）灼烧试管口，在火焰旁将棉塞塞上。接种完毕，接种环上的余菌必须灼烧灭菌后才能放下。 （4）斜面置于28℃恒温箱中，培养5～6d观察结果。
生物技术制药复习知识点 第一章绪论 1.生物制药的研究内容包括基因工程制药，细胞工程制药，酶工程制药和发酵工程制药。 2.生物技术制药，是采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。 3.生物技术药物，是采用DNA 重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。 4.生物药物，指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗的医药品。 5.现代生物药物四种类型：①应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂。 ②基因药物，如基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。③来自动植物和微生物的天然生物药物。④合成与部分合成的生物药物。 6.生物药物按功能用途分为三类：治疗药物，预防药物和诊断药物。 7.生物技术药物的特性：分子结构复杂，具种属特异性，治疗针对性强、疗效高，稳定性差，基因稳定性，免疫原性、重复给药会产生抗体，体内半衰期短，受体效应，多效性和网络效应，质量控制的特殊性，生产系统的复杂性。 8.生物技术制药特征：高技术，高投入，长周期，高风险，高收益。 9.基因诊断：指采用分子生物学的方法在DNA水平或RNA水平对基因的结构和功能进行分析从而对特定的疾病进行诊断。 第二章基因工程制药 1.利用基因工程技术生产药品的优点：（1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽（如胰岛素、干扰素、细胞因子等），为临床使用提供有效的保障；（2）可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围；（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；（4）内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；（5）利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。 2.基因工程技术就是将目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。 3.基因工程药物制造的主要程序是：目的基因的获得，构建DNA重组体，构建基因工程菌，目的基因的表达，外源基因表达产物的分离纯化，产品的检验和产品包装等。 4.对于真核细胞来源的目的基因，是不能直接进行分离的。 5.目的基因获得的方法：反转录法，化学合成法，逆转录-聚合酶链反应法和改造现有基因。 6.基因表达：结构基因在生物体中的转录、翻译以及所有加工过程。 7.对于宿主细胞其应该满足的条件： 容易获得较高浓度的细胞； 能利用易得廉价原料； 不致病、不产生内毒素； 发热量低，需氧低，适当的发酵温度和细胞形态； 容易进行代谢调控； 容易进行DNA重组技术操作； 产物的产量、产率高，产物容易提取纯化。 8.原核细胞大肠杆菌中的表达的特点： ①不存在信号肽，产品多为胞内产物；
微生物发酵工程的应用与展望 The application of microbial fermentation engineering and prospect 罗施镇 （12制药工程班学号：201200605015） 摘要：文章简述了发酵工程概念、技术原理以及发酵工程在当代生活中的应用和未来发展方向。 关键词：微生物；发酵工程；应用 Abstract: The article has summarized the fermentation engineering concept, technology principle and the application of fermentation engineering in contemporary life and its development direction in future. Key words：microorganisms；fermentation engineering；application 1前言 生物工程和技术被认为是21世纪的主导技术，作为新技术革命的标志之一，已受到世界各国的普遍重视。生物工程将为解决人类所面临的环境、资源、人口、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径，发酵工程和化学工业，医药、食品、能源、环境保护等领域关系密切，它的开发具有很大的经济效益。 1发酵工程概述 1.1发酵工程的概念 发酵工程又称微生物工程，是利用微生物制造原料与工业产品并提供服务的技术，是生物技术的基础工程。用于产品制造的基因工程、细胞工程和酶工程等的实施，几乎与发酵工程紧密相连。 现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、氨基酸、维生素、有机算、有机溶剂、多糖、酶制剂、单细胞蛋白、基因工程药物、核酸类及其他生物活性物质等。 1.2发酵工程发展的简介 20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。从那时起，发酵工程又经历了几次重大的转折，在不断地发展和完善。