Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University
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O-DCP 羟胺合成工艺研究 及综合实验方案设计
毛方平 李苏军 富利祥 郑曙
（浙江大学宁波理工学院06级制药工程2班）
摘要：O-DCP 羟胺是重要的农药和医药中间体 ，其合成方法主要有肟钠法、水相法、离子液体法等，本文根据这三种不同的工艺方法对O-DCP 羟胺的化学合成进行了综述，并对各条工艺路线进行比较分析，确定最优路线，设计综合实验方案。 关键词：O-DCP 羟胺；合成；工艺分析；方案设计
1、前言
O-DCP 羟胺盐酸盐（分子式为C 3H 8ONH 2·HCl ），英文名为：O-(3-Chloro-2-propeny1)-hydroxylamine ，是国际市场上需求看好的一种重要的医药、农药中间体。易溶于水，溶于醇，不溶于乙醚及甲苯等，溶液呈酸性。结构式为：
Cl
O
NH 2
O-DCP 羟胺是重要的农药和医药中间体 ，尤其被广泛用于合成环己烯酮类除草剂，如烯草酮(clethodim)、吡喃草酮(tepraloxydim)、噻草酮(cycloxydim)、苯草酮(tralkoxydim)、丁苯草酮(butroxydim)、环苯草酮(clefoxidim)等，该类除草剂是ACCase 抑制剂 ，是一种芽后选择性除草剂 ，对于大多数一年生和多年生的禾本科杂草有特效。
2、O-DCP 羟胺的合成方法
国内外文献报道的O-DCP 羟胺的合成方法较多，其生产工艺路线主要有酮肟法、离子液体法、水相法等工艺生产方法。本文根据不同的工艺方法对邻氯苯甲酸的化学合成进行了综述，并对各条工艺路线进行比较分析，确定最优路线，设计综合实验方案。
2.1酮肟法
该法采用丙酮肟为原料，在有机溶剂中加入碱（氢氧化钠），搅拌混合均匀后缓慢滴加DCP ，控制反应温度，反应合成O-DCP 丙酮肟醚，后经酸水解得O-DCP 羟胺盐酸盐。其合成路线如图2-1所示：
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C
N
O
O
NH 2
C
N
HO
+
C
N
O
Cl
HCl H 2+
+.HCl +
C
O
Cl
C H
CH
H 2C
NaCl
图2-3离子液体法工艺路线
3、合成工艺比较分析 3.1酮肟法
该工艺路线整个反应在水相或有机相中完成，大大降低了静电、爆炸的危险性，工艺安全，操作方便，原料丰富、价廉，产品的纯度较高，产生的副产物丙酮等可采用蒸馏除去，有机溶剂可以回收循环利用且收率较高。
3.2水相法
水相法和肟钠法具有具有相似的特点，该工艺路线整个反应在水相中或有机相中完成，大大降低了静电、爆炸的危险性，工艺安全，操作方便，原料丰富、价廉，产品的纯度较高，产生的副产物丙酮等可采用蒸馏除去，有机溶剂可以回收循环利用且收率较高。
3.3离子液体法
离子液体稳定，具有很高的蒸汽压、可再循环、无爆炸性、热稳定且易于操作。且离子液体对丙酮肟上的O-烷基化反应具有催化作用，加快了反应速率。易于回收，且循环利用对收率影响小。可见以离子液体作为溶剂对环境友好、反应速度快、产率高、选择性好、反应条件温和、离子液体可以回收使用等优点。
4 综合实验方案设计
4.1 实验试剂及仪器 4.1.1 实验试剂
表4.1 实验主要涉及到的原料数据列表
药品名称
规格
二甲基亚砜
AR
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氢氧化钠 CP （≥99.5%） 丙酮肟 DCP 盐酸 己烷
环己烷
CP （≥98.5%）
CP
AR
AR 4.1.2 实验仪器
表4.2 实验主要仪器设备数据列表
仪器名称
生产单位
GC112A 型气相色谱分析仪
WJK-6J 净化空气源 SGH-300高纯氢发生器
旋转蒸发仪 上海精密科学仪器有限公司 杭州科晓化工仪器设备有限公司 北京东方精华苑科技有限公司 上海申胜生物技术有限公司 电子精密天平
梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司
循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ)
郑州长城科工贸有限公司 恒温水浴锅
上海亚荣生化仪器厂 JJ-1精密增力电动搅拌器
金坛市江南仪器厂
4.1.2 主要实验装置
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图4.1 实验装置
4.1.3 工艺流程
溶剂
丙酮肟NaOH
1，3-二氯丙烯
搅拌
共沸蒸馏
盐酸
减压回流
中和
氯仿萃取
活性炭
无水硫酸钠
通HCl 气体
氯仿洗涤
产品
烘干
4.2 实验原理及机理 4.2.1实验原理
C
N
HO
RX
碱溶剂
N
O
R
图4.2.1 丙酮肟烷基化反应式
丙酮肟在碱性的条件下与烷基化试剂DCP 发生亲电取代反应。
4.2.2 反应机理
碱性条件下，丙酮肟与卤代烃进行亲电取代反应，O-烷基化生成丙酮肟烷基化合物，其机理如图4.2.2所示。
C
O
C
C
O
图4.2.2 丙酮肟烷基化机理
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4.3 实验步骤
在一个装有温度计，滴液漏斗，电动搅拌器的250 mL 的三口烧瓶中加入100mL 有机溶剂（DMSO ），加入一定量的经磨碎的固体碱粉末(NaOH)，冰浴下搅拌混匀后加入0.5 mol 丙酮肟，然后缓慢滴加DCP ，控制一定的反应温度，用气相色谱检测确定反应终点。反应结束后，将反应母液加入一定量的水使盐全部溶解，共沸蒸的O-DCP 丙酮肟醚。
将O-DCP 丙酮肟醚中加入一定量有机溶剂（氯仿、正己烷等）和一定浓度的盐酸进行减压恒温加热回流反应一段时间，采集馏分，用气相色谱检测确定水解反应终点。水解液用氢氧化钠溶液中和至PH=11，用氯仿萃取三次，氯仿层用活性炭、无水硫酸钠干燥脱色后过滤，滤液通HCl 气体至溶液PH=1-2，过滤析出的固体，用氯仿洗涤后烘干即得产品
O-DCP 羟胺盐酸盐。
4.4 实验影响因素及问题分析 4.4.1 实验影响因素
一、反应温度的影响
（一）温度对产品收率的影响主要变现为两个方面：一是温度过高可能会使丙酮肟发生分解生成丙酮及发生丙酮肟的热解和缩合；二是如果反应温度过低会降低反应速率，反应时间过长，所以必须在一合适的温度范围内收率会较好。对于O-DCP 丙酮肟醚的合成反应，我们选择以100mlDMSO 为溶剂，NaOH 与丙酮肟的摩尔比为1：1.2，DCP 的用量为0.5 mol ，反应时间2h 。表4.4.1拟定研究反应温度对反应收率的影响。
表4.4.1反应温度对收率的影响
实验序号 DMSO 用量/ml NaOH 用
量/mol 丙酮肟 用量/mol DCP 用量/mol
反应时间/h 反应温度/℃ 产品收率 1 100 0.6 0.5 0.5 2 5 2 100 0.6 0.5 0.5 2 10 3 100 0.6 0.5 0.5 2 15 4 100 0.6 0.5 0.5 2 20 5 100 0.6 0.5 0.5 2 25 6
100
0.6
0.5
0.5
2
30
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7 8
100 100
0.6 0.6
0.5 0.5
0.5 0.5
2 2
35 40
（2）反应温度对O-DCP 丙酮肟醚水解的影响，温度过高会导致O-DCP 丙酮肟醚的水解及发生聚合；温度过低则会降低反应速率，反应时间过长，所以必须在一合适的温度范围内收率会较好。对O-DCP 丙酮肟醚水解反应，我们取O-DCP 丙酮肟醚0.5mol,1mol 的浓盐酸（36%）+45ml 水配成浓度25%的盐酸，恒温加热减压回流反应8h 。表4.4.2拟定研究反应温度对反应收率的影响。
表4.4.2反应温度对水解的影响
实验 36%浓盐酸 水用 肟醚用 反应时 反应温 产品 序号 用量/mol 量/ml 量/mol 间/h 度/℃ 收率 1 1.0 45.0 0.5 8.0 30
2 1.0 45.0 0.5 8.0 45
3 1.0 45.0 0.5 8.0 50
4 1.0 45.0 0.
5 8.0 55 5 1.0 45.0 0.5 8.0 60
6 1.0 45.0 0.5 8.0 65
7 1.0 45.0 0.5 8.0 70
8 1.0 45.0 0.5 8.0 75
9 1.0 45.0 0.5 8.0 80 10 1.0 45.0 0.5 8.0 85
二、反应时间的影响
（一）O-DCP 丙酮肟醚的合成反应时间的长短也是此工艺能否工业化的重要因素之一，单因素考察的实验条件为：我们选择以100mlDMSO 为溶剂，NaOH 与丙酮肟的摩尔比为1：1.2，DCP 的用量为0.5 mol ，反应温度为20℃。表4.4.3拟定研究反应时间对反应收率的影响。
表4.4.3反应时间对收率的影响
实验序号 DMSO 用量/ml NaOH 用
量/mol 丙酮肟 用量/mol DCP 用量/mol
反应时间/h 反应温度/℃ 产品收率 1 100 0.6 0.5 0.5 1.0 20.0 2 100 0.6 0.5 0.5 1.5 20.0 3 100 0.6 0.5 0.5 2.0 20.0 4
100
0.6
0.5
0.5
2.5
20.0
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5 100 0.
6 0.5 0.5 3.0 20.0 6
7 8
100 100 100
0.6 0.6 0.6
0.5 0.5 0.5
0.5 0.5 0.5
3.5
4.0
4.5 20.0 20.0
20.0
（二）O-DCP 丙酮肟醚的水解反应时间的长短也是此工艺能否工业化的重要因素之一，考察的实验条件为：我们取O-DCP 丙酮肟醚0.5mol,1mol 的浓盐酸（36%）+45ml 水配成浓度25%的盐酸，恒温50℃加热减压回流反应。表4.4.4拟定研究反应时间对反应收率的影响。
表4.4.2反应时间对水解的影响
实验 36%浓盐酸 水用 肟醚用 反应时 反应温 产品 序号 用量/mol 量/ml 量/mol 间/h 度/℃ 收率
1 1.0 45.0 0.5 1.0 50
2 1.0 45.0 0.5 2.0 50
3 1.0 45.0 0.5 3.0 50
4 1.0 45.0 0.
5 4.0 50 5 1.0 45.0 0.5 5.0 50
6 1.0 45.0 0.5 7.0 50
7 1.0 45.0 0.5 8.0 50
8 1.0 45.0 0.5 9.0 50
9 1.0 45.0 0.5 10.0 50 10 1.0 45.0 0.5 11.0 50 11 1.0 45.0 0.5 12.0 50 12 1.0 45.0 0.5 13.0 50 13 1.0 45.0 0.5 14.0 50 三、真空度对水解反应的影响
真空度对反应的影响也很显著，考察的反应条件为：我们取O-DCP 丙酮肟醚0.5mol,1mol 的浓盐酸（36%）+45ml 水配成浓度25%的盐酸，恒温50℃加热减压回流反应。表4.4.4拟定研究真空度对反应收率的影响。
表4.4.4真空度对水解的影响
实验 36%浓盐酸 水用 肟醚用 反应时 反应温 真空度 产品 序号 用量/mol 量/ml 量/mol 间/h 度/℃ /Mpa 收率
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1 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.55
2 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.60
3 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.65
4 1.0 45.0 0.
5 8.0 50 0.70 5 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.75
6 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.80
7 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.85
8 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.90
9 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.95 10 1.0 45.0 0.5 8.0 50 0.10
四、盐酸浓度对水解反应的影响
对反应的影响也很显著，考察的反应条件为：我们取O-DCP 丙酮肟醚0.5mol,1mol 的浓盐酸（36%）+水配成一定浓度的盐酸，恒温50℃加热减压回流反应。表4.4.5拟定研究盐酸浓度对反应收率的影响。
表4.4.5真空度对水解的影响
实验 36%浓盐酸 水用 肟醚用 反应时 反应温 真空度 产品 序号 用量/mol 量/ml 量/mol 间/h 度/℃ /Mpa 收率 1 1.0 0.0 0.5 8.0 50 0.90
2 1.0 5.0 0.5 8.0 50 0.90
3 1.0 10.0 0.5 8.0 50 0.90
4 1.0 15.0 0.
5 8.0 50 0.90 5 1.0 20.0 0.5 8.0 50 0.90
6 1.0 25.0 0.5 8.0 50 0.90
7 1.0 30.0 0.5 8.0 50 0.90
8 1.0 35.0 0.5 8.0 50 0.90
9 1.0 40.0 0.5 8.0 50 0.90 10 1.0 55.0 0.5 8.0 50 0.90 11 1.0 60.0 0.5 8.0 50 0.90 12 1.0 65.0 0.5 8.0 50 0.90 13 1.0 70.0 0.5 8.0 50 0.90 14 1.0 75.0 0.5 8.0 50 0.90 15 1.0 80.0 0.5 8.0 50 0.90 五、有机溶剂的量对肟醚合成反应的影响
O-DCP 丙酮肟醚合成本工艺路线采用DMSO （二甲基亚砜），溶剂量对肟醚合成也起着重要的影响，考察的实验条件为：选择以DMSO （二甲基亚砜）为溶剂，NaOH 与丙酮肟的摩尔比为1：1.2，DCP 的用量为0.5 mol ，反应时间2h 。表4.4.6拟定研究溶剂量对反应收率的影响。
表4.4.6溶剂量对收率的影响
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实验序号 DMSO 用量/ml NaOH 用
量/mol 丙酮肟 用量/mol DCP 用量/mol
反应时间/h 反应温度/℃ 产品收率 1 100 0.6 0.5 0.5 2 20 2 150 0.6 0.5 0.5 2 20 3 200 0.6 0.5 0.5 2 20 4 250 0.6 0.5 0.5 2 20 5 300
0.6
0.5
0.5
2
20
4.5 存在问题分析
酮肟法合成烷氧胺盐酸盐，其关键在于酮肟醚的合成，该步骤存在很多的技术难点，研究和突破存在的难点对提高烷氧胺盐酸盐的收率非常关键，这将大大降低企业的生产成本，在参与国际竞争中将会处于领先地位。
温度控制是烷基化和整个反应中的重点与难点，如果温度过高会使得丙酮肟等发生缩合反应，可能会使得酮肟发生分解变成酮，也会使反应生成的酮肟醚发生分解，使得副产物的种类和量大大增加，从而使得产物的收率低，副产物多难以分离的问题；如果温度过低，虽然对原料的分解和缩合反应有抑制，但是温度太低会影响反应的速率，使得反应时间太长，能量浪费严重，综合考虑必须寻找到一合适的反应温度，使产物的收率尽可能达到最大。
碱的种类和碱的量也是烷基化反应的重点与难点，烷基化反应必须在强碱性的条件下发生反应，一般最常用的碱是碱金属氢氧化物，如NaOH 、KOH 等。碱性的强弱及碱的量对产物的收率有很大的影响，碱性太弱不发生反应，碱的量不够会使反应不完全从而影响产物的收率，碱在溶剂中能否溶解对反应也有影响，一般最常用的碱是NaOH ，但是其容易吸潮及片状的缺点对酮肟醚的制备增加了难度，NaOH 在水中的溶解度最好，在一些有机溶剂中溶解性较差，因为水的存在可能会使一部分丙酮肟分解，产物收率低。所以选择一种价格便宜、效果好的碱会对反应起至关重要的作用。
溶剂的量与种类也是合成酮肟醚的重点与难点，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠等碱性物质在水中溶解度最好，但是用水做溶剂产物的收率只有30~40%，原因在于丙酮肟在有水的条件下容易发生分解，所以水在该反应中不是一种可取的溶剂。所以制备酮肟醚反应中溶剂的研究方向着重于有机溶剂，用有机溶剂作反应溶剂主要问题在于碱在其
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中溶解性比较差，可能对提供碱性的反应环境有一定的影响；一些有机溶剂与反应生成的物质形成粘稠状，后处理难度大，产物难以分离；虽然一些有机溶剂反应完后与产物都是液态，但是难以与产物分离或与一些副产物难以分离，这将会使得溶剂不可回收利用，生产成本大大增加；使用溶剂的量也非常关键，溶剂过多会使反应物浓度低从而降低反应速率。选择一种易于产物分离、可回收利用、效果好的有机溶剂将会大大提高酮肟醚的收率。 4.6 检测确定产物是否目标产物
方法一：使用显微熔点仪测定产物的熔点，与O-DCP 羟胺标样的熔点（约360℃）比较，如果基本上符合，即可确定生成的物质是目标产物。
方法二：使用德国BRUCKS 公司生产的红外吸收光谱仪TENSOR27来测定产物的红外光谱
图，对红外光谱图进行分析，或与O-DCP 羟胺的标准图谱[11]
(如图3.6.1)进行比较，确定该产物是不是目标产物。
4.7 可行性分析
一、该方法反应条件比较温和，反应温度较低，反应易于控制，且转化率较高，产品收率和纯度都较高，产品可以不经精制直接使用；
二、反应所用的溶剂可以回收，在下一批生产中可以重复利用，溶剂的可回收利用一方面降低了生产成本，另一方面减少了环境污染；
三、原料易得，价廉，工艺操作简单，可连续生产，对工人的劳动强度要求低，生产比较安全。
综上所述，我们可以看出，这条合成O-DCP 羟胺的路线具有较大的工业价值和较好的应用前景。
4.8具体进度安排
5 结论
在O-DCP 羟胺盐酸盐的各种合成方法中，每一种方法都各有优缺点，其中的丙酮肟法的整个反应在水相或有机相中完成．大大降低了静电、爆炸的危险性，工艺安全，操作方便，原料价廉，且一部分的原料可以回收利用，大大降低了生产成本，对生产O-DCP 羟胺盐酸盐有很大的优势。所以选用丙酮肟法生产O-DCP 羟胺盐酸盐，在很大程度上降低了企业的生产成本，具有较强的市场竞争力，对于我国功能染料、低毒农药、新型除草剂的生
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产和出口创汇都具有重要意义。
参考文献：
[1] K lein,Ulrich;et al. Process for the prepration of O-substituted hrdroxylammonium salts, US 5 585 520,1996 [2] 吴迎晓，戴立言.中间体O-3-氯-2-丙烯基羟胺的制备，农药，2004，43
[3] 113～1143.邵娟，容如滨，喻宗沅.反式-O-（3-氯-2-丙烯基）丙酮肟醚的制备研究，化学与生物工程，2007，24
（1）：32～33
[4] 薛 振．农药中间体手册[M]．北京：化学工业出版社，2004：485．
[5] 高栋华，刘兴章．重要羟胺衍生物制备方法的研究[J]．化工中间体，2003，24(24)：29~31． [6] 潘忠稳，李玉喜，夏岚．丙酮肟法合成乙氧基胺盐酸盐[J]．精细化工中间体，2007，37(6)：17~18． [7] 高栋华，刘兴章．重要羟胺衍生物制备方法的研究[J]．化工中间体，2003，24(24)：29~31 [8] 刘长令．环己烯酮类除草剂的创制经纬[J]．农药，2002， 4l
[9] Schneider II D ．Hydroxamic acid esters [P]．us 4965390， l990-l0—23
[10] 宋宝安，刘新华，扬松，等，肟类衍生物的合成与农药生物活性的研究进展[J]．有机化学，2005，5(5)：507—525．
初中生物“植物的呼吸作用产生二氧化碳”创新实验设计方案 一、本实验在教材中的地位与作用 初中生物教材六年级上册第页安排了“植物的呼吸作用产生二氧化碳”的演示实验。二氧化碳是一种无色无味的的气体，通过实验产生的现象，说明种子萌发时产生了二氧化碳，有利于帮助学生理解呼吸作用。 二、实验原理 本实验利用“二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊”的性质，实验中，如果澄清的石灰水变浑浊了，说明植物的呼吸作用释放出了二氧化碳。 三、实验原型与不足之处： 教材实验原型： 不足之处： 1、原实验装置如上图所示：器材较多，组装复杂。 2、实验操作繁琐。使用该装置实验时采用灌水排气法，从漏斗灌入清水，漏斗中用棉花塞住也会有少量二氧化碳逸出，操作复杂，容易漏气，也不够严谨（用注水法促使二氧化碳从导管里排出，因为二氧化碳能溶于水，一体积的水就能溶解一体积的二氧化碳气体。）从而降低了瓶内二氧化碳的浓度。因此实验效果不明显。 3、该装置不能连续使用，不能在短时间内重复演示该实验，既增加了工作量又浪费了实验材料。 4、没有设置对照实验，很难说明二氧化碳是萌发的种子产生的，也不能排出原有空气中二氧化碳对实验的影响。 四、实验改进与操作 1、实验装置的改进：两个塑料透明瓶子、注射器、澄清石灰水、小烧杯。材料易得，制作简单。 2、实验操作： ①两个塑料透明瓶子，分别贴上1号、2号标签，1号瓶中装入萌发的种子，2号瓶中装入煮熟的种子，然后盖住密封。2-4小时后就可用时行演示实验； ②两支注射器，分别贴上标签与瓶子对应，往两支注射器中抽取适量的澄清石灰水； ③将1号注射器插入对应的塑料透明瓶子，用注射器抽取一号瓶中的气体打，观察、记录1号注射器中澄清石灰水的变化；然后换用2号装置进行同样的操作,并观察、记录然后引导学生对照分析实验现象，得出结论——萌发的种子进行呼吸作用产生二氧化碳。 装置如下图所示：
2008年全国硕士研究生人学统一考试 植物生理学与生物化学 植物生理学 一、单项选择题：1一15小题，每小题1分，共15分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1．下列元素缺乏时，导致植物幼叶首先出现病症的元素是 A．N B．P． C.Ca D．K 2．能诱导果实发生呼吸跃变的植物激素是 A．ABA B．IAA C．ETH D．CTK 3．植物一生的生长进程中，其生长速率的变化规律是 A．快一慢一快 B．快一慢 C．慢一快一慢 D．慢一快4．植物细胞中质子泵利用ATP水解释放的能量，逆电化学势梯度跨膜转运H+，这一过程称为 A．初级主动运输 B．次级主动运输 C．同向共运输 D．反向共运输5．植物叶片中进行亚硝酸还原的主要部位是 A．线粒体 B．细胞基质 C．液泡 D．叶绿体 6．高等植物光系统Ⅱ的作用中心色素分子是 A．P680 B．P700 C．A0 D．Pheo 7．植物光呼吸过程中，氧气吸收发生的部位是 A．线粒体和叶绿体 B．线粒体和过氧化物酶体 C．叶绿体和乙醛酸循环体 D．叶绿体和过氧化物酶体 8．类胡萝卜素对可见光的吸收范围是 A．680～700nm B．600～680 nm C．500～600 nm D．400～500nm 9．1mol NADH + H+经交替氧化途径将电子传给氧气时，可形成A．4molATP B．3molATP C．2.molATP D．1molATP 10．若某一植物组织呼吸作用释放C02摩尔数和吸收O2摩尔数的比值小于1，则该组织在此阶段的呼吸底物主要是 A．脂肪B．淀粉C．有机酸D．葡萄糖
11．某植物制造100g干物质消耗了75kg水，其蒸腾系数为 A．750 B．75 C．7．5 D．0．75 12．下列蛋白质中，属于植物细胞壁结构蛋白的是 A．钙调蛋白B．伸展蛋白C．G蛋白D．扩张蛋白 13．在植物的光周期诱导过程中，随着暗期的延长 A．Pr含量降低，有利于LDP开花 B．Pfr含量降低，有利于SDP开花C．Pfr含量降低，有利于LDP开花D．Pr含量降低，有利于SDP开花 14．根据花形态建成基因调控的“ABC模型”，控制花器官中雄蕊形成的是A．A组基因B．A组和B组基因 C．B组和C组基因D．C组基因15．未完成后熟的种子在低温层积过程中，ABA和GA含量的变化为 A．ABA升高，GA降低 B．ABA降低，GA升高 C．ABA和GA均降低 D．ABA和GA均升高 二、简答题：16—18小题，每小题8分，共24分。 16．把一发生初始质壁分离的植物细胞放入纯水中，细胞的体积、水势、渗透势、压力势如何变化? 17．简述生长素的主要生理作用。 18．简述韧皮部同化物运输的压力流动学说。 三、实验题：19小题，10分。 19．将A、B两种植物分别放置在密闭的光照生长箱中，定期抽取生长箱中的气体样品，分析其中的C02含量。以C02含量对光照时间作图，得到下列曲线图。据图回答： (1)分析图中曲线变化的原因。 (2)推测两种植物的光合碳同化途径。 (3)请用另一种实验方法验证你的推测。
三、名词解释 1. 生物制品（Biological Products）生物制品是以微生物、细胞、动物或人源组织和体液等为原料，应用传统技术或现代生物技术制成，用于人类疾病的预防、治疗和诊断。人用生物制品包括：细菌类疫苗(含类毒素) 、病毒类疫苗、抗毒素及抗血清、血液制品、细胞因子、生长因子、酶体内以及体外诊断制品，以及其他生物活性制剂，如毒素、抗原、变态反应原、单克隆抗体、抗原抗体复合物、免疫调节剂及微生态制剂等。 2. 分叉中间体在微生物代谢过程中，一些中间代谢产物既可以被微生物用来合成初级代谢产物，也可以被用来合成次级代谢产物，这样的中间体被称为分叉中间体。 3. 热阻和相对热阻热阻是指微生物在某一种特定条件下（温度和加热方式）的致死时间。 相对热阻是指某一种微生物在某一条件下的致死时间与另一种微生物在相同条件下的致死时间之比。 4. 种子（广义和狭义）广义种子: 从菌种开始，到发酵罐接种之前的所有生产过程。 狭义种子：种子罐中的种子。 5. 摄氧率单位体积发酵液每小时消耗氧的量。 6. 呼吸强度单位重量的菌体（折干）每小时消耗氧的量。 7. 呼吸临界氧浓在溶氧浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶氧浓度的增加而变化，此时的溶氧度称为呼吸临界氧浓度。影响因素：微生物的种类、培养温度以及生长阶段。 8. 凝聚价或凝聚值电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值表示，定义为使胶粒产生凝聚作用的最小电解质浓度。化合价越高，凝聚能力越强。凝聚能力：Al3+>Fe 3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+ >Na+>Li+ 常用的凝聚剂：Al 2(SO 4 ) 3 ·18H 2 O、AlCl 3 ·6H 2 O、FeCl 3 、ZnSO 4 、MgCO 3 等 9. 凝聚作用在某些电解质作用下，使扩散双电层的排列电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使之凝聚的过程。影响凝聚作用的主要因素是无机盐的种类、化合价以及无机盐的用量。 10. 絮凝作用某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。 11. 多级错流萃取料液经萃取后的萃余液再用新鲜萃取剂进行萃取的方法。 12. 多级逆流萃取在第一级中加入料液，萃余液顺序作为后一级的料液，而在最后一级加入萃取剂，萃取液顺序作为前一级的萃取剂。 13. 超临界流体抗溶剂法（Supercritical Fluid Anti-solvent，SAS）先用有机溶剂溶解溶质，再加入超临界流体作抗溶剂，使溶质的溶解度大大下降，溶质从溶液中结晶析出。 14. 超临界溶液快速膨胀法（Rapid Expansion of Supercritical Solution, RESS）是利用高密度的超临界流体溶解固体溶质，通过喷嘴快速泄压至1个大气压的低密度气体，溶质的溶解度急剧减小至万分之一以下，造成固体溶质结晶析出。 15. 道南电位由于带电荷粒子在不同相间的分布不同而产生的相间电位差即为道南电位。 16. 吸附等温线当固体吸附剂从溶液中吸附溶质达到平衡时，其吸附量与溶液浓度和温度有关。当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线。 17. 批一次性投入料液，不补料，直到放罐。(或许） 18. 浓差极化当溶剂透过膜而溶质留在膜上时，它使得膜面上溶质浓度增大而高于主体中溶质浓度，这种现象称为浓差极化。为避免浓差极化现象，通常采用错流过滤。 19. 亲和色谱（Affinity Chromatography）具有很高的选择和分离性能以及较大的载量，纯化倍数高，并能保持较高的活性。 20. 疏水相互作用色谱（Hydrophobic Interaction Chromatography）利用蛋白质表面存有的疏水性部位，与带有疏水性配基的载体在高盐浓度时结合，洗脱时将盐浓度逐渐降低，蛋白质因疏水性不同而逐个地先后被洗脱而分离。该法中蛋白质与固定相结合力较弱，利于保持活性。 21. 膨胀床色谱传统色谱的最大缺点是不能处理含固体颗粒的料液。色谱吸附剂直接与原料液在搅拌罐中混合来吸附目标产物或流化床吸附。膨胀床色谱操作过程：被处理的料液从膨胀床底部泵入，床内的吸附剂将不同程度地向上膨胀，料液中的固体颗粒可以顺利地通过床层，目标产物在膨胀床内可被吸附剂吸附，从而可达到从料液中吸附和初步纯化目标化合物的目的。原理：吸附介质颗粒在向上流动液体的作用下膨胀起来，液体中的目
生物制药工艺学实验指导 （12个实验，36学时） 焦飞 生物技术教研室
实验一健胃消食片配方及片剂的制备 一、实验目的 1.掌握压片机压片的方法及影响片剂成型的主要因素； 2.学会片剂处方的调配。 二、实验材料和仪器 太子参，陈皮，山药，麦芽（炒），山楂，蔗糖粉，糊精，硬脂 酸镁，粉碎机，干燥箱，制片机 三、实验原理 健胃消食片为内科伤食类非处方药品，主治健胃消食，用于 脾胃虚弱，消化不良，脾胃虚弱所致的食积，症见不思饮食，暖 腐酸臭，脘腹胀痛。健胃消食片的配方如下，太子参228.6g，陈皮22.9g，山药171.4g，麦芽（炒）171.4g，山楂114.3g，蔗糖糊精适量，值得片剂为淡棕黄色的片或薄薄膜片，气略香，味微甜，酸。制作方法：太子参半量与山药粉碎成细粉，其余陈皮三味药 及剩余的太子参置于烧杯，加3倍量水，煎煮1小时，滤过，合并两次煎液，减压浓缩至浸膏，干燥。将蔗糖粉糊精和生药粉以 3：1：1的混合粉与浸膏混合制成软材，软材的软硬应适当，以“手握成团，轻压则散”为宜。采用挤出制粒的方法制成颗粒， 颗粒在60-80摄氏度干燥，干燥时应逐渐升温，以免因颗粒表面 干燥过快结成硬壳而影响内部水分的蒸发。颗粒整粒后加入1％硬脂酸镁混合后压片。 四、实验步骤
1.称取太子参2 2.8g，陈皮 2.3g，山药17.1g，山药17.1g，麦芽 17.1g，山楂11.4g 2.太子参山药用粉碎机粉成细粉。 3.将上述药材放入烧杯中，加入3倍量的水，煎煮半小时，重复 两次，将上清液合并，减压浓缩至浸膏，将所得浸膏放入烘 箱中80度干燥。 4.将蔗糖粉糊精和干燥后的粉末以3：1：1的比例混合制成颗粒 软材，将软材放入烘箱中逐渐升温干燥。 5.干燥后的软材加入1％硬脂酸镁放入压片机中压片。 实验二溶菌酶结晶的制备 一、实验目的 1.掌握盐析法提取蛋白质的原理和过程； 2.学会溶菌酶的结晶和精制方法。 二、实验材料与仪器 新鲜鸡蛋，氯化钠， 1 氢氧化钠溶液，醋酸缓冲液，烧杯，玻璃棒，布氏漏斗，干燥箱。 三、实验原理 溶菌酶又称细胞壁质酶或N—乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种国内外很紧销的生化物质，广泛应用于医学临床。具有多种药理作用，能抗感染、消炎、消肿、增强体内免疫反应等，有抗菌 的作用，常用于五官科多种粘膜炎症，皮肤带状疮疹等疾病。是
一、名词解释 1.自然选育：利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离，筛选排除衰退型菌株，选择维持原有生产水平的菌株。 2.诱变育种：在人为的条件下，利用物理、化学等因素，诱发生物体产生突变，从中选择，培育动植物和微生物的新品种。 3.初级代谢产物：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。 4.次级代谢产物：微生物代谢产生的，而与菌体的生长繁殖无明确关系的代谢产物。 5.培养基：是专门用于提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 6.分批发酵：一种准封闭式系统，种子接种到培养基后除了气体流通外发酵液始终留在反应器内。 7.连续发酵：发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积。 8.基因工程：将外源基因通过体外重组后倒入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作过程。 9.细胞融合技术：指两种不同的亲株经酶法除去细胞壁得到两个球状原生质体或原生质体球，然后置于高渗溶液中，在以聚乙二醇助溶和氯化钙存在的条件下，促使两者互相凝集并发生细胞之间的融合，进而导致基因重组，获得新的菌株。 10.固定化酶：指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。 11.生物制药的下游技术：从动植物器官与组织、细胞培养液、细胞发酵液中提取、分 离、精制有关生物药物的过程。 12.细胞破碎技术：利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来。 13、生物药物：是指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，综合利用物理学、化学、生物化学、生物技术和药学等学科的原理和方法，利用生物体、生物组织、细胞、体液等制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。 14、生物制品：是指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。 15、等电点沉淀法：是利用蛋白质在等电点时溶解度最低而各种蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。 16、原代培养:是指直接从机体取下细胞、组织和器官后立即进行培养。 17、传代培养：需要将培养物分割成小的部分，重新接种到另外的培养器皿(瓶)内，再进行培养的过程。 18、酶的激活剂：一些物质可以改变一个无活性酶前体(酶原)，使之成为有活性的酶，或加快某种酶反应的速率产生酶激活作用。
生物实验室通风柜系统的设计方案 1、通风柜的功能和应用场合 通风柜最主要的功能是将实验操作时产生的各种有害气体、水蒸汽、气味、余热等，控制在通风柜内并排至室外，达到为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散的目的。通风柜在各种生化和理化实验室中有着非常广泛的应用，在保护实验样品的纯度、保证实验结果的准确、维护实验室环境的清洁、改善劳动卫生条件和提高工作效率等方面，发挥着至关重要的作用。通风柜可用于理化实验室和生物实验室，也可以用于洁净实验室，但不适用于生物安全三级和四级实验室。 2、通风柜的性能 通常以3个参数衡量通风柜的性能：捕捉效率、抑制效率和排除有害气体的效率。良好的捕捉效率可以通过2个途径来获得，首先是保持通风柜开口合理的面风速，其次是合理布置通风柜。合理的通风柜柜体设计以及保持通风柜开口合理的面风速是获得较高抑制效 率的关键。排除有害气体的效率则是通过室外排放口的高度和适当风速来达到。 2.1设计原则 通风柜在工作场所的配置数量依实验研究类型而定，差别较大。一般在研究所和大学的配置是，化学研究实验室按每位研究者l台通风柜，生物学研究实验室6～10位研究者共用1台通风柜，物理学实
验室可能整个部门设1台通风柜。应根据实验性质和实验室工艺要求，选择通风柜类型，确定通风柜数量。综合考虑各项因素，确定通风柜排风系统和补风系统形式，确定通风机房和通风竖井的位置。应以安全、实用、有效、经济为原则，使有害气体在尽快就近排走，不至污染环境和操作者，并使实验中的气态污染物全部控制在通风柜以内。应与工艺和建筑专业结合，合理确定通风柜在实验室的位置。通风柜应设置在受气流干扰少的地方，尽量远离门口、送风口和人员频繁往来的通道，避免无组织气流对通风柜排风流场形成干扰；同时，也应远离精密仪器，避免通风柜排风影响仪器操作。根据BS7258标准，通风柜平行于穿堂风时，其前端距门边应保持1m的距离；通风柜垂直于穿堂风时，其近端距门边应保持1m的距离，相向布置的通风柜之间应保持3m的净距。应根据建设项目环境影响评价报告书及其审批意见，以及污染气体成分，确定需要采取的废气处理措施，选择处理设备，并满足排放口的设置要求。例如，法国标准XPX15-203要求排放口至少高出房顶3m；或者至少是建筑高度的125%。我国《全国民用建筑工程设计技术措施：暖通空调?动力》规定：查措施。合理布置风管，尽量缩短管道长度，减少风管阻力，降低风机功率和噪声。由于实验时常常有水蒸汽或试剂蒸发到排风中，在严寒和寒冷地区冬季的排风管中会出现冷凝现象，因此，水平排风管宜设坡度 29/00～3‰，并尽量避免风管上、下翻弯，以免冷凝液积聚；必要时应在排风管和排风机最低点分别设置带手动密闭阀的泄水管。合理选择和布置排风机。排风机选择和布置应考虑以下因素：
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？
简单生物实验设计方案 简单生物实验设计方案范文 1 土壤中分离产生-淀粉酶的菌种 一.实验目的 1、学习从土壤中分离、纯化微生物的原理与方法。 2、学习、掌握微生物的鉴定方法。 3、对提取的土样进行微生物的分离、纯化培养，并进行简单的形态鉴定 二.实验原理 -淀粉酶是一种液化型淀粉酶，它的产生菌芽孢杆菌，广泛分布于自然界，尤其是在含有淀粉类物质的土壤等样品中。 从自然界筛选菌种的具体做法，大致可以分成以下四个步骤：采样、增殖培养、纯种分离和性能测定。 1、采样：即采集含菌的样品 采集含菌样品前应调查研究一下自己打算筛选的微生物在哪些地方分布最多，然后才可着手做各项具体工作。在土壤中几乎各种微生物都可以找到，因而土壤可说是微生物的大本营。在土壤中，数量最多的当推细菌，其次是放线菌，第三霉菌，酵母菌最少。除土壤以外，其他各类物体上都有相应的占优势生长的微生物。例如枯枝、烂叶、腐土和朽木中纤维素分解菌较多，厨房土壤、面粉加工厂和菜园土壤中淀粉的分解菌较多，果实、蜜饯表面酵母菌较多;蔬菜牛奶
中乳酸菌较多，油田、炼油厂附近的土壤中石油分解菌较多等。 2、增殖培养(又称丰富培养) 增殖培养就是在所采集的土壤等含菌样品中加入某些物质，并创造一些有利于待分离微生物生长的其他条件，使能分解利用这类物质的微生物大量繁殖，从而便于我们从其中分离到这类微生物。因此，增殖培养事实上是选择性培养基的一种实际应用。 3、纯种分离 在生产实践中，一般都应用纯种微生物进行生产。通过上述的增殖培养只能说我们要分离的微生物从数量上的劣势转变为优势，从而提高了筛选的效率，但是要得到纯种微生物就必须进行纯种分离。纯种分离的方法很多，主要有：平板划线分离法、稀释分离法、单孢子或单细胞分离法、菌丝尖端切割法等。 三.实验材料 1、器材： 小铁铲和无菌纸或袋(可省)、培养皿8个、载玻片、盖玻片、普通光学显微镜、量筒、滴管、吸水纸、无菌水试管5支(每支4.5mL水)、烧杯3个、三角瓶5个、电炉、玻璃棒、接种环、镊子、恒温培养箱、高温灭菌锅、移液枪(枪头10个)、天平、滤纸、pH试纸等。 2、试剂： 配制牛肉膏蛋白胨培养基的原料(牛肉膏0.9g、
2014年全国硕士研究生入学统一考试 农学门类联考动物生理学与生物化学试题解析 动物生理学 一、单项选择题：1～15小题，每小题1分，共I5分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1．骨骼肌细胞兴奋时细胞膜发生去极化的离子基础是 +内流+内流内流+内流 【参考答案】B 【考查知识点】考察骨骼肌细胞兴奋时，细胞膜钙离子内流的重要性。 2．下列物质中，能加速新鲜血液凝固的是 A.柠檬酸钠溶液 B.液体石蜡 C.肺组织浸出液 D.肝素溶液 【参考答案】C 【考查知识点】考察血液凝固和抑制的相关物质。 3．正常情况下，心肌不会发生强直收缩的原因是 A.心肌是功能合胞体 B.心肌肌浆网不发达 C.心肌有自动节律性 D.心肌有效不应期长 【参考答案】D 【考查知识点】考察心肌细胞的功能效应。 4．心室等容舒张过程中各部位压力相比较，正确的是 A.心房压>心室压>主动脉压 B. 心房压>心室压<主动脉压 C. 心房压<心室压<主动脉压 D. 心房压<心室压>主动脉压 【参考答案】 【考查知识点】考察血压的流动方向。 5．下列心肌细胞中，兴奋传导速度最慢的是 A.新房肌细胞 B.结区细胞 C.哺肯野细胞 D.心室肌细胞 【参考答案】 【考查知识点】考察兴奋在心肌细胞中传导速度。 6．缺氧可反射性地引起呼吸加强，该反射的感受器是：
A.肺牵张感受器 B.呼吸肌本体感受器 C.外周化学感受器 D.中枢化学感受器 【参考答案】C 【考查知识点】考察呼吸运动在不同的条件下不同的感受器。 7．下列条件中，均可使氧离曲线发生右移的是 升高、CO2分压升高、温度升高 B. pH降低、CO2分压升高、温度升高 C. pH升高、CO2分压降低、温度降低降低、CO2分压降低、温度降低 【参考答案】B 【考查知识点】考察氧离曲线左右移动的因素。 8．对食物中蛋白质消化作用最强的消化液是 A.唾液 B.胃液 C.胆汁 D.胰液 【参考答案】D 【考查知识点】考察影响蛋白质消化作用最强的消化液。 9．维持躯体姿势最基本的反射是 A.腱反射 B.肌紧张 C.屈肌反射 D.对侧伸肌反射 【参考答案】D 【考查知识点】考察肌紧张是指缓慢持续牵拉肌腱时，受牵拉肌肉发生紧张性收缩，阻止肌肉被拉长，它是维持躯体姿势的最基本反射，是姿势反射的基础。 10. 寒冷环境中能促使恒温的物产热，并具有起放慢、作用持续时间长特点的激素是 A.甲状腺激素 B.肾上腺素 C.去甲肾上腺素 D.生长激素 【参考答案】B 【考查知识点】考察寒冷环境：人体血管收缩，血流量减少，所以散热减少；肾上腺激素分泌增加，骨骼肌战栗所以产热量增加。肾上腺激素的功能。 11. 下列激素中，可直接促进肾远曲小管和集合管重吸收Na+的是 A.肾素 B.醛固酮 C.心房钠尿肽 D.抗利尿激素 【参考答案】D 【考查知识点】考察抗利尿激素的功能。 12. 在神经—肌肉接头处，分解乙酰胆碱的酶是 A.磷酸二酯酶 B.胆碱乙酰化酶 C.腺苷酸环化酶 D.乙酰胆碱酯酶 【参考答案】D
生物制药工艺学名词解释： 第一章： 1.药品：一定剂型和规格的药物并赋予一定的形式（如包装），而且经过有关部门的批准，有明确的作用用途。 药物：能影响机体生理、生化和病理过程，用以预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。 2.生物药物Biopharmaceuticals：以生物体、生物组织或其成份为原料综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物。 3.生物活性Biologicalactivity,Bioactivity：对活组织如疫苗有影响的特性。 4.酶工程enzymeengineering：酶学与工程学互相渗透结合，发展形成的生物技术，它是从应用目的出发，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。 5.固定化酶immobilizedenzyme：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。 6.组合生物合成combinatorialbiosynthesis（组合生物学combinatorialbiology）：应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇，产生一些非天然的化合物。 7.药物基因组学：一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物反应的科学。
8.凝聚作用coagulation：指在电解质作用下，胶粒粒子的扩散双电子层排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，使胶体粒子发生聚集的过程。 9.萃取extraction：将物质从基质中分离出来的过程。一般指有机溶剂将物质从水相转移到有机相的过程。 10.反萃取stripping/backextraction：将萃取液与反萃取剂相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程。 11.萃取因素/萃取比：萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。 12.分离因素separationfactor：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。 13.双相萃取技术two-aqueousphaseextraction：利用不同的高分子溶液相互混合可产两相或多相系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。 14.超临界流体萃取技术：利用处于临界压力和临界温度以上的一些溶剂流体所具有特异增加物质溶解能力来进行分离纯化的技术。 15.固相析出分离法solidphasecrystallization：通过改变溶液条件，使溶质以固体形式从溶液中分出的操作技术。 16.盐析法saltprecipitation：利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的
生物制药工艺学：对生物药物进行研究、生产和制剂的一门综合学科。 生物制药是把生物体内的具有生物活性的基本物质，保持原来的结构和功能，又能在含多种物质的液相或固相中较高纯度的分离出来，它是一项严格，细致，复杂的工艺过程，涉及物化生工程等方面的知识和操作技术。 遗传与变异：是生命的基本特征，也是菌种选育的理论基础。 杂交育种：是指将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物质重新结合，从只能分离和筛选出具有新性状菌株的过程。 原生质体融合：是指把两个亲株的原生质体混合在一起，在融合剂ＰＥＧ和Ｇａ离子的作用下，发生原生质体的融合，促使两亲本的遗传物质进行交换，从而实现遗传重组。 分批灭菌：将配置好的培养基输入发酵罐内，经过间接蒸汽预热，然后直接通入饱和蒸汽加热，使培养基和设备仪器灭菌，达到要求的温度和压力后维持一定时间，在冷却至发酵要求的温度，这一工艺过程称为。 连续灭菌：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺称为。 萃取：液料与萃取剂接触后，液料中的溶质向萃取剂转移的过程。 超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的一些溶剂流体所具有特意增加物质溶解能力来进行分离纯化技术（温度３１.０６Ｃ，压力７３.９，密度０.４４８） 双水相萃取法又称水溶液两相分配技术，它是不同的高分子溶液相互混合产生两相或多项系统，利用物质在互不相容的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。 吸附法：是利用适当的吸附剂，在一定Ｐｈ条件下，吸附生物样品中的生物药物，然后再以适当的洗脱剂将吸附的药物从吸附剂上解吸下来，达到浓缩和提纯的目的。 高分子聚合物沉淀法：某些水溶性非离子型高分子聚合物，如聚乙二醇等能使蛋白质水合作用减弱而发生沉淀。 过饱和溶液：溶液浓度等于溶解度时，该溶液称为饱和溶液。溶质只有在过饱和溶液中才有可能析出。 生物药物：是以生物体、生物组织、或其成分为原料（包括组织、器官、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原理与方法加工制成的药物 现代生物技术药物：将生物体内生理活性物质的基因分离或人工合成，利用重组DNA技术加以改造，使其在细菌、酵母、动物细胞、转基因动物中间大量表达，通过这种方式获得的药物。 固体培养基：是加入一定量的凝固剂的培养基，适用于菌种的培养、分离、无菌试验、和菌种保藏工作。液体培养基是未加任何凝固剂的培养基 现代生物技术体系：主要的生物技术包括重组DNA技术、原生质体制备与原生质体融合技术、突变生物合成、组合生物合成、选择性生物催化合成、代谢途径工程、淋巴细胞杂交瘤单克隆抗体、组织培养技术、基因治疗等。 微生物的初级代谢产物：包括氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、酶类、糖类、脂类等 微生物的次级代谢产物：包括抗生素，色素，生物碱、酶的抑制剂、植物生长素等初级代谢：指的是与微生物的生长繁殖有密切关系的代谢活动，初级代谢产物指的是与微生物的生长繁殖有密切关系的代谢产物。 次级代谢：指的是与微生物的生长繁殖无关的代谢活动，次级代谢产物指的是与微生物的生长繁殖无关的代谢产物。 培养基：是人工配制的、供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的多种营养物质的混合物。 前体：在微生物药物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。 生长因子：是微生物生长代谢必不可少，但不能用简单的碳源或氮源生物合成的一类特殊的营养物质。 促进剂：在发酵培养基中加入某些微量的化学物质，可促进目的代谢产物的合成，这些物质被称为促进剂。 抑制剂：在发酵过程中加入某些化学物质会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种代谢产物，或使正常代谢的中间产物积累起来，这种物质被称为抑制剂。 诱导物：一般是指一些特殊的小分子物质，在微生物发酵过程中添加这些小分子物质后，能够诱导代谢产物的生物合成，从而显著提高发酵产物的产量。 生理酸性物质：经微生物代谢作用后，能产生酸性物质的营养成分称为生理酸性物质。 生理碱性物质：经微生物代谢作用后，能产生碱性物质的营养成分称为生理碱性 物质。 速效碳源、迟效碳源：根据微生物利用碳 源速度的快慢可将碳源分为速效碳源和 迟效碳源。葡萄糖和蔗糖等被微生物利用 的速度较快，它们是速效碳源，而乳糖、 淀粉等被利用的速度相对较为缓慢，它们 是迟效碳源。 葡萄糖效应：在发酵过程中，如果葡萄糖 浓度过高会加快菌体的代谢，以致培养基 中的溶解氧不能满足菌体进行有氧呼吸 的需要，葡萄糖分解代谢就会进入不完全 氧化途径，一些酸性中间产物如丙酮酸、 乳酸、乙酸等积累在菌体或培养基中导致 Ｐｈ降低，影响某些酶的活性，从而抑制 微生物的生长和产物的合成，产生葡萄糖 效应。 生产种子的制备：指的是由保藏的菌种开 始，经过不断的扩大培养，使菌体数量达 到能满足发酵罐接种量的需要所涉及的 生产过程。 种子的制备：是将固体培养基上培养好的 孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使 其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。 诱变育种的基本过程：选择合适的出发菌 株→制备待处理的菌悬液→诱变处理→ 筛选→保藏和扩大试验 常用的诱变剂：1紫外线2亚硝基胍3硫 酸二乙酯4亚硝酸 杂交育种是将孢子（或摇瓶菌丝）接入的 体积较小的种子罐中，经培养后形成大量 的菌丝，该种子称为一级种子，把一级种 子转入到发酵罐内发酵称为二级发酵，如 果将一级种子接入到体积较大的种子罐 内，经过培养形成更多的菌丝体，这样制 备的种子称为二级种子，将二级种子转入 到发酵罐内发酵，称为三级发酵，同样道 理，使用三级种子的发酵称为四级发酵。 代谢曲线：根据发酵过程中代谢参数变化 绘制出的曲线，作用：可清楚的说明发酵 过程中的代谢变化，并反映出碳源，氮源 的利用和Ｐｈ、菌体浓度和产物浓度等参 数之间的相互关系。 为什么要绘制代谢曲线？分析研究代谢 曲线，有利于掌握发酵代谢变化的规律和 发现工艺控制中存在的问题，有助于改进 工艺，提高产物的产量。 膜分离法：又称为超滤法，包括微滤，超 滤和反渗透，是利用可截留一定分子量的 超滤膜进行溶质分离或浓缩。 渗透压冲击法：将细胞置于高渗溶液中 （例如一定浓度的蔗糖或甘油溶液中）， 由于渗透压的作用，细胞内的水分便向外 渗出，细胞发生收缩，当达到平衡后，将 介质快速稀释或将细胞转入缓冲溶液中， 由于渗透压发生变化，胞外的水分迅速渗 入胞内，是细胞快速膨胀而破裂，使产物 释放到溶液中。 离子交换法：是应用合成的离子交换树脂 作为吸着剂，将溶液中的物质，依靠库伦 力吸着在树脂上，然后用合适的洗脱剂将 吸着物从树脂上洗脱下来，达到分离，浓 缩，提纯的目的。 离子交换树脂：是一种具有网状立体结构 的，含有活性基因而能与溶液中其他物质 进行交换或吸着的聚合物。 交换容量：是表征树脂活性基数量——交 换能力的重要参数，其表示方法有重量交 换容量交换容量体积法。 沉淀法：是利用某种沉淀剂或改变条件， 使所需提取的目的物在溶液中的溶解度 降低而形成无定形固体沉淀从而进行分 离的一种技术方法。 等电点沉淀法：利用大分子两性电解质在 等电点时溶解度最低的原理而建立的分 离法称为～ 凝胶层析（色谱）：是指以各种多孔凝胶 为固定相，利用流动相中所含各种组分的 相对分子质量不同而达到物质分离的一 种技术。 亲和层析（色谱法）：是利用生物大分子 与某些对应的专一特意识别和可逆结合 的特性而建立起来的一种分离生物大分 子的色谱方法。 重结晶：即将晶体用合适的溶剂溶解再次 结晶，能使纯度提高，因为杂质和结晶物 质不在同溶剂和不同温度下的溶解度不 同。 结晶：是制备纯物质的有效方法，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。 晶核：最先析出的微小颗粒是以后结晶的 中心，称为。 自然选育：是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 衰退型菌株，从中选出维持或高于原有生 产水平菌株的过程。 诱变育种：是利用物理或化学诱变剂处理 均分散的微生物细胞群体，促使其突变率 大幅提高，然后采用简便，高效的筛选方 法，从中选出少数具有优良性状的突变菌 体。 孢子制备：一般采用琼脂斜面或其他固体 培养基，使菌种经过培养得以活化，并产 生数量足够，质量合格的孢子。 英汉互译：抗生素anti bioti cs 氨基酸 amino acid 维生素vitamin 多肽 polype ptide 蛋白质pr otein 蛋白质 的等电点isoelectric point pi 蛋白质的 变性denaturation 胸腺肽al thymosin al 人绒毛膜促性腺激素 human chorionic gonadotropin （HCG）生 物转化biotra nsformati on 基因工程 genetic engineering 基因工程药物 genetically engineered drug 简答： 生物制药的工艺过程？菌种→斜面培养 →种子制备→发酵→发酵液预处理→提 取→精制→成品检验→成品→包装 生物制药产品的类别包括哪些？举例说 明：（一）微生物发酵产物1.微生物菌体 药物：如，酵母菌体，单细胞蛋白，灵芝， 冬虫夏草，茯苓菌等2.微生物酶抑制：如 蛋白酶，淀粉酶，糖化酶，青霉素酰化酶 3.酶活性调节剂：包括酶激活剂和酶的抑 制剂，如血管紧张素转化酶抑制剂，胆固 醇合成酶抑制剂4.微生物代谢产物：如初 级代谢产物氨基酸，次级代谢产物抗生素 等（二）生物转化药物，如激素，维生素， 抗生素，生物碱（三）基因工程药物：如 人胰岛素，人生长因子，白介素，干扰素 （四）动植物细胞培养药物。 生物制药与中医药的关系：①中药鉴定、 识别假冒伪劣药材（DNA芯片技术）②发 现新中药品种③发酵液中提取中药（高效、 结构改善）④利用基因工程产生之植物此 生代谢产物（黄酮素，糖苷，生物碱等） ⑤利用转基因动物生产动物类药材（基因 芯片植入动物→表达→从分泌物（麝香） 或组织中（鹿茸）提取活性物质。 培养基的组成、分类方法、设计注意问题： 培养基成分主要包括碳源、氮源、磷源、 硫源、无机离子（包括微量元素）、生长 因子、前体、促进剂、抑制剂和水分。分 类方法：按培养基组成物质的来源，可分 为合成培养基和复合培养基（天然培养基） 按物理状态可分为固体培养基和液体培 养基及半固体培养基；按工业发酵中的用 途可分为孢子培养基、种子培养基、发酵 培养基和补料培养基。注意问题：①确定 培养基的基本组成②确定培养基成分的 基本配比和浓度（a碳源和氮源的配比和 浓度b生理酸性物质和生理碱性物质的 比例c无机盐浓度d其他培养基成分的浓 度）③具有经济性。 培养基筛选方法：①单因子实验法②正交 试验和均匀设计试验等数学方法。 影响培养基的因素：原材料质量、水质、 培养基的灭菌（一般在121度下灭菌20 到30分钟，含糖培养基112度灭菌15到 30分钟）和黏度 菌种保藏的目的、原理及方法：菌种保藏 的目的是尽可能保持菌种的存活率和优 良性能，保证菌种经过较长时间的保藏后 仍保持存活和生产能力。菌种保藏对于基 础研究和实际应用具有重要意义。 菌种保藏的原理：是根据微生物的生理特 性，人为地创造条件，使微生物处于代谢 不活跃，生长繁殖受抑制的休眠状态，以 减少菌种的变异。有利于微生物休眠的条 件是低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质等。 菌种保藏的方法： 1）斜面保藏法，广泛应用于细菌、放线 菌、酵母菌等菌种的短期保存。为了长期 保持菌体存活，每间隔一定时间需重新移 植培养一次。 该方法的优点是简便易行，成本低，能随 时观察菌株是否死亡、变异、退化或染菌。 缺点是由于斜面含有营养和水分，菌种生 长和繁殖还没有完全停止，代谢活动尚能 微弱进行，因此存在自发突变的可能；短 期内多次传代易引起菌种发生变异和引 起退变，污染杂菌的机会也会随之增多。 2）液体石蜡保藏法：在无菌条件下，将 液体石蜡倾注或用无菌吸管移入生长成 熟、丰满的斜面菌种上，使液体石蜡高出 斜面顶端1cm左右，加塞并用固体石蜡封 口，将其直立放在试管架上低温保藏。 3）沙土管保藏法：孢子或芽孢，在干燥 环境中抵抗力强，不易死亡。干燥能使这 些微生物的代谢活动水平降低但不会死 亡，而处于休眠状态。保藏时间可达数年。 4）麸皮保藏法： 5）冷冻干燥法：目前较理想的保藏方法， 也是各类菌种保藏机构广泛采用的主要 保藏方法。最常用的保护剂是脱脂牛奶， 脱脂牛奶可由新鲜的牛奶制备。 6）液氮超低温保藏法：该法保藏菌种的 效果好，方法简单，保藏对象也最为广泛， 几乎所有微生物及动植物细胞等均可采 用该方法。该法的另一优点是可利用各种 培养形式的微生物进行保藏，不论使用孢 子或菌体、液体培养物或固体培养物均可 采用该法。因此被认为是当前最有效、最 可靠的一种长期保存菌种的方法之一。 7）甘油保藏法 8）孢子滤纸保藏法 菌种选育目的：①生产方面：a提高发酵 产量b改进菌种的性能c产生新的发酵产 物d去除多余的组分②科研方面：a了解 菌种遗传背景b提供分子遗传学研究材 料c获得带遗传标记的菌株d生物合成途 径的研究e生物合成机制的研究 发酵过程工艺参数有哪些？（1）物理参 数：①温度②压力③搅拌转速④搅拌功率 ⑤空气流量⑥表观粘度（2）化学参数： ①Ph②基质浓度a糖浓度的测定b氮浓度 的测定c磷酸盐含量的测定d产物浓度的 测定e溶解氧浓度的测定f废气中氧含量 g废气中二氧化碳含量（3）生物参数： ①菌体浓度②菌丝形态 微生物的发酵类型：（1）按投料方式分类： ①分批发酵②补料分批发酵③连续发酵 （2）按与氧的关系分类：①需氧发酵② 厌氧发酵（3）按发酵动力学参数的关系 分类：①生长偶连型②部分生长偶连型③ 非生长偶连型 细胞破碎的方法：一机械法：①液体裁切： 超声波，机械搅拌，压力②固体裁切：研 磨，压力。二非机械法：①干燥：空气干 燥，真空干燥，冷冻干燥，喷雾干燥②溶 胞：物理法，化学法，酶法。 沉淀法有哪些？盐析法；有机溶剂沉淀法； 等电点沉淀法；高分子聚合物沉淀法；聚 电解质沉淀法；不可逆的沉淀去除法 温度对发酵的影响：1温度影响酶的活性 2温度影响发酵液的物理性质3温度影响 代谢产物的合成方向；PH对发酵的影响 1PH影响酶的活性2PH影响基质或中间产 物的解离状态3PH影响发酵产物的稳定 性 育种方法：自然育种，诱变育种，杂交育 种，原生质体融合育种。 主要灭菌和除菌方式：高温灭菌：A1干 热灭菌2湿热灭菌B过滤灭菌C化学物质 消毒和灭菌D其他方式灭菌1辐射灭菌2 臭氧灭菌3静电除菌 生产种子的制备：两个阶段：实验室种子 制备和生产车间种子制备 消除泡沫的方法：机械消除和消沫剂消除 影响孢子质量的因素：培养基、培养温度、 温度、培养时间、冷藏时间、接种量 分离纯化的特点：培养液（或发酵液）中 所含欲分离的生物物质浓度很低；欲分离 的生物或新物质通常很不稳定；发酵或培 养都是分批操作、生物变异性大，各批发 酵液不尽相同，这要求分离有一定弹性， 发酵液的放罐时间、发酵过程中泡沫剂的 加入对分离都有影响；用作医药的生物产 物与人类生命息息相关 影响溶剂萃取的因素：①PH的影响2温 度与萃取时间的影响3盐析作用的影响4 溶剂种类、用量及萃取方式的选择 离子交换速度的影响因素：1颗粒大小2 交联度3温度4离子化合物5离子大小6 搅拌速度7溶液浓度 影响吸附过程的因素：1吸附剂的性质2 被吸附物的性质3溶剂的影响4溶液PH 值的影响5温度的影响6其他组分的影响 常用吸附剂按其化学结构可分为两大类： 一类是有机吸附剂，如活性炭、维生素、 大孔吸附树脂等。另一类是无机吸附，如 白土、氧化铝、硅胶、硅藻土等。 盐析法的影响因素：1盐的性质2PH值3 盐的饱和度4蛋白质浓度5温度 有机溶剂沉淀法的影响因素：1温度2PH 值3蛋白质浓度4无机盐离子的强度5金 属离子 膜分离机制:利用可截留一定分子量的超 滤膜进行溶质的分离或浓缩，小于截留值 的分子能通过膜，而大于截留值的分子不 能通过膜，因而达到分离。 凝胶色谱分离法的原理：凝胶色谱柱中， 当含有各组分的混合溶液流经凝胶层析 住时，各组分在层析柱内同时进行两种不 同的运动，一种是随着溶液流动而进行的 垂直直下的移动，另一种是不定向的分子 扩散运动（布朗运动）。大分子物质由于 分子直径较大，不能进入凝胶的微孔，只 能分布于凝胶颗粒的间隙中，已较快的速 度流过凝胶剂；较小的分子能进入凝胶的 微孔中，不断地进出于一个个颗粒的微孔 内外，这就使小分子物质向下移动的速度 比大分子的速度慢，从而使混合溶液中各 组分按照Mr由大到小的顺序先后流出层 析柱，大到分离的目的。 凝胶色谱分离法的特点：操作条件温和， 简单易行；分离Mr范围广；离效果一般 不受缓冲液组成的影响；进行一次操作后 无需再生处理就可进行下一次的分离 凝胶色谱分离法的应用：1盐脱2分级分 离3大分子物质的分子量测定 亲和色谱的操作：吸附、冲洗、洗脱、平 衡 饱和溶液形成的条件：蒸发法、冷却法、 化学反应结晶法、盐析结晶法、等电点法、 复合法、共沸蒸馏结晶法 影响晶体大小的因素：过饱和度、温度、 搅拌速度、晶种 改变晶体形状的方法：控制晶体生长速度、 过饱和度、结晶温度、选择不同的溶剂、 调节溶液的PH值和有目的的加入某种能 改变晶形的杂质 工业生产实例：1化学反应结晶2利用温 度差结晶3利用湿度差结晶4盐析结晶5 利用等电点结晶6盐析和冷却结晶7冷却 和化学反应并结晶8共沸蒸馏结晶9重结 晶 氨基酸的制备方法:1水解法a酸水解法b 碱水解法c酶水解法2微生物发酵法3化 学合成法4酶促合成法 氨基酸的分离方法：1基于溶解度或等电 点不同分离2加入特殊沉淀剂沉淀分离3 用离子交换剂分离4用电渗析法分离 维生素的发酵生产工艺路线：1斜面种子 培养2一级种子培养3二级种子培养4发 酵培养