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第一章绪论1. 生物药物：以生物材料为原料或用生物技术、方法制造的药物。
2. 简述生物制药的发展历程及每个时期的代表产品。
1929年，英国的细菌学家弗莱明发现了青霉素。
1944年，美国的放线菌专家瓦克斯曼发现链霉素。
20世纪50年代，维生素、氨基酸、酶制剂等生物药物发酵迅速发展。
20世纪60年代，抗肿瘤维生素、抗病毒维生素、抗虫维生素和农牧业用抗生素等发展迅速。
20世纪70年代，维生素C“两步发酵法”领先国际，生物技术发展迅速。
20世纪80年代，生物技术发展迅速，形成了一个以基因工程为主导，细胞工程、酶工程、发酵工程为中心的现代生物技术体系。
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、基因工程疫苗、单克隆抗体、组织培养技术、基因治疗等。
3. 生物制药工艺的改进与创新体现在哪些方面。
（1）微生物培养技术的发展发酵生产由最初的表面培养法发展到深层培养法，生产力大大提高。
微生物培养方式有补料发酵、连续发酵、固体发酵、高密度发酵（2）发酵控制技术的发展各种发酵参数（如温度、搅拌转动、通气量、灌压等）从最初的人工测量与控制，发展到自动化仪表测量与控制，再到目前的计算机控制（3）生物反应器制造技术的发展（4）分离纯化技术的发展在生物药物生产中，提取和精制是最终获得商业产品的重要环节，也是生物制药产业核心技术之一。
4. 生物制药行业现行的分离纯化技术分类。
基于溶解度差异的分离纯化技术、基于分子大小差异的分离纯化技术、基于选择性吸附差异的分离纯化技术、基于电荷不同的分离技术、基于对配体亲和力差异的分离技术。
5. 生物制药产品的分类（1）微生物发酵产物（种类最多）①微生物菌体药物：传统的菌体药物有酵母菌体、单细胞蛋白，新型有灵芝、冬虫夏草菌、茯苓菌、香菇、猴头菇等②微生物酶制剂：如从动物胃膜和胰腺中提取蛋白酶、从植物麦芽中提取淀粉酶等③酶活调节剂：包括酶的抑制剂与酶的激活剂，如用于治疗糖尿病和单纯性肥胖的α-糖苷酶抑制剂（阿卡波糖、米格列醇）；用于治疗高胆固醇血症和动脉粥样硬化的胆固醇合成酶抑制剂（洛伐他汀、辛伐他汀）④微生物代谢产物：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；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。
一、名词解释1、生物药物：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。
2、诱变育种：是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细菌群体，促进其突变率大幅度提高，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株。
3、盐析法：是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，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。
4、吸附法：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。
5、生物转化：是指外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化。
生物转化是机体对外源化学物处置的重要的环节，是机体维持稳态的主要机制。
6、双水相萃取：不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，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。
7、生物分离技术：从动植物或者微生物的有机体或者器官、生物工程产物及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。
也称生物工程下游技术。
8、絮凝：在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用使胶粒形成大的絮凝团的过程。
9、相对离心力：由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转轴中心的距离不同，离心力而受变化，相对离心力就是实际离心场转化为重力加速度的倍数。
10、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，与配基结合的层析介质称为载体。
11、细胞破碎：是指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的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质（产品）的基础。
12、亲和层析：在生物分子中有些分子的特定结构部位能够同其他分子相互识别并结合，这种结合既是特异的，又是可逆的，改变条件可以使这种结合解除。
生物制药工艺学生物药物:是利用生物体、生物组织、细胞或其成分，综合应用生物学、生物化学与分子生物学、微生物学与免疫学、物理化学与工程学和药学的原理与方法加工制造而成的一大类用于预防、诊断、治疗和康复保健的制品。
生物药物四大类型:?基因重组多肽、蛋白类治疗剂?基因药物?天然生物药物?合成与部分合成的生物药物3、生物技术制药是运用现代生物技术(包括基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程)，尤其是重组DNA技术和单克隆抗体技术，生产多肽、蛋白质、激素和酶类药物以及疫苗、单抗和细胞因子类药物等。
4、生物技术药物理化性质:?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 1、生物活性物质提取方法:?酸碱盐水溶液提取法?表面活性剂提取法与反胶束提取法?有机溶剂提取?双水相萃取?超临界萃取技术。
2、生物活性物质浓缩与干燥方法:?盐析浓缩?有机溶剂沉淀浓缩?用葡聚糖凝胶浓缩?用聚乙二醇浓缩?超滤浓缩?真空减压浓缩与薄膜浓缩3干燥常用的方法有膜式干燥、气流干燥、减压干燥4、菌种保存法:?斜面低温保存法、?液体石蜡封藏法、?冷冻干躁保藏法、?液氮超低温保藏法、?甘油冷冻保藏法、?其他干燥保藏法。
5、固化酶是指借助与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的固定化方法:吸附法、包埋法、交联法、共价键结合法1、细胞培养液的预处理:?细胞及蛋白质的处理，包括加入凝聚剂、加入絮凝剂、变性沉淀、吸附、等电点沉淀以及加入各种沉淀剂;?多糖的去除;?高价金属离子的去除，包括离子交换法和沉淀法。
2、细胞破碎方法:机械法(匀浆法、珠磨法、超声法);物理法(干燥法、冻融法、渗透压冲击法);化学法(化学试剂处理、制成丙酮粉、酶解法)生物法(酶解法组织自溶法)3、生物大分子分离纯化原理，1根据分子形状和大小不同进行分离如差速离心2根据分子电离性质差异分离如电泳法3根据分子极性大小及溶解度不同分离如溶剂提取法盐析法，4根据物质吸附性质不同如吸附层析法5根据配体特异性如亲和层析法1、料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程称为萃取，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液叫做萃取液，而被萃取出溶质的料液称为萃余液 2、影响萃取的因素:?乳化和破乳化?PH ?温度和萃取时间?盐析作用的影响?溶剂的种类、用量及萃取方式的选择3、双水相萃取法是不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，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4、影响双水相萃取因素:?成相高聚物的分子量?成相聚合物的浓度(界面张力)?电化学分配(盐类的影响)?疏水效应?温度及其他因素6超临界萃取操作方法:恒温萃取，恒压萃取，吸附法。
1．生物制药：以生物材料为原料或用生物技术、方法制造的药物。
2．杂交育种：将两个基因型不同的菌株经过吻合或接合，使遗传物质重新组合，从中分离和筛选出具有新性状的过程。
3．葡萄糖效应：培养基中的葡糖糖的浓度过高，会加快菌体的代谢，使培养基中的溶解的氧不能满足有氧呼吸的需要，使葡萄糖的代谢进入不完全氧化途径，产生酸性代谢产物，使pH降低，遏止某些产物的生物合成酶，这种现象叫做葡萄糖效应。
4．浓差极化：当溶剂透过膜而溶质留在膜上时，它使得膜面上的溶质浓度增大高于主体中溶质浓度，这种现象称为浓差极化。
5．亲和色谱：利用生物大分子于某些对应的专一分子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。
6．次级代谢产物：与微生物的生长繁殖无关的代谢产物，包括：抗生素、色素、生物碱等。
7初级代谢产物主要包括氨基酸，蛋白质，核酸核苷酸，维生素脂肪酸等特点：（1）他们是生物生长繁殖的必须物质（2）是各微生物所共有的产物（3）菌体对初级代谢活动有严格的调控系统一般不能累积多余的初级代谢产物。
8次级代产物的特点：1特定菌种产生的代谢产物2菌体特定生长阶段的产物3多组分的混合物。
9初级代谢产物与次级代谢产物的关系（1）初级代谢产物是次级代谢产物的前体或起始物。
（2初级代谢产物的调控影响次级代谢产物的生物合成10菌种选育的目的：提高发酵的产量。
改进菌种的性能。
产生新的发酵物。
去除多余的组分。
11．诱变育种：利用物理或化学诱变剂，处理均匀分散的微生物细胞群体，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便高效的方法，从中选出具有优良性状的突变菌株。
12诱变剂分类物理诱变剂（紫外线UV），化学诱变剂（NTG），生物诱变剂。
13自然选育的一般过程：生产菌种斜面，制备单孢子悬浮液，涂布分离平板，单菌落接种，斜面种子培养，摇瓶发酵，高产菌珠初选，菌种保藏，接种，斜面种子培养，摇瓶种子培养，摇瓶发酵，高产菌珠复选，高产菌种珠验证，放大实验，进一步选育或保障。
生物制药工艺学
一、离心技术
1. 制备超离心三种转子P318
2. 制备超离心三种离心方法P320
3. 沉降速度和沉降系数 P328 ①沉降速度：
即在离心力作用下，物质粒子于单位时间内沿离心力方向移动的距离。
②沉降系数：
即物质粒子在单位离心场中的沉降速度，量纲为秒。
一般所说沉降系数为S 20,w 。
4. 分析超离心的两种方法 P331 Svedberg 方程式：
测分子量实质是用不同方法测其沉降速度。
原理
测量量
沉降速度法
根据沉降速度测出沉降系数以推出分子量。
界面位移量与离心时间。
沉降平衡法
特定平衡下,离心力与扩散力平衡，液面浓度为0，
池底浓度为2c 。
任意两位移处的浓度。
5. 超离心的其他两种应用P334
①对生物大分子的均一性估计；
②生物分子形状、大小及水合度的判断。
二、膜分离技术
1. 各向同性膜与各项异性膜P341
①各向同性膜：厚度大，孔隙为圆柱体。
流速低，易堵塞。
②各向异性膜：1）正反两面结构不同：功能层是孔径一定、薄的“皮肤层”，支
持层为孔隙大得多、更厚的海绵层；
2）喇叭口滤膜，孔隙为圆台形。
2. 截留分子量P343
分子量截留值是指阻留率达90%以上的最小被截留物质的分子量。
3. 浓差极化现象P346
超滤是在外压作用下进行的。
外源压力迫使分子量较小的溶质通过薄膜，大分子被截留在膜表面，并逐渐形成浓度梯度，产生浓差极化现象。
✘害处：引起流速下降、影响膜的选择透过性。
✔解决方法：振动、搅拌、错流、切流等技术。
4. 五种微孔滤膜P355
5. 三种测微孔滤膜孔径的方法P356
6. 微孔滤膜的应用P361
①mRNA的测定以及纯化：
使用硝酸纤维膜吸附与mRNA配对的DNA单链，然后将放射性mRNA样品溶液过膜使目的mRNA与DNA单链配对结合。
最后洗涤游离RNA，并用胰核糖核酸酶处理除去残留RNA。
②环状DNA的纯化
环状DNA链打开后，变为一条环状链和一条单链。
用硝酸纤维膜结合单链，而环状链过膜，即可纯化得到环状单链DNA。
三、制备型高效液相色谱
1. 柱色谱相关参数P365
①分离度R s
用来表示两组分间分离程度，为两组分保留值之差与峰宽之和的一半之比。
②理论塔板数N
理论塔板数越高，柱效能越高。
③容量因子k’
溶质在固定相中的总摩尔数与流动相中的总摩尔数之比。
对于一定的柱子、溶剂和分离温度，样品容量足够小时，k’是一个常数。
④选择因子α
表示柱子对难分离物质对的选择性的好坏。
2. 分离条件最佳化P368
未过载前，α、k’都是常数，N主要受流速u影响；
过载后，α、k’、N都随过载加剧而减小，而受u的影响变小。
所以过载后主要靠增加柱长来提高柱效，而流速u可以尽可能的高来提高单位的产量。
3. 制备型HPLC经常遇到的三种情况P368
①待分离的成分呈单一主峰：
分析分离→增加分离度→负荷极限（少量高纯度）→过载收集产品（大量纯物质）②两个或更多的主要成分
过载→中心切割两峰的组分→快速除杂→平衡到最初恒溶剂状态→再次分离
③待分离的成分含量较少
负载极限获得分离最佳化条件→柱过载富集→分部收集预期范围的组分→选择其中含量高的浓缩后再分离
4. 制备型HPLC常用检测系统P375
紫外检测器（UV）：高灵敏度
示差折射检测器（RI）：低灵敏度，更适合制备型HPLC
荧光检测器
5. 制备型HPLC的应用P378
*肽的保留时间可用氨基酸及其残基的保留常数之和来预测。
四、生化药物制造工艺
1. 氨基酸类药物的制造方法 P391 ①水解法
优点
缺点
酸水解法 ✔迅速而彻底
✔无消旋作用 ✔工业上多采用此法
✘色氨酸被全部破坏，丝氨酸、酪氨酸被部分破坏
✘产生大量废酸破坏环境 碱水解法 ✔迅速彻底
✔色氨酸不被破坏
✘产生消旋作用
✘含羟基和巯基的氨基酸全部被破坏 ✘工业上多不采用
酶水解法 ✔反应条件温和，无需特殊
设备
✔氨基酸不被破坏 ✔无消旋作用
✘水解不彻底，还有较多多肽类 ✘工业上多不采用
②发酵法 ③酶转化法
制备L-天冬氨酸和L-丙氨酸：
④化学合成法
2. 氨基酸输液P400
多种结晶L-氨基酸按特定比例混合制成的静脉内输注液称为氨基酸输液。
总体E/N在1: 1~1: 3之间。
输液中通常加入山梨醇或木糖醇。
木糖醇无变色反应，人体利用它又与胰岛素无关。
3. 分离纯化早期使用方法的选择P411
早期分离方法的选择原则是以低分辨率、负荷量较大者为合适。
4. 多肽的化学合成P416
一般合成方向：C→N
5. 胰岛素P425
①结构：
胰岛素氨基酸数
A链21
B链30
A链、B链之间有两个二硫键，A链本身还有一个二硫键。
酶促半合成法：用胰蛋白酶的氨酰转移功能，将猪胰岛素B30位的丙氨酸转变成苏氨酸即得人胰岛素。
②工艺路线：
6. 用酶解法、发酵法和半合成法制备核苷酸P442
①酶解法：
②发酵法生产肌苷酸：
7. 酶分离和纯化工作中的注意事项P471
①防止酶蛋白变性
②防止辅助因子流失
③防止酶被蛋白水解酶降解
8. 溶菌酶P488
溶菌酶为结合酶。
9. 黏多糖 P504
①动物来源含有氨基己糖的多糖称为黏多糖，又称糖胺聚糖。
黏多糖中多含有糖醛酸、硫酸化的糖残基，故又称酸性黏多糖。
②多糖纯化： 目标特性 原理
试剂
乙醇沉淀法 改变溶液极性，降低多糖溶解度；加盐如醋酸盐助沉淀
乙醇+醋酸盐 多级沉淀法 用不同有机溶剂沉淀不同分子量的多糖
乙醇、丙酮、乙醚 季铵盐络合法 酸性黏多糖带负电，与带正电的季铵盐离子产生络合物
CTAB + CPC 阴离子交换层析法 酸性黏多糖带负电，可用阴离子交换树脂吸附
DEAE 凝胶过滤法
根据分子量大小不同分离
Sephadex G 、Sepharose 6B 、Sephacryl S
10. 肝素 P514
N-硫酸基与抗凝血作用密切相关。
肝素与碱性染料如天青A 反应，可使染料光吸收往短波方向移动，如天青A 在pH3.5时特征吸收峰为620nm ，结合肝素后移向505~515nm ，在此波长下光吸收值增加与肝素浓度成正比。
五、微生物药物制造工艺
1. 抗生素分类P572
①按作用机制分类：
②按化学结构分类：
2. 青霉素P580
青霉素在水溶液中极易被破坏而失活，温度升高或在酸性、碱性条件下分解更快。
提炼过程应在低温、快速、严格控制pH下进行。
产青霉素菌：绿色丝状菌、白孢子球状菌。
滤液萃取到醋酸丁酯时，pH2.0~2.5；反萃取到水相时，pH6.8~7.2。
与某些金属或有机胺结合成盐后，由于极性增大，溶解度大大减小而自溶剂析出。
3. 环孢菌素P596
免疫抑制剂，环孢菌素A的出现大大增加了器官移植的成功率。
4. 克拉维酸P599
与青霉素等β-内酰胺类抗生素具有很好的协同作用。
5. 洛伐他丁P600
洛伐他丁为第一个上市的HMG-CoA还原酶抑制剂。
六、生物制品制造工艺
1. 生物制品P601
生物制品是应用普通的或通过基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程获得的微生物、细胞和动物或人源的组织、液体等生物材料，制备的用于预防、治疗、诊断人类疾病的药品。
2. 活疫苗与死疫苗P606
3. 毒种的选择和减活P608
①毒种必需持有特定的抗原性；
②毒种应有典型的形态和感染特定组织的特性，并能在传代中长期保持；
③毒种在特定组织中能大量增殖；
④毒种不会在人工增殖中产生神经毒素或其他毒素；
⑤毒种在传代中不会出现恢复原致病力的现象；
⑥分离毒种和形成毒株的全过程中不能被其他病毒污染，需要持续保持历史记录。
4. 菌种的选择P612
①该菌种需有一定的抗原性，能在机体内引发特定的免疫反应；
②该菌种具有典型的形态、培养特性，并能长期保持；
③该菌种能在人工培养基上大量增殖；
④如系制备死菌菌苗，菌种需在培养过程中产生较小毒性；
⑤如系制备活菌苗，菌种在培养过程中不能出现毒性恢复；
⑥如系制备类毒素，菌种在培养过程中应能产生大量典型类毒素。
5. 杀菌、灭活和脱毒情况检查P615
①无菌试验（死菌苗）
②活毒检查（灭活疫苗）
③解毒试验（脱毒类毒素）
七、基因治疗与基因药物
1. 基因治疗与基因药物P632
所谓基因治疗就是将具有治疗意义的基因重组进真核表达载体，直接转移到人体中，表达具有治疗作用的多肽和蛋白质，以达到治疗疾病的目的。
用于基因治疗的核酸等就称为基因药物。
2. 存在的问题与发展P641。
