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生物制药工艺学

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:Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3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,液体中的目标蛋白被吸附于介质上,而细胞和其碎片将通过柱子而流出去,洗脱目标蛋白时从相反方向将吸附介质压紧,再用洗脱缓冲液将目标蛋白洗脱下来。

22. 重结晶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。

23. 抗生素生物(包括微生物、植物和动物)在其生命活动过程中产生的(或在生物产物的基础上经化学、生物或生物化学方法衍生的)、在低微浓度能选择性抑制或影响它种生物机能的相对低分子量化学物质,是人类使用最多的一类药物。

24. MIC最小抑菌浓度minimal inhibitory concentration, MIC的单位是μg·ml-125. 血液制品由健康人血浆或经特异免疫的人血浆,经分离、提纯或由重组DNA技术制成的血浆蛋白组分,以及血液细胞有形成分统称为血液制品。

四、简答题1. 生物药物的性质包括哪些?○1. 药理学特性活性强:体内存在的天然活性物质;治疗针对性强,基于生理生化机制;毒副作用一般较少,营养价值高;可能具免疫原性或产生过敏反应。

○2. 理化特性含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高;组成结构复杂,具严格空间结构,才有生物活性。

对多种物理、化学、生物学因素不稳定;活性高,有效剂量小,对制品的有效性,安全性要严格要求。

2. 微生物初级(次级)代谢产物的定义及特点是什么?○1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,包括:氨基酸、蛋白质、核酸、维生素等。

(primary metabolite)特点:菌体生长繁殖所必需的物质;各种微生物所共有的产物;不积累多余的初级代谢产物。

○2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,包括抗生素、色素、生物碱、毒素、酶的抑制剂等。

(secongdary metabolite)特点:不同的菌种产生不同的次级代谢产物;同一菌种在不同生长阶段产生不同的代谢产物;次级代谢产物往往是多组分的混合物。

3. 菌种选育的目的是什么?○1提高发酵产量;○2改进菌种的性能;○3产生新的发酵产物;○4去除多余的组分。

4. 进行诱变育种时,出发菌株的选择原则是什么?○1选择纯种菌株;○2选择具有优良性状的菌株;○3选择对诱变剂敏感的菌株;○4同时选择几株不同的优良菌株。

5. 分批灭菌(连续灭菌)的定义及特点是什么?○1分批灭菌定义:将配制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,使培养基和设备一起灭菌,达到要求的温度和压力后维持一定时间,再冷却至发酵要求的温度,称为分批灭菌(实罐灭菌)。

特点:无需专门设备,投资少,操作简便,灭菌效果可靠,对蒸汽要求低,适合中小型发酵罐。

蒸汽用量波动大;加热和冷却时间较长,营养成分有损失;罐利用率低;不能采用高温快速灭菌工艺。

○2连续灭菌定义: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,这种工艺称为连续灭菌。

特点:无高温快速,营养破坏少,发酵罐利用率较高,热能利用合理,适合自动化,蒸汽用量平稳。

设备投资大,操作环节多,不适用粘度大或固形物较多培养基,增加了污染几率。

6. 简述空气在除菌过滤过程中的温度变化及其原因。

○1空气经过压缩温度升高(120℃);○2为保护过滤介质,采用水冷(20-25℃);○3为防止过滤介质受潮,空气要加热(30-35℃)。

7. 根据病原微生物的传染性等,简述生物制品生产用菌(毒)种的分类。

根据病原微生物的传染性、感染后对个体或者群体的危害程度,将生物制品生产用菌(毒)种分为四类.第一类病原微生物,是指能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物,以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物。

第二类病原微生物,是指能够引起人类或者动物严重疾病,比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物。

第三类病原微生物,是指能够引起人类或者动物疾病,但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病。

并且具备有效治疗和预防措施的微生物。

第四类病原微生物,是指在通常情况下不会引起人类或者动物疾病的微生物。

8. 适于工业化发酵生产的种子必须具备的条件是什么?○1生长活力强,接种至发酵罐后能迅速生长,迟缓期短;○2菌体的生理特性及生产能力稳定;○3菌体总量及浓度能满足发酵罐接种量的要求;○4无杂菌污染9. 微生物发酵按照投料方式可分为哪几类?定义和特点分别是什么?○1分批发酵✓定义:一次性投入料液,不补料,直到放罐。

✓优点:简单,易控;能为优化条件提供依据。

✓缺点:产量低。

○2补料分批发酵✓定义:一次或多次补入含有一种或多种新鲜料液。

✓优点:延长周期,提高产量;避免高浓度营养物对产物合成的抑制作用。

✓缺点:发酵工艺复杂。

○3连续发酵✓定义:需特定设备,连续不断输入新鲜无菌料液,同时连续不断发出发酵液。

✓优点:连续化,自动化,染菌率降低;微生物处于恒定状态,可稳定合成产物。

✓缺点:工艺复杂,设备投资大,按与氧的关系分类(一)需氧发酵:绝大多数抗生素、氨基酸等(二)厌氧发酵:厌氧菌或兼性厌氧菌乙醇、丙酮、丁醇、乳酸等10. 在发酵过程中,控制pH 的方法有哪些?○1调整发酵培养基的组成;○2通过补料控制pH;○3在发酵培养基中加入pH缓冲剂;○4通过改变发酵条件控制pH;○5直接补加酸碱调节。

11. 在发酵过程中,控制溶氧的方法有哪些?○1通过提高搅拌转速或通气流速;○2降低发酵液黏度;○3控制菌浓;○4控制补料速度。

12. 泡沫对发酵的影响有哪些?○1影响发酵罐的装料系数,降低发酵产量;○2泡沫过多时容易逃液,发酵液从排气管路或轴封处溢出,增加染菌机会;○3影响气体的交换和氧的传递;○4部分发酵液粘到罐壁上失去作用,影响放罐体积和产量;○5停止搅拌和通气,造成菌体缺氧,导致代谢异常。

13. 在发酵过程中,泡沫的控制方法有哪些?具体怎样操作?(一)调整培养基的成分,减少泡沫的产生✓减少易气泡成分的用量;✓更换原材料的品种、产地或加工方法;✓将易起泡的成分通过补料方式加入;✓加入消泡剂。

(二)消除生成的泡沫✓机械消沫节省原料,减少染菌机会,辅助方法。

✓消沫剂消沫表面活性剂消沫剂应具备的条件✓选育不产生流态泡沫的菌种12. 生物技术下游加工过程的特点是什么?○1有效成分浓度低,杂质含量高,需多步分离;○2有效成分不稳定,分离需谨慎;○3批次间存在差异;○4事关人命。

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