2015复习题制药工程

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1.什么是生物制药?生物制药分为几类?(1)概念:生物制药是利用生物活体来生产药物的方法。运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果,从生物体、生物组织、细胞、体液等,综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造用于预防、治疗和诊断的药物。(2)分类:按照化学结构不同,分为:①氨基酸药物、②蛋白质药物;③多糖类药物;④脂类药物按照制造手段不同,分为:①应用重组DNA技术制造的多肽、蛋白质;如:胰岛素②基因药物;如:福米韦生③来自动植物的天然药物;如:紫杉醇④合成与半合成的生物药物;如:β内酰胺类抗生素。按照功能用途不同,分为:①治疗药物;②预防药物;③诊断药物2.生物制药的优缺点是什么?优点:①合成分子结构复杂的药物时,生物制药不仅比化学合成法简便,而且有更高的经济效益。②用生物制药的方法制得的生物药物的特点是药理活性高、毒副作用小,营养价值高,安全性较高。③生物药物是天然存在的蛋白质或多肽,量微而活性强④可具有多种功能,发挥多种药理作用。缺点:①高投入,高风险②产品往往相对分子质量较大,并具有复杂的分子结构③稳定性差:生物制药中的蛋白质或多肽药物较不稳定,易变性,易失活,也易为微生物污染或酶解破坏④体内的半衰期短:生物药物降解迅速,并且在体内降解的部位广泛。⑤生理副作用时有发生:生物体之间的种属差异或同种生物体之间的个体差异都很大,所以用药时会发生免疫反应和过敏反应。⑥原料中的有效物质含量低激素、酶在体内含量极低⑦注射用药有特殊要求生物药物易被肠道中的酶所分解所以多采用注射给药,注射药比口服药要求更严格3.你认为生物制药未来的发展方向是什么?(1)中草药及其有效生物活性成份的发酵生产。(2)改造抗生素工艺技术。(3)大力开发疫苗与酶诊断试剂。(4)开发活性蛋白与多肽类药物。(5)开发靶向药物,以开发肿瘤药物为重点(6)发展氨基酸工业和开发甾体激素。(7)人源化的单克隆抗体的研究开发。(8)血液替代品的研究与开发。(9)利用新发现的人类基因,开发新型药剂。4.什么是微生物制药?研究内容?优缺点?举一例子。概念:利用微生物技术,通过高度工程化的新型综合技术,以利用微生物反应过程为基础,依赖于微生物机体在反应器中的增长繁殖及代谢过程来合成一定产物,通过分离纯化来进行提取精制,并最终制剂成型来实现药物产品的生产。研究内容:包括微生物制药用菌的选育、发酵以及产品的分离和纯化工艺等。主要讨论用于各类药物发酵的微生物来源和改造、微生物药物的生物合成和调控机制、发酵工艺与主要参数的确定、药物发酵过程的优化控制、质量控制等。①菌种的获得根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买;从大自然中分离筛选新的微生物菌种。②高产菌株的选育工业上生产用菌株都是经过选育过的。工业菌种的育种是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通过改造,可使现存的优良性状强化,或去除不良性质或增加新的性状。工业菌种育种的方法:诱变、基因转移、基因重组。③菌种保藏技术转接培养或斜面传代保藏;超低温或在液氮中冷冻保藏;土壤或陶瓷珠等载体干燥保藏。④发酵工艺条件的确定包括1.能源、氮源、无机盐的确定2.是否需要添加特殊生长因子3.发酵温度、时间、搅拌速度等。⑤发酵产物的分离提取提取方法:过滤-离心与沉降-细胞破碎-萃取-吸附与离子交换-色谱分离-沉析(盐析、有机溶剂沉析、等电点等)-膜分离-结晶-干燥优点:①治疗的针对性强,治疗的生理、生化机制合理,疗效可靠。②药理活性高③毒副作用小,营养价值高④资源丰富、容易改造,运用现代生物技术进行育种、易于实现工业化生产,生产设备通用。⑤发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生化反应,反应安全,要求条件简单。⑥发酵过程反应的专一性强,因而可以得到较单一的代谢产物。同时也可以产生较复杂的高分子化合物。缺点:生理副作用常有发生。如免疫反应、过敏反应等举例:抗生素类:青霉素,红霉素等等,具有抑菌作用。干扰素(interferon,IFN)是人体细胞分泌的一种活性糖蛋白,具有广泛的抗病毒抗肿瘤和免疫调节活性,是人体防御系统的重要组成部分。早期,干扰素是用病毒诱导人白细胞产生的,产量低,价格高。现在可利用基因工程技术在大肠杆菌和粮酒酵母中表达,工业发酵生产。5.什么是酶工程制药?研究内容?优缺点?举一例子。酶工程制药是酶学和工程学相互渗透、发展而形成的一门新的技术科学。从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异催化功能,并通过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。研究内容:①的分离、提纯、大批量生产及新酶和酶的应用开发②酶和细胞的固定化几酶反应器的研究③酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶的研究④酶的分子改造与化学修饰、以及酶的结构与功能之间关系的研究⑤有机相中酶反应的研究⑥酶的抑制剂、开发及其应用研究⑦抗体酶、核酸酶的研究⑧模拟酶、合成酶、酶分子的人工设计、合成的研究。酶工程的优点是①不需要有毒原料②反应条件温和③增加原料中的原子的利用率④废物排放少⑤还可制造出化学方法无法生产的产品。缺点:制备成本高、载体和酶的结合力易受缓冲液和pH的影响,离子强度高时,酶易脱落。例子丙氨酸的生产:2-氨基-丁二酸在天冬氨酸-p-脱羧酶的作用下生成了丙氨酸。举例:利用青霉素酰化酶制造半合成青霉素和头孢菌素。6.什么是抗体药物?研究内容?优缺点?举一例子。抗体药物是在基因工程药物、基因组药物和传统的抗体药物的研究与开发的基础上,应用基因组学、蛋白质组学、免疫组学、抗体组学、抗原表位组学和系统生物学的最新成果来研制由抗体物质组成的药物。研究内容:1.单克隆抗体及其制备;2.基因工程抗体及其制备;3.多功能抗体及其制备;4.抗体工程;5.抗体诊断试剂;6.抗体治疗药物。优点:1.能够靶向治疗,并且能够大量生产。2.高特异性、有效性和安全性缺点:1.抗体相对分子量大,穿透力低,不能到达靶部位或其摄取量低;2.鼠源性单克隆抗体的排斥反应。举例:抗CD3单抗OKT3,世界上第一个单抗治疗性药物,用于器官移植时的抗排斥反应。贝伐单抗:重组的人源化单克隆抗体。2004年2月26日获得FDA的批准,是美国第一个获得批准上市的抑制肿瘤血管生成的药。通过体内、体外检测系统证实IgG1抗体能与人血管内皮生长因子(VEGF)结合并阻断其生物活性。7.酶在有机合成中能发挥什么作用?优缺点?酶指具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体系中,反应物分子被称为底物,底物通过酶的催化转化为另一种分子。酶透过降低化学反应的活化能(用Ea或ΔG表示)来加快反应速率,大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍。优点:高效性,专一性,温和性(需要一定的pH和温度)。缺点:游离状态的酶对热、强酸、强碱、高离子强度、有机溶剂等稳定性较差,易失活,并且反应后混入催化产物,分离纯化困难,不能重复使用。8.什么是生物制品?分类?概念:凡是从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直接加工制成,或用现代生物技术、化学方法制成,作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的免疫制剂。广义的生物制品:包括各种疫苗、抗血清、抗毒素、类毒素、免疫调节剂、诊断试剂等。分类:1.预防类生物制品:细菌类疫苗、病毒类疫苗、类毒素和混合制剂。2.治疗类生物制品:免疫血清及抗毒素:由特定抗原免疫动物所得血浆制成的抗毒素或免疫血清,如破伤风抗毒素、抗狂犬病血清等,用于治疗或被动免疫预防。血液3.诊断制品:包括体内诊断制制品;细胞因子;重组DNA产品品和体外诊断制品。9.什么是蛋白质工程?原理?优缺点?概念:按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质,化学合成新的蛋白质,通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。原理:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸(基因)。优缺点:1.广泛应用到食品工业、日用品工业方面、医学上。2.蛋白质工程合成的是天然不存在的蛋白质。提高稳定性,融合蛋白质,活性改变;治癌酶改造;嵌合抗体。3.高级结构了解有限,运用不广泛。10.什么是代谢工程?原理?优缺点?答:概念:代谢工程(Metabolicengineering)又称途径工程,一般定义为通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性,或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。原理:原理设计到生物化学原理;化学计量学,分子反应动力学,热力学及其控制学原理;酶学原理;分子生物学原理;细胞生理学原理;生化过程和化学工程原理;基因组学,蛋白质组学等各种组学原理。优缺点:1.提高微生物转化的目标产物得率、产率或生产强度;2.通过基因改造合成原细胞无法得到的新产物;3.代谢过程复杂。优点:①所用材料便于进一步表面修饰(单抗)达到主动靶向目的。②易通过血管和细胞③物理稳定性好:便于加热灭菌和存贮。④缓释性:表面粘附性和细小粒径,延长疗效⑤药物保护:可通过胃肠道淋巴结进入血液循环,避免胃肠道破坏和肝脏首过效应。⑥靶向性:可改变膜的转运机制,利于肝内靶向作用。缺点:并不是所有的药物都适合制备成纳米粒;后处理步骤复杂,制备中使用的二氯甲烷、丙酮、芝麻油等去除困难,使用的无机盐、甲醛等试剂也存在毒性方面的问题,还有纯化、灭菌、制剂贮存等问题;一些聚合物价格昂贵,制备工艺复杂而且重现性不好,产率较低,生产成本高。11.什么是基因治疗?原理?优缺点?狭义概念:指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因,因而达到治疗疾病的目的广义概念:指把某些遗传物质转移到患者体内,使其在体内表达,最终达到治疗某种疾病的方法。原理:将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发回治疗的作用,从而达到治疗疾病的作用。优点:①它的制品是基因及其载体,而不是基因表达的蛋白产物,故不需要基因工程所需要的、复杂的对蛋白产物的分离、纯化工艺;②它所需的生产成本远远低于基因工程产品;③从理论上来说,它具有更大的潜力。即凡能治病的基因,都有可能开发成为“药物”;④生物基因治疗的最大好处就在于,治疗肿瘤针对性强,具有很高的靶向性,效果显着,在杀伤癌细胞时基本上不损伤正常组织,被认为是未来癌症治疗中最具前景的治疗技术,最有效的治疗方法。⑤生物基因治疗由于其作用机制独特,具有非细胞毒性,因有效、无毒和好的耐受性备受肿瘤患者的关注和青睐。⑥生物基因治疗,可以调节癌细胞带来的破坏性作用,以及对癌细胞起稳定性作用。⑦与传统的手术及放、化疗方法相比,生物基因治疗基本无副作用,对正常细胞无损伤,治疗过程中病人不会产生痛苦,不会像放化疗那样对人体有很多附加的损害和不良的反应。⑧特别对那些中晚期复发转移的肿瘤患者尤为有效缺点:目前,除了伦理道德的争议外,基因治疗存在的主要问题是:1.用于治疗的基因过少2.基因治疗缺乏靶向性3.载体转移基因的效率,导入基因的持续表达及表达效率的问题4.受体细胞的研究,受体细胞在体外行为是否改变5.导入的基因表达缺乏可控性6.基因治疗的安全性12.双脱氧测序的原理是什么?DNA链中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接,合成DNA所用的底物是2’-脱氧核苷三磷酸(dNTP)。2’,3’双脱氧核苷酸(ddNTP)与普通dNTP不同,它们在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中,但由于没有3’羟基,不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键,因此,正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP,链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争,产物是一系列的核苷酸链,其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP,结果将产生4组长度不一的核苷酸链,它们将分别终止于模板链的A、C、G或T位置。13.酶的固定化有什么优缺点?优点:具有生物催化剂的功能,又有固相催化剂的功能。①可多次使用②反应后,酶底物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