课程名称生物制药工艺学 课程代码01396理论.docx
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课程名称生物制药工艺学课程代码01396理论
课程名称：
生物制药工艺学课程代码：
01396（理论）
第一部分课程性质与目标
一、课程性质与特点
该课程是药学专业以及生物制药、海洋药学专业的核心专业课程，涵括生物化学、分子生物学、免疫学与现代药剂学的有关成就和手段，是一门涉及生物学、医学、药学、生物技术、化学和工程学等学科基本原理的综合性应用技术科学。
使学生了解生物药物的来源及其原料药物生产的重要途径和工艺过程，掌握生物药物的一般提取、分离纯化原理与方法，了解各类生物药物的结构、性质、用途和生产方法、生产工艺原理与过程。
通过本课程的各个教学环节的学习，学生应具备生物药物研究、生产、开发的基本知识、基本理论与基本技能，并且具有应用现代生物技术研究、开发生物药物的初步能力。
二、课程目标与基本要求
本课程定位于培养学生生物制药领域专业技能和应用能力。
要求学生掌握生物药物研制及生产中的基础理论知识，把握行业发展动态，培养学生初步的生物药物工艺设计能力和生物药物研发能力，系统地认识生物药物涵盖的内容和领域，包括天然生化药物、微生物药物、生物制品和以基因工程药物为代表的生物技术药物等，掌握这些领域药物生产需具备的基本技能和知识基础；了解各类生物药物的结构、性质和一般制造方法。
三、与本专业其他课程的关系
本课程以生物化学、微生物学和分子生物学等为基础，对学生系统掌握生物相关的制药技术非常重要。
学习此课程的先期课程为生物化学、有机化学、微生物学，在此基础上学生具备了一定的专业知识和实验技能，可以对新的知识进行整理和综合，达到相应的学习目标。
第二部分考核内容与考核目标
第一章生物药物概述
一、学习目的与要求
1、掌握生物药物的性质和特点。
2、熟悉现代生物药物的分类和用途。
3、了解生物药物的现状和发展前景。
二、考核知识点与考核目标
（一）生物药物的性质和特点（重点）
识记：
生物药物的概念；药物与药品，生物药物，DNA重组药物，基因药物，生化药物，微生物药物，生物制品的概念
理解：
生物药物的性质和作用特点
应用：
生物药物的应用范围
（二）生物药物的分类（次重点）
识记：
生物药物类别
理解：
DNA重组药物与基因药物的区别
应用：
DNA重组药物的应用范围
（三）生物制药工业的历史、现状和发展前景（一般）
识记：
生物药物发展过程中的几个阶段
理解：
生物药物的发展方向
应用：
生物药物的发展与药学发展的关系
第二章生物制药工艺技术基础
一、学习目的与要求
1、掌握各类生物药物制药工艺基础。
2、熟悉生物技术制药工艺下游技术的应用与发展。
3、了解生物制药中试放大工艺设计的基础要求和内容。
二、考核知识点与考核目标
（一）生物活性物质分离纯化的主要原理（重点）
识记：
生物活性物质的存在特点
理解：
各种方法的异同及诸多因素对生化物质溶解度的影响；生物材料的选取和处理，以及提取的主要方法和工艺要点
应用：
举例说明哪些生物材料可供制备生化药物
（二）重组DNA技术的基本原理（次重点）
识记：
微生物纯培养，诱变育种，代谢调节选育，目的基因，cDNA，蛋白质工程，转基因动物，蛋白质组学，PCR，核酸疫苗，系统生物学的概念
理解：
基因工程制药的上游阶段和下游阶段的基本内容；微生物菌种的保存和检查防止菌种退化的方法
应用：
DNA重组体的几种主要表达系统和特点
（三）生物制药工艺中试放大（一般）
识记：
生物制药工艺中试放大
理解：
中试放大的的目的和主要研究总结内容
应用：
中试放大的方法
第三章生物材料的预处理和液固分离
一、学习目的与要求
1.掌握去除杂蛋白和金属离子的方法和原理
2.掌握常用细胞破碎的方法，各种方法的优缺点和适用范围
3.了解生物材料预处理的目的，了解液固分离的方法和设备
二、考核知识点与考核目标
（一）细胞破碎的方法及原理（重点）
识记：
常用细胞破碎的方法
理解：
细胞破碎的方法和各自特点、适用范围
应用：
举例说明不同生物材料的细胞破碎方法
（二）生物材料的预处理（次重点）
识记：
凝聚作用和絮凝作用的概念
理解：
细胞培养液的预处理方法和相关原理，去除杂蛋白和金属离子的方法和原理
应用：
影响絮凝效果的主要因素
（三）了解液固分离的方法和设备（一般）
识记：
过滤和离心分离的概念
理解：
影响液固分离的因素有哪些
应用：
错流过滤的使用特点；碟片式离心机的类型和特点
第四章萃取分离法
一、学习目的与要求
1.掌握溶剂萃取的基本原理，萃取方式，破乳化方法；熟悉萃取设备和溶媒回收方法
2.掌握超临界萃取的原理，影响因素；了解超临界萃取方式及流程
3.掌握双水相萃取原理和影响因素
4.了解反胶束萃取原理及其在生化药物分离纯化中的应用
二、考核知识点与考核目标
（一）萃取法的基本原理（重点）
识记：
溶剂萃取法、双水相萃取、反胶束萃取、超临界流体萃取的概念
理解：
各种萃取方法的特点
应用：
举例说明不同萃取法的应用
（二）溶剂萃取法的操作方式（次重点）
识记：
乳化和破乳化的概念
理解：
影响溶剂萃取的因素
应用：
破坏乳状液的方法
（三）超临界流体萃取在生物制药领域的应用（一般）
识记：
超临界萃取概念
理解：
超临界萃取的原理和影响因素
应用：
超临界萃取方式及流程和超临界流体萃取在药品生产中应用
第五章固相析出分离法
一、学习目的与要求
1.掌握盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法等固相析出分离方法的原理和特点，以及影响因素。
2.熟悉重结晶的方法、影响因素，及提高结晶质量的方法。
3.了解亲和沉淀法、高分子聚合物沉淀法等其它方法的原理和特点。
二、考核知识点与考核目标
（一）各种沉淀法的原理和特点（重点）
识记：
掌握盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀法等的概念；Ks盐析，β盐析，盐析分布曲线
理解：
各种固相析出分离法的基本原理、影响因素和优缺点
应用：
盐析法在分离蛋白质中的应用
（二）结晶过饱和溶液形成的方法（次重点）
识记：
晶核生成及晶体生长，结晶，透析结晶法，过饱和溶液
理解：
过饱和溶液形成的方法，提高晶体质量的方法
应用：
可影响晶体大小的因素和应用
（三）其它沉淀法（一般）
识记：
成盐沉淀、亲和沉淀、高分子聚合沉淀、表面活性剂沉淀的概念
理解：
各种沉淀法的影响因素
应用：
已在其他沉淀法中发展了许多方法，如等电点沉淀法、金属离子沉淀、生成有机酸类复合盐沉淀、亲和沉淀、高分子聚合物沉淀及表面活性剂沉淀等，实现了多种沉淀法在生物药物的特异性分离纯化中的综合应用。
第六章吸附分离法
一、学习目的与要求
1、掌握吸附的基本原理、特点和各种因素对吸附的影响。
2、熟悉常用吸附剂的性质和使用要点，通过了解一些实例加深对吸附法的理解。
3、熟悉大孔网状聚合物吸附剂的应用特点。
二、考核知识点与考核目标
（一）吸附、洗脱（重点）
识记：
吸附的基本原理、特点和各种因素对吸附的影响
理解：
吸附与洗脱条件的选择，吸附剂的选择
应用：
常用吸附剂的性质和使用要点，通过一些实例加深对吸附法的了解
（二）大孔网状聚合物吸附剂（次重点）
识记：
正吸附，负吸附，大网格高聚物吸附剂
理解：
大孔网状聚合物吸附剂的应用特点
应用：
大孔网状聚合物吸附剂的应用范围。
（三）常用吸附剂的性质和用途（一般）
识记：
常用的吸附剂
理解：
化学吸附与物理吸附的区别
应用：
例举常用吸附剂的性质和用途
第七章凝胶层析
一、学习目的与要求
1.掌握凝胶层析的理论和实验条件的选择。
2.熟悉凝胶层析的特点和应用范围。
3.了解凝胶的结构和性质。
二、考核知识点与考核目标
（一）凝胶层析（重点）
识记：
柱比，操作压，内水体积，外水体积，类分离，分级分离，排阻系数，全渗入，全排阻，分离度
理解：
公式Ve=Vo+KdVi各字母的物理意义，凝胶层析的原理
应用：
利用凝胶层析如何测量蛋白质分子量
（二）凝胶层析的实验条件和操作（次重点）
识记：
常用凝胶的名称、特点和用途
理解：
好的凝胶层析效果应如何选柱、装柱
应用：
溶质通过色谱柱时造成的峰加宽效应如何应对
（三）如何选择凝胶（一般）
识记：
凝胶的结构和性质
理解：
凝胶层析的应用
应用：
新型凝胶的应用。
第八章离子交换法
一、学习目的与要求
1.掌握离子交换的基本原理和提高离子交换选择性的方法。
2.熟悉离子交换的基本操作，掌握离子交换聚焦色谱的基本原理。
3.了解离子交换剂的结构分类、命名和主要性能的测定。
二、考核知识点与考核目标
（一）离子交换的基本原理，提高离子交换选择性的方法（重点）
识记：
离子交换的选择性；DM-C，DEAE-C，PBE94，尼柯尔斯方程，交换带，交换容量，树脂再生，偶极离子排斥，蛇笼树脂
理解：
影响离子交换选择性的因素和基本原理；影响离子交换速度的因素；离子交换树脂的命名原则
应用：
离子交换洗脱方式选择
（二）离子交换的基本操作（次重点）
识记：
离子交换树脂的类型和基本结构
理解：
各种离子交换树脂的应用范围；酸、碱性蛋白如何选用合适的离子交换纤维素
应用：
离子交换纤维素的特点和洗脱方法
（三）新型离子交换剂和离子交换聚焦色谱（一般）
识记：
大孔树脂和均孔树脂；离子交换聚焦色谱的基本原理
理解：
离子交换聚焦色谱的实验条件和操作
应用：
离子大孔树脂在生产中的实际应用。
第九章亲和纯化技术
一、学习目的与要求
1、掌握亲和层析的基本原理，亲和吸附剂的制备要点包括载体和配基的选择及其它措施。
2、熟悉亲和层析的基本操作，洗脱条件的控制及提高分辨率的方法。
3、了解亲和层析的用途、发展。
二、考核知识点与考核目标
（一）亲和层析（重点）
识记：
亲和层析的基本原理；亲和力，亲和吸附剂，配基，阻留值，正洗脱，负洗脱，金属螯合亲和层析，有机染料亲和层析，亲和错流过滤，亲和萃取，亲和反胶团萃取
理解：
亲和层析洗脱条件的控制及提高分辨率的方法；亲和吸附剂的制备要点包括载体和配基的选择；“手臂”长短与亲和层析效果的关联性
应用：
亲和层析的基本操作；克服非专一性吸附的方法
（二）亲和过滤、亲和萃取、亲和沉淀（次重点）
识记：
亲和过滤、亲和萃取、亲和沉淀的概念
理解：
亲和过滤、亲和萃取、亲和沉淀的原理；二次作用亲和沉淀；亲和膜分离原理与特点
应用：
亲和过滤、亲和萃取、亲和沉淀的应用和操作方式
（三）其它亲和层析（一般）
识记：
生物亲和层析、免疫亲和层析、金属离子亲和层析、有机染料亲和层析、拟生物亲和层析的概念
理解：
生物亲和、免疫亲和等亲和层析的基本原理
应用：
生物亲和、免疫亲和等亲和层析的应用
第十章离心技术
一、学习目的与要求
1、掌握超离心的工作原理，制备超离心和分析超离心的基本方法。
2、熟悉超离心有关概念和术语。
3、了解常用离心机的种类性能和用途。
二、考核知识点与考核目标
（一）离心技术基本原理（重点）
识记：
区带转子，角度转子，水平转子，速度区带离心法，差分离心，等密度梯度离心法
理解：
离心技术基本原理
应用：
相对离心力的计算
（二）制备超离心和分析超离心（次重点）
识记：
速度区带离心、差分离心、等密度梯度离心
理解：
速度区带离心、差分离心、密度梯度离心的特点及用途
应用：
“密度梯度”通常的制备方法
（三）离心机的分类和基本构造（一般）
识记：
常用离心机类型
理解：
离心机的基本构造和他们所能达到转速
应用：
常用离心机的特点和应用
第十一章膜分离技术
一、学习目的与要求
1.掌握各种膜分离技术的类型、特征及应用范围，膜极化的影响和消除
2.熟悉常用滤膜及滤器的性质和用途，特殊滤膜对蛋白质与核酸的结合作用。
3.了解各种滤膜的制备及检测方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）各种膜分离技术的类型和原理（重点）
识记：
超滤，不对称膜，孔隙率，截留值，各向异性膜，浓差极化现象，水流量法，气泡压力法
理解：
各种膜分离技术的原理和特点
应用：
实验用超滤器的类型及原理
（二）超滤技术的应用（次重点）
识记：
超滤技术的优点
理解：
超滤材料特点和超滤膜的制作
应用：
不同类型超滤膜或材料的应用
（三）透析（一般）
识记：
透析的原理
理解：
透析操作方法；制作透析膜的材料所应具有的特点
应用：
透析装置的类型
第十二章制备型高效液相色谱
一、学习目的与要求
1.掌握制备高效液相色谱的特点。
2.熟悉蛋白质、核酸、多糖等生物分子的色谱条件。
二、考核知识点与考核目标
（一）制备高效液相色谱（重点）
识记：
塔板理论，速率理论，容量因子，选择因子
理解：
制备型高效液相色谱的重要参数，理解塔板数和分离度的计算
应用：
参数对分离制备效果的影响
（二）制备型液相色谱分离方法的设计（次重点）
识记：
色谱介质按分离机理的分类
理解：
制备型液相色谱的构成；分离条件的最佳化
应用：
实验条件的选择
（三）制备型液相色谱分离的实验条件（一般）
识记：
理论塔板数及分离度
理解：
制备型HPLC与分析型HPLC的区别
应用：
各种生物物质分离的依据;制备HPLC在生物、医药中的应用
第十三章生化药物制造工艺
一、学习目的与要求
1．掌握氨基酸类药物、多肽和蛋白质类药物、核酸类药物、酶类药物、多糖类药物代表品种的分离纯化方法；
2．熟悉这六类生化药物的代表品种的性质、用途和质量控制；
3．了解这六类生化药物的特点及一般制造方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）多肽、蛋白质类药物和多糖类药物的分离纯化（重点）
识记：
生化药物，粘多糖，多糖一级结构；多肽类和蛋白质类药物的分类；多糖类药物的特点和制备方法
理解：
从生物材料中提取酶的主要过程和分离纯化过程中应注意的问题；多糖结构与多糖活性的关系；粘多糖的特点；多肽、蛋白质类药物的分离纯化方法
应用：
生产胰岛素的工艺；生产肝素的工艺；重组DNA技术制造人胰岛素的两种途径；氨基酸的生产方法和各自主要特点
（二）核苷和核苷酸类药物的制造工艺（次重点）
识记：
核酸类药物的概念；依据结构特点及临床应用核酸类药物可分为哪几类
理解：
发酵法生产核苷和核苷酸的原理
应用：
发酵法生产核酸类药物的工艺条件
（三）脂类药物和维生素类药物（一般）
识记：
脂类药物和维生素类药物各自的种类
理解：
维生素类药物的主要生产方式有哪些，各自的特点
应用：
重要脂类药物的制备方法
第十四章微生物药物制造工艺
一、学习目的与要求
1.掌握β-内酰胺、氨基糖苷、大环内酯抗生素的一般制造方法
2.熟悉β-内酰胺、氨基糖苷、大环内酯抗生素的结构特点、性质
3.了解微生物产生的其它生理活性物质如酶抑制剂、免疫抑制剂的生产工艺
二、考核知识点与考核目标
（一）抗生素制造工艺（重点）
识记：
β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、大环内酯抗生素结构上有什么特点？
熟悉其代表品种的理化性质。
理解：
掌握β-内酰胺、氨基糖苷、大环内酯抗生素的一般制造方法。
离子交换法分离纯化链霉素时用了哪些离子交换树脂，它们的作用和原理分别是什么
应用：
熟悉几大类抗生素制备工艺的一般流程，掌握其工艺要点
（二）微生物产生的其它药物（次重点）
识记：
其它微生物药物包括哪些，它们的特点和使用
理解：
几类其它微生物药物的作用机制
应用：
列举几种微生物产生的药物以及它们的生产和纯化工艺
（三）微生物药物概述（一般）
识记：
微生物药物的定义和发展；微生物药物，抗生素的定义
理解：
微生物药物的分类
应用：
根据给定药物的性质，试设计其分离纯化方法
第十五章生物制品制造工艺
一、学习目的与要求
1.掌握生物制品的基本要求和制造原理；
2.掌握重组药物的一般制备方法。
3.熟悉生物制品的分类、制造技术和质量控制；
4.熟悉基因治疗的基本原理和常用载体。
5.了解几种重要生物制品的生产工艺。
二、考核知识点与考核目标
（一）生物制品的基本要求和制造原理（重点）
识记：
基因重组，疫苗，菌苗，重组药物，基因药物，合成肽疫苗，生物制品，DNA疫苗，亚单位疫苗，载体疫苗，细胞因子，IFN，R-PA，包涵体
理解：
生物制品的分类别和实例；
应用：
生物制品的分类、制造技术和质量控制；
生物制品近年发展迅速，尤其是重组药物和基因药物，在肿瘤治疗和遗传性疾病的治疗上发挥了重要作用。
（二）DNA重组药物和基因药物（次重点）
识记：
DNA重组药物和基因药物的定义；获得目的基因方法；基因治疗中常用的载体；
理解：
应用基因药物来治疗癌症可用哪些抑癌方法；DNA重组药物的优势；DNA重组药物的表达载体；基因治疗的基本原理
应用：
常用的基因工程宿主及特点
（三）疫苗的制备（一般）
识记：
疫苗和菌苗；
理解：
不同类型疫苗和菌苗，以及类毒素的生产工艺有何异同；病毒类疫苗制备过程中，病毒的扩增方法有哪些
应用：
疫苗的检定标准；熟悉疫苗的一般制备方法
第三部分有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。
各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
识记：
能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：
在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：
在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二、教材
1、指定教材
吴梧桐主编，《生物制药工艺学》第二版，中国医药科技出版社，北京，2006年，全国高等医药院校药学类规划教材
2、参考教材
《现代生物制药工艺学》第一版，齐香君主编，化学工业出版社，2004年；
《生物分离工程》第二版，孙彦主编，化学工业出版社，2005年
《生物化学技术原理及应用》第一版，赵永芳主编，科学出版社，2002年
三、自学方法指导
1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。
3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。
3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。
4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡"认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通"的方法。
5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8、助学学时：
本课程共5学分，建议总课时90学时，其中助学课时分配如下：
章次
内容
学时
第一章
生物药物概述
4
第二章
生物制药工艺技术基础
8
第三章
生物材料的预处理和液固分离
4
第四章
萃取分离法
6
第五章
固相析出分离法
4
第六章
吸附分离法
4
第七章
凝胶层析
6
第八章
离子交换法
8
第九章
亲和纯化技术
6
第十章
离心技术
4
第十一章
膜分离技术
4
第十二章
制备型高效液相色谱
4
第十三章
生化药物制造工艺
10
第十四章
微生物药物制造工艺
8
第十五章
生物制品制造工艺
10
合计
90
说明：
1、该项1-7省考委统一说明。
若编纲教师需做个别说明，该部分也可自行撰写。
2、该项中对助学学时的分配，需由编纲教师完成。
高等教育自学考试规定每学分18学时，请教师按此规定分配学时。
涉及实践考核的课程，实践与理论课时应分别列出。
五、关于命题考试的若干规定
（包括能力层次比例、难易度比例、内容程度比例、题型、考试方法和考试时间等）
1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。
试题覆盖到章，适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：
"识记"为30%、"理解"为50％、"应用"为20％。
3、试题难易程度应合理：
易、较易、较难、难比例为2：
3：
3：
2。
4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：
重点占65%，次重点占25%，一般占10%。
5、试题类型一般分为：
名词解释、填空题、简答题、论述题、工艺设计。
6、考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分合格。
六、题型示例（样题）
1.名词解释
①单级萃取
②微生物制药
2.填空题
①天然生化药物是指从动物、植物、微生物中获得的天然存在的生化活性物质
②糖类药物按照糖基数目分为4类，分别为单糖类、低聚糖类、多糖类、糖的衍生物
3.简答题
①亲和层析的出现和技术发展情况
②弱酸性阳离子交换树脂的功能基团一般有哪些？
4.论述题
①凝胶层析在蛋白质类药物分离纯化中的应用
4.工艺设计
5.①根据青霉素的生产方式和化学性质，设计其生产工艺流程
②设计以牛胰为原料，提取牛胰岛素的工艺路线
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