生物制藥工藝與設備知識點梳理及練習題

生物制藥工藝與設備知識點梳理及練習題姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、填空題1.生物制藥工藝是指通過生物技術(shù)手段生產(chǎn)藥物的過程，其中涉及的生物技術(shù)包括基因工程、細胞工程和酶工程。

2.生物制藥常用的分離純化方法有離心、過濾、層析和電泳。

3.純化過程主要包括粗分離、精制、結(jié)晶和干燥。

4.制藥過程中的無菌操作是指防止微生物和污染物進入生產(chǎn)體系。

5.常用的生物制藥設備有發(fā)酵罐、反應釜、離心機和過濾機。

答案及解題思路：

1.答案：基因工程、細胞工程、酶工程

解題思路：生物制藥工藝涉及多種生物技術(shù)，其中基因工程用于改造生物體的遺傳特性；細胞工程用于操作細胞，如細胞培養(yǎng)、細胞融合等；酶工程則利用酶的催化作用進行生物反應。

2.答案：離心、過濾、層析、電泳

解題思路：生物制藥分離純化過程中，需要根據(jù)不同物質(zhì)的物理、化學性質(zhì)選擇合適的方法。離心用于分離較大顆粒；過濾用于分離懸浮顆粒；層析用于分離混合物中的不同成分；電泳利用電場將帶電粒子分離。

3.答案：粗分離、精制、結(jié)晶、干燥

解題思路：純化過程是生物制藥工藝中的重要環(huán)節(jié)。粗分離用于初步去除雜質(zhì)；精制用于進一步純化；結(jié)晶使藥物形成晶體，便于分離；干燥去除水分，得到干燥的藥物。

4.答案：微生物、污染物

解題思路：無菌操作是保證生物制藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。微生物可能引起污染，導致藥物失效；污染物可能影響藥物質(zhì)量和安全性。

5.答案：發(fā)酵罐、反應釜、離心機、過濾機

解題思路：生物制藥設備用于實現(xiàn)生物反應、分離純化等工藝過程。發(fā)酵罐用于微生物發(fā)酵；反應釜用于化學反應；離心機用于分離混合物；過濾機用于去除懸浮顆粒。二、選擇題1.以下哪個不屬于生物制藥常用的分離純化方法？

A.離心分離

B.沉淀分離

C.膜分離

D.壓力蒸汽滅菌

2.生物制藥生產(chǎn)中，以下哪個階段需要嚴格控制溫度和濕度？

A.原料處理階段

B.發(fā)酵培養(yǎng)階段

C.分離純化階段

D.配制階段

3.以下哪種設備用于生物制藥生產(chǎn)中的物料輸送？

A.離心機

B.超聲波破碎機

C.螺旋輸送機

D.真空泵

4.生物制藥生產(chǎn)中，以下哪個階段需要使用無菌操作？

A.原料處理階段

B.發(fā)酵培養(yǎng)階段

C.分離純化階段

D.配制階段和灌裝階段

5.以下哪個不屬于生物制藥設備的特點？

A.高效

B.精密

C.可靠

D.低成本

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：離心分離、沉淀分離和膜分離都是生物制藥中常用的分離純化方法，而壓力蒸汽滅菌是一種消毒方法，不屬于分離純化方法。

2.答案：B

解題思路：發(fā)酵培養(yǎng)階段是生物制藥生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的階段之一，需要嚴格控制溫度和濕度以提供適宜的生物反應環(huán)境。

3.答案：C

解題思路：螺旋輸送機是用于生物制藥生產(chǎn)中物料輸送的設備，它能夠連續(xù)、均勻地將物料從一處輸送到另一處。離心機用于分離，超聲波破碎機用于破碎，真空泵用于抽真空。

4.答案：D

解題思路：配制階段和灌裝階段是生物制藥生產(chǎn)中需要使用無菌操作的關(guān)鍵階段，因為這些階段直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的無菌狀態(tài)。

5.答案：D

解題思路：生物制藥設備通常要求高效、精密和可靠，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。低成本并不是生物制藥設備的主要特點，因為高質(zhì)量和安全性往往需要更高的成本投入。三、判斷題1.生物制藥工藝中的純化過程是去除雜質(zhì)、提高藥物純度的關(guān)鍵步驟。（）

答案：√

解題思路：在生物制藥過程中，純化是的步驟，其目的是去除原料中的雜質(zhì)，保證藥物的高純度。純化過程對于保證藥物的安全性和有效性具有重要作用，因此該說法正確。

2.生物制藥生產(chǎn)中的無菌操作僅限于操作人員，原料和設備無需無菌處理。（）

答案：×

解題思路：生物制藥生產(chǎn)過程中，無菌操作是保障藥物安全的重要措施。無菌操作不僅要求操作人員遵守無菌操作規(guī)范，還要求原料和設備進行嚴格的滅菌處理，以防止微生物污染。因此，該說法錯誤。

3.離心分離是生物制藥中常用的分離純化方法之一，適用于分離不同密度和粒徑的顆粒。（）

答案：√

解題思路：離心分離是一種基于顆粒密度和粒徑差異的分離方法，廣泛應用于生物制藥中。通過離心力使顆粒在溶液中形成沉淀，從而實現(xiàn)分離。因此，該說法正確。

4.超聲波破碎機在生物制藥生產(chǎn)中主要用于細胞破碎和蛋白質(zhì)提取。（）

答案：√

解題思路：超聲波破碎機是一種利用超聲波能量實現(xiàn)細胞破碎和蛋白質(zhì)提取的設備。在生物制藥生產(chǎn)中，超聲波破碎機被廣泛應用于細胞破碎和蛋白質(zhì)提取等過程。因此，該說法正確。

5.生物制藥設備具有高效、精密、可靠的特點，但成本較高。（）

答案：√

解題思路：生物制藥設備通常具有較高的技術(shù)含量，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精密、可靠的生產(chǎn)過程。但是由于研發(fā)、制造和材料成本等因素，生物制藥設備的成本相對較高。因此，該說法正確。四、簡答題1.簡述生物制藥工藝中的發(fā)酵培養(yǎng)階段。

發(fā)酵培養(yǎng)階段是生物制藥工藝的核心環(huán)節(jié)之一，主要包括以下幾個步驟：

種子擴大培養(yǎng)：從保藏的菌種中取出一定量的菌種，在適宜的培養(yǎng)基中進行擴大培養(yǎng)，以保證菌種的數(shù)量和活力。

發(fā)酵過程控制：在發(fā)酵罐中，通過控制溫度、pH值、溶氧、攪拌速度等條件，優(yōu)化菌種的生長環(huán)境，促進目標產(chǎn)物的合成。

發(fā)酵液的監(jiān)測：通過監(jiān)測發(fā)酵液的各項指標，如生物量、產(chǎn)物濃度、副產(chǎn)物等，評估發(fā)酵過程的效果。

發(fā)酵終止：當目標產(chǎn)物達到預期濃度或發(fā)酵液中的某些指標超過安全閾值時，終止發(fā)酵過程。

2.簡述生物制藥生產(chǎn)中的無菌操作要求。

無菌操作是生物制藥生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，無菌操作的主要要求：

環(huán)境控制：生產(chǎn)環(huán)境需保持清潔，定期進行消毒和滅菌，以減少微生物的污染。

個人防護：操作人員需穿戴無菌衣、帽、手套、口罩等，并遵循嚴格的洗手和消毒程序。

設備維護：生產(chǎn)設備需定期清潔、消毒，防止交叉污染。

無菌操作規(guī)程：制定并嚴格執(zhí)行無菌操作規(guī)程，包括操作步驟、消毒方法、無菌檢查等。

3.簡述生物制藥中常用的膜分離技術(shù)及其原理。

生物制藥中常用的膜分離技術(shù)包括：

超濾：利用半透膜，根據(jù)分子大小分離溶液中的物質(zhì)。

納濾：介于反滲透和超濾之間，對物質(zhì)的截留分子量范圍較寬。

反滲透：利用高壓將溶液通過半透膜，分離出小分子物質(zhì)。

透析：利用半透膜，通過擴散作用分離小分子物質(zhì)和大分子物質(zhì)。

原理：基于物質(zhì)分子大小、形狀、電荷等差異，通過半透膜的選擇性透過，實現(xiàn)物質(zhì)的分離。

4.簡述生物制藥設備在制藥過程中的作用。

生物制藥設備在制藥過程中的作用包括：

提供適宜的發(fā)酵環(huán)境：如發(fā)酵罐、溫度控制設備等，保證菌種正常生長和產(chǎn)物合成。

實現(xiàn)高效分離純化：如膜分離設備、離心機等，用于產(chǎn)品的分離、純化和濃縮。

保證產(chǎn)品質(zhì)量：如無菌過濾設備、空氣凈化系統(tǒng)等，保證生產(chǎn)過程的無菌性。

提高生產(chǎn)效率：自動化設備的使用，減少人工操作，提高生產(chǎn)效率。

5.簡述生物制藥生產(chǎn)中常用的生物反應器及其特點。

生物制藥生產(chǎn)中常用的生物反應器包括：

攪拌式發(fā)酵罐：適用于大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，可提供均勻的混合和攪拌。

氣升式發(fā)酵罐：通過氣體上升帶動液體循環(huán)，適合培養(yǎng)需氧菌。

膜生物反應器：結(jié)合膜分離技術(shù)，可實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)和產(chǎn)物分離。

特點：不同類型的生物反應器具有不同的特點，如攪拌式發(fā)酵罐適用于大規(guī)模生產(chǎn)，而膜生物反應器則適用于連續(xù)生產(chǎn)和高純度產(chǎn)品的制備。

答案及解題思路：

答案：

1.發(fā)酵培養(yǎng)階段包括種子擴大培養(yǎng)、發(fā)酵過程控制、發(fā)酵液的監(jiān)測和發(fā)酵終止。

2.無菌操作要求包括環(huán)境控制、個人防護、設備維護和無菌操作規(guī)程。

3.膜分離技術(shù)包括超濾、納濾、反滲透和透析，原理是利用半透膜的選擇性透過。

4.生物制藥設備在制藥過程中的作用包括提供適宜的發(fā)酵環(huán)境、實現(xiàn)高效分離純化、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。

5.生物反應器包括攪拌式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐和膜生物反應器，特點各異，適用于不同的生產(chǎn)需求。

解題思路：

對于簡答題，解題思路應簡潔明了，針對每個問題點進行回答。對于發(fā)酵培養(yǎng)階段，需描述其具體步驟；對于無菌操作要求，需列舉關(guān)鍵點；對于膜分離技術(shù)，需說明其類型和原理；對于生物制藥設備的作用，需結(jié)合具體設備說明其功能；對于生物反應器，需描述其類型和特點。五、論述題1.論述生物制藥工藝中純化過程的重要性及其方法。

重要性：

生物制藥中，純化過程是保證藥物質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵步驟。

純化可以去除雜質(zhì)，提高藥物純度，保證藥物的有效性和安全性。

避免雜質(zhì)對后續(xù)工藝步驟的影響，如穩(wěn)定性、質(zhì)量控制和藥效評估。

方法：

親和層析：利用生物分子間的特異性相互作用，如抗原抗體、酶底物等，實現(xiàn)特定目標蛋白的分離。

離子交換層析：根據(jù)蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)，通過離子交換樹脂進行分離。

凝膠過濾層析：利用分子大小差異，通過凝膠介質(zhì)進行分離。

超濾：通過半透膜，根據(jù)分子量大小實現(xiàn)分離。

2.論述生物制藥生產(chǎn)中無菌操作的意義及其方法。

意義：

無菌操作是保證生物制藥產(chǎn)品質(zhì)量和安全性的重要措施。

防止微生物污染，保證藥物無污染，避免對患者造成危害。

方法：

環(huán)境控制：使用無菌室、層流罩等設備，控制環(huán)境中的微生物數(shù)量。

人員控制：嚴格執(zhí)行無菌操作規(guī)程，如穿戴無菌服、戴口罩、手套等。

物料控制：使用無菌物料，如無菌水、無菌空氣等。

3.論述生物制藥設備在制藥過程中的重要性及其發(fā)展趨勢。

重要性：

生物制藥設備是實現(xiàn)生物制藥工藝的關(guān)鍵。

設備的功能直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

發(fā)展趨勢：

自動化和智能化：利用自動化控制系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

小型化和集成化：設備向小型化、集成化方向發(fā)展，降低生產(chǎn)成本。

綠色環(huán)保：采用綠色環(huán)保材料和工藝，減少對環(huán)境的影響。

4.論述生物制藥工藝中發(fā)酵培養(yǎng)階段的關(guān)鍵控制點及其影響因素。

關(guān)鍵控制點：

培養(yǎng)基的配制：保證培養(yǎng)基的營養(yǎng)均衡，適合微生物生長。

培養(yǎng)條件：溫度、pH、溶解氧等參數(shù)需嚴格控制。

通風和光照：保證培養(yǎng)環(huán)境適宜微生物生長。

影響因素：

培養(yǎng)基成分：營養(yǎng)成分、pH、滲透壓等。

培養(yǎng)條件：溫度、pH、溶解氧等。

微生物特性：菌種、生長階段、代謝類型等。

5.論述生物制藥生產(chǎn)中分離純化階段的主要方法及其應用。

主要方法：

親和層析：用于分離具有特定生物活性的蛋白質(zhì)。

離子交換層析：用于分離具有特定電荷性質(zhì)的蛋白質(zhì)。

凝膠過濾層析：用于分離具有不同分子量的蛋白質(zhì)。

超濾：用于分離蛋白質(zhì)和核酸等大分子物質(zhì)。

應用：

藥物分離：從發(fā)酵液中分離目標蛋白。

多步驟純化：用于提高藥物純度。

制劑前處理：為藥物制劑提供高純度的原料。

答案及解題思路：

1.答案：純化過程在生物制藥工藝中，可保證藥物質(zhì)量和安全性。主要方法包括親和層析、離子交換層析、凝膠過濾層析和超濾。

解題思路：結(jié)合生物制藥工藝的特點，分析純化過程的重要性，并列出主要方法及其原理。

2.答案：無菌操作在生物制藥生產(chǎn)中具有重要意義，可防止微生物污染。主要方法包括環(huán)境控制、人員控制和物料控制。

解題思路：從無菌操作的目的出發(fā)，分析無菌操作的意義，并列出主要方法及其應用。

3.答案：生物制藥設備在制藥過程中具有重要性，發(fā)展趨勢為自動化、智能化、小型化和集成化。

解題思路：結(jié)合生物制藥工藝的發(fā)展趨勢，分析生物制藥設備的重要性，并列出發(fā)展趨勢。

4.答案：發(fā)酵培養(yǎng)階段的關(guān)鍵控制點包括培養(yǎng)基配制、培養(yǎng)條件、通風和光照。影響因素包括培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和微生物特性。

解題思路：從發(fā)酵培養(yǎng)階段的目的出發(fā)，分析關(guān)鍵控制點及其影響因素。

5.答案：分離純化階段的主要方法包括親和層析、離子交換層析、凝膠過濾層析和超濾。應用包括藥物分離、多步驟純化和制劑前處理。

解題思路：結(jié)合生物制藥工藝的特點，分析分離純化階段的主要方法及其應用。六、案例分析1.分析某生物制藥企業(yè)生產(chǎn)過程中分離純化階段存在的問題，并提出改進措施。

案例背景：

某生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)抗生素時，分離純化階段的產(chǎn)率低，產(chǎn)品純度不達標。

問題分析：

設備老化：使用的是老式離心機，效率低下。

工藝不合理：分離純化工藝參數(shù)設置不當，如溫度、壓力等。

操作不規(guī)范：操作人員對工藝流程理解不足，執(zhí)行不嚴格。

改進措施：

更新設備：引進高效離心機，提高分離效率。

優(yōu)化工藝：根據(jù)產(chǎn)品特性調(diào)整工藝參數(shù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

加強培訓：對操作人員進行系統(tǒng)培訓，提高操作技能。

2.分析某生物制藥企業(yè)在無菌操作過程中出現(xiàn)的污染問題，并提出解決方案。

案例背景：

某生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)疫苗時，無菌操作過程中頻繁出現(xiàn)污染。

問題分析：

環(huán)境控制不足：生產(chǎn)車間空氣質(zhì)量不達標。

人員衛(wèi)生意識差：操作人員未按規(guī)定著裝和消毒。

設備密封性差：部分設備密封不良，容易引起交叉污染。

解決方案：

加強環(huán)境監(jiān)控：定期檢測車間空氣質(zhì)量，保證符合GMP標準。

提高人員意識：加強衛(wèi)生培訓，嚴格執(zhí)行無菌操作規(guī)程。

升級設備：更換或修復密封不良的設備。

3.分析某生物制藥企業(yè)使用生物反應器生產(chǎn)過程中存在的問題，并提出改進措施。

案例背景：

某生物制藥企業(yè)使用生物反應器生產(chǎn)干擾素，但產(chǎn)品產(chǎn)量和活性不穩(wěn)定。

問題分析：

生物反應器設計不合理：體積小，反應效率低。

溫度控制不穩(wěn)定：反應器內(nèi)部溫度波動大。

培養(yǎng)基配方不優(yōu)：培養(yǎng)基營養(yǎng)不均衡。

改進措施：

更換生物反應器：選擇更適合的、體積更大的生物反應器。

優(yōu)化溫度控制：采用先進的溫控系統(tǒng)，保證溫度穩(wěn)定。

調(diào)整培養(yǎng)基配方：優(yōu)化培養(yǎng)基配方，提高生物量產(chǎn)量和活性。

4.分析某生物制藥企業(yè)生產(chǎn)設備老化問題，并提出升級改造方案。

案例背景：

某生物制藥企業(yè)的生產(chǎn)設備多數(shù)使用超過15年，效率低下，維護成本高。

問題分析：

設備磨損嚴重：長期使用導致磨損，影響生產(chǎn)效率。

技術(shù)落后：部分設備技術(shù)落后，無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求。

升級改造方案：

分批更換設備：根據(jù)設備使用年限和狀況，分批更換老舊設備。

引進新技術(shù)：引進自動化程度高、效率更好的生產(chǎn)設備。

加強維護：建立完善的設備維護保養(yǎng)制度，降低設備故障率。

5.分析某生物制藥企業(yè)生產(chǎn)成本過高問題，并提出降低成本的方法。

案例背景：

某生物制藥企業(yè)在生產(chǎn)胰島素時，成本遠高于行業(yè)平均水平。

問題分析：

原材料采購成本高：供應商選擇不合理，導致采購價格高。

生產(chǎn)效率低：設備老舊，生產(chǎn)流程不優(yōu)化。

人工成本高：員工培訓不足，生產(chǎn)效率低下。

降低成本方法：

優(yōu)化采購：選擇價格合理、質(zhì)量可靠的供應商。

提高生產(chǎn)效率：通過設備升級、流程優(yōu)化等方式提高生產(chǎn)效率。

降低人工成本：加強員工培訓，提高員工技能和效率。

答案及解題思路：

1.

答案：改進措施包括更新設備、優(yōu)化工藝和加強培訓。

解題思路：針對設備老化、工藝不合理和操作不規(guī)范等問題，提出相應的改進措施，以提升分離純化階段的效率和產(chǎn)品純度。

2.

答案：解決方案包括加強環(huán)境監(jiān)控、提高人員意識和升級設備。

解題思路：針對環(huán)境控制不足、人員衛(wèi)生意識差和設備密封性差等問題，提出具體的解決方案，以減少無菌操作過程中的污染。

3.

答案：改進措施包括更換生物反應器、優(yōu)化溫度控制和調(diào)整培養(yǎng)基配方。

解題思路：針對生物反應器設計不合理、溫度控制不穩(wěn)定和培養(yǎng)基配方不優(yōu)等問題，提出相應的改進措施，以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和活性。

4.

答案：升級改造方案包括分批更換設備、引進新技術(shù)和加強維護。

解題思路：針對設備磨損嚴重和技術(shù)落后等問題，提出具體的升級改造方案，以提高生產(chǎn)效率和降低維護成本。

5.

答案：降低成本的方法包括優(yōu)化采購、提高生產(chǎn)效率和降低人工成本。

解題思路：針對原材料采購成本高、生產(chǎn)效率低和人工成本高的問題，提出具體的降低成本方法，以提升企業(yè)的盈利能力。七、應用題1.根據(jù)生物制藥工藝流程，設計一個從原料處理到成品灌裝的工藝路線。

解答：

1.原料處理：

原料驗收：對原料進行質(zhì)量檢驗，保證符合生產(chǎn)標準。

原料清洗：去除原料表面的雜質(zhì)和污染物。

原料粉碎或破碎：根據(jù)需要將原料粉碎或破碎至適宜的粒徑。

2.預處理：

預處理溶液配制：將原料溶解于適宜的溶劑中。

預處理溶液過濾：去除不溶性雜質(zhì)。

3.生物反應：

選擇合適的生物反應器，如攪拌式反應器或固定床反應器。

控制反應條件，如溫