《生物技術制藥》理論教學大綱（供四年制本科生物工程專業(yè)使用）

《生物技術制藥》理論教學大綱（供四年制本科生物工程專業(yè)使用）Ⅰ前言生物技術制藥以醫(yī)藥生物技術為基礎，系統(tǒng)介紹生物技術藥物的研發(fā)、開發(fā)和制造方法，反映生物技術制藥領域的新進展。內(nèi)容包括緒論、基因工程制藥、動物細胞制藥、植物細胞制藥、抗體制藥、酶工程制藥和發(fā)酵工程制藥共7章。分42學時理論課，使學生能夠系統(tǒng)地掌握生物技術藥物研發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)過程，培養(yǎng)和提高學生從事生物技術藥物研發(fā)和生產(chǎn)的能力。本教材是“生物技術和生物工程專業(yè)規(guī)劃教材”之一，可作為生物技術、生物工程與生物質(zhì)藥等專業(yè)的專業(yè)課教材，也可作為生物化工與其它要學類專業(yè)的參考教材，還可作為生物醫(yī)藥科技人員的參考書。本課程的性質(zhì)和任務：生物技術制約2/3用于醫(yī)藥，現(xiàn)代生物技術大量用于新型藥物的研制與開發(fā)。生物技術制藥是應用基因工程、發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程等現(xiàn)代生物技術研制蛋白質(zhì)或核酸類藥物。生物技術制藥和中藥現(xiàn)代化是國家新藥研究開發(fā)的“重中之重”。本課程介紹生物藥物的類型和性質(zhì)，生物技術制藥的主要原理和主要技術，著重討論生物技術新藥設計思路、基因工程等技術研制新藥的基本原理和方法，突出“生物技術”與“藥物”的有機結合。使學生對生物技術制藥理論和實驗技術能獲得全面和系統(tǒng)的了解，為培養(yǎng)學生今后從事生物制藥行業(yè)打下堅實的基礎。本課程總的目的和要求：了解生物技術制藥的基本概念，熟悉基因工程制藥、動植物細胞工程制藥、抗體工程制藥、酶工程制藥、發(fā)酵工程技術概論，掌握重要的生物藥物得制備流程。其目標是使學生掌握與制藥有密切關系的幾種技術的基本原理、方法，并了解如何利用這些新技術研究和生產(chǎn)新型藥物，為培養(yǎng)富有創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力的高素質(zhì)的生物技術復合人才提供重要保障。本大綱適用于四年制本科生物工程專業(yè)使用。現(xiàn)將大綱使用中有關問題說明如下：一了使教師和學生更好地掌握教材,大綱每一章節(jié)均由教學目的、教學要求和教學內(nèi)容三部分組成。教學目的注明教學目標，教學要求分掌握、熟悉和了解，教學內(nèi)容與教學要求對應，并統(tǒng)一標示(核心內(nèi)容即知識點以下劃實線，重點內(nèi)容以下劃虛線，一般內(nèi)容不標示)便于學生重點學習。二教師在保證大綱核心內(nèi)容的前提下，可根據(jù)不同教學手段，講授重點內(nèi)容和介紹一般內(nèi)容，有的內(nèi)容可采取翻轉(zhuǎn)課堂的授課形式進行。三總教學參考學時為42學時。四教材：《生物技術制藥》，高等教育出版社，夏煥章、熊宗貴，2版，2006年。Ⅱ正文第一章緒論一教學目的掌握生物技術制藥與生物技術藥物的概念、生物藥物的分類與現(xiàn)狀，培養(yǎng)學生對生物技術藥物研究的興趣。二教學要求掌握生物技術的概念、生物技術藥物的分類、生物技術制藥的特性、特征、生物技術制藥開發(fā)。熟悉生物技術的主要發(fā)展和進展。了解生物技術在制藥中的應用、我國生物技術制藥現(xiàn)狀和發(fā)展前景。三教學內(nèi)容（一）生物技術發(fā)展史：生物技術的概念、生物技術的發(fā)展簡史、現(xiàn)代生物技術；（二）生物技術藥物：生物藥物的分類、生物技術制藥的特征；（三）生物技術制藥：生物技術制藥的特征和生物技術在制藥中的應用；（四）我國生物技術制藥現(xiàn)狀和發(fā)展前景；（五）理解生物藥物的特性、分類與制備；（六）理解人體來源類藥物、動物來源類藥物、植物來源類藥物以及海洋生物藥物的特點、種類和用途；（七）了解人體來源類藥物、動物來源類藥物、植物來源類藥物以及海洋生物藥物的的研究前景；（八）掌握新型生物技術藥物的概念、種類、原理、優(yōu)勢及市場前景?；蚬こ讨扑幰唤虒W目的通過對基因工程制藥的學習，使學生掌握目的的基因的獲得、基因表達、工程菌的培養(yǎng)、工業(yè)化生產(chǎn)，使學生掌握基因工程制藥的基本流程。二教學要求（一）掌握：掌握真核生物目的基因分離的原理和基本方法；掌握幾種常用的、新型的原核、真核表達系統(tǒng)的特點、影響藥用目的基因表達的主要因素。（二）熟悉基因工程藥物的分離純化、質(zhì)量控制、制造實例。（三）了解基因工程菌的代謝特點、不穩(wěn)定性、以及培養(yǎng)過程、發(fā)酵過程。三教學內(nèi)容（一）概述：基因工程藥物的分類、基因工程藥物的優(yōu)點。（二）基因工程藥物生產(chǎn)的過程。（三）目的基因的獲得：反轉(zhuǎn)錄法、反轉(zhuǎn)錄-聚合酶反應法、化學合成法、篩選基因的新方法、對已發(fā)現(xiàn)基因的改造。（四）基因表達：宿主菌的選擇、宿主菌應滿足的條件、表達載體影響因素真核基因在大腸桿菌中表達的形式、酵母體系中的基因表達。（五）基因工程菌生長代謝的特點：菌體生長與能量的關系、菌體生長和前體供應的關系。（六）基因工程菌的不穩(wěn)定性：質(zhì)粒的不穩(wěn)定性、提高質(zhì)粒穩(wěn)定性的方法。（七）基因工程菌中試：工程菌選擇、反應器（發(fā)酵罐）設計、發(fā)酵培養(yǎng)基組成、工藝最佳化與參數(shù)監(jiān)測控制、計算機的應用。（八）重組基因工程菌的培養(yǎng)：培養(yǎng)方式、培養(yǎng)工藝、培養(yǎng)設備。（九）高密度發(fā)酵：影響高密度發(fā)酵的原因、實現(xiàn)方法。（十）基因工程藥物的分離純化：生物藥物分離純化基本方法，基因工程藥物分離純化的影響因素、基本過程、細胞的破脆方法、固液分離、重組蛋白的分離純化、非蛋白質(zhì)類雜志的去除。（十一）變性蛋白的復性：包涵體形成的原因、分離與溶解、復性方法。（十二）基因工程藥物的質(zhì)量控制：質(zhì)量控制的一般特點、生物材料的質(zhì)量控制、培養(yǎng)過程的質(zhì)量控制、純化過程的質(zhì)量控制、目標產(chǎn)品的質(zhì)量控制、產(chǎn)品的保存。（十三）基因工程藥物的制造實例。動物細胞工程制藥一教學目的通過對細胞培養(yǎng)、細胞工程的了解，使學生掌握細胞培養(yǎng)的基本技術、掌握生產(chǎn)常用的幾種動物細胞的特點及其大規(guī)模培養(yǎng)方法，為以后從事細胞制藥打下堅實的基礎。二教學要求（一）掌握細胞工程的概念、DNA導入動物細胞的常用方法、動物細胞培養(yǎng)的基本方法、動物細胞生物反應器的檢測控制系統(tǒng)、動物細胞產(chǎn)品的制造實例。（二）熟悉動物細胞的培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基、大量培養(yǎng)的方法和操作方法。（三）了解細胞的形態(tài)和生理特性、生產(chǎn)用動物細胞的要求和獲得、動物細胞生物反應器、動物細胞產(chǎn)品的純化方法和質(zhì)量要求、動物細胞制藥的前景與展望。三教學內(nèi)容（一）概述：細胞工程的概念、組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)。（二）動物細胞的形態(tài)和生理特性：動物細胞的形態(tài)、區(qū)別、化學組成、代謝、生理特點。（三）生產(chǎn)用動物細胞的要求和獲得：生產(chǎn)用動物細胞的要求、獲得、基因工程細胞的構建和篩選、常用生產(chǎn)用細胞的特性、細胞庫的建立。（四）動物細胞的培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基：培養(yǎng)條件、培養(yǎng)基的組成和種類。（五）動物細胞培養(yǎng)的基本方法：細胞分離、細胞計數(shù)、細胞傳代、細胞的凍存和復蘇。（六）動物細胞大量培養(yǎng)的方法和操作方式：培養(yǎng)方法、操作方式。（七）動物細胞生物反應器：基本要求、反應器基本結構、動物細胞生物反應器的檢測控制系統(tǒng)。（八）動物細胞產(chǎn)品的純化方法和質(zhì)量要求：純化方法、質(zhì)量要求。（九）動物細胞產(chǎn)品的制造實例分析。（十）動物細胞制藥的前景與展望：改進表達載體，提高表達水平和產(chǎn)量、利用代謝工程，改進培養(yǎng)工藝，降低生產(chǎn)成本、抑制細胞凋亡，延長培養(yǎng)周期、采用糖基化工程，提高產(chǎn)品質(zhì)量、轉(zhuǎn)基因動物的研究、組織工程的研究。抗體制藥一教學目的掌握單克隆抗體的制備、利用噬菌體呈現(xiàn)技術研制基因工程抗體的原理方法，熟悉抗體診斷試劑及抗體導向藥物的研發(fā)思路。二教學要求（一）掌握單克隆抗體的概念、制備過程、常用骨髓瘤細胞、HAT選擇原理、前體藥物、噬菌體技術在抗體中的應用、熒光抗體的制備、免疫組化。（二）熟悉Ig分子結構、抗體類型、抗體診斷試劑。（三）了解多功能抗體及其制備、抗體治療藥物。三教學內(nèi)容（一）概述：發(fā)展史、單克隆抗體、單克隆抗體和多克隆。（二）單克隆抗體及其制備：開展單抗制備的視頻教學、關鍵步驟的講解；常用骨髓瘤細胞（表）、HAT選擇原理、鑒定、單克隆抗體的大量制備、純化。（三）基因工程抗體及其制備：Ig分子結構、改形抗體、Fab與Fv抗體、單鏈抗體。（四）多功能抗體及其制備：雙功能抗體、多功能抗體、抗體融合蛋白、前體藥物。（五）抗體工程：噬菌體抗體庫技術的基本方法、噬菌體抗體庫技術的特點、基因工程抗體的表達。（六）抗體診斷試劑：血清學鑒定用的抗體試劑、免疫標記用的抗體試劑、熒光抗體的組制備、免疫抗體診斷試劑、導向診斷藥物、CD單克隆抗體系列。（七）抗體治療藥物：放射性同位素標記的抗體治療藥物、抗癌藥物偶聯(lián)的抗體藥物、毒素偶聯(lián)的抗體藥物。植物細胞工程制藥一教學目的植物細胞工程主要由上游工程和下游工程兩部分組成，植物細胞工程所涉及的內(nèi)容和范圍相當廣泛，本章節(jié)的內(nèi)容以老師引導，學生自學為主。二教學要求（一）掌握植物細胞工程定義、組成、基本概念、植物細胞的基本技術、培養(yǎng)方法、影響植物次級代謝產(chǎn)物累積的因素。（二）熟悉植物、動物、微生物細胞的比較、植物細胞培養(yǎng)的生物反應器。（三）了解植物細胞工程發(fā)展史、植物細胞的形態(tài)以及生理特性、進展與展望。三教學內(nèi)容（一）植物細胞的形態(tài)和生理特點。（二）細胞培養(yǎng)的基本技術。（三）影響植物次級代謝產(chǎn)物積累的因素。（四）細胞培養(yǎng)的生物反應器。（五）植物細胞制藥的進展與展望。酶工程制藥一教學目的掌握酶和細胞固定化技術的原理、利用酶工程的方法，熟悉酶工程藥物的研發(fā)思路。掌握酶的分離、提純、大批量生產(chǎn)以及應用開發(fā)，熟悉模擬酶、合成酶及酶分子的人工設計、合成的研究。酶工程技術研究的深入和應用，使其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品和醫(yī)藥等方面發(fā)揮著極其重要的作用。二教學要求（一）掌握酶工程的概念、研究方向、利用微生物產(chǎn)酶的優(yōu)點、產(chǎn)酶菌的要求、來源、酶在醫(yī)藥領域的應用、固定化酶的概念、特點、技術和方法、常用的酶和細胞的固定化載體、固定化細胞、固定化酶的性質(zhì)、人工模擬酶、酶的化學修飾、方法、抗體酶、制造實例。（二）熟悉固定化方法與載體的選擇依據(jù)、反應器的類型和特點、選擇類型。（三）了解評價固定化酶（細胞）的指標、模擬酶的理論基礎、分類、酶工程研究的進展。三教學內(nèi)容（一）概述：酶工程、酶工程的演劇內(nèi)容、酶的來源、利用微生物產(chǎn)酶的優(yōu)點、酶的生產(chǎn)菌、酶在醫(yī)要領域的應用。（二）酶和細胞的固定化：固定化酶的定義、特點、制備的方法與技術、常用的酶和細胞的固定化載體、固定化細胞的定義、特點、評價固定化酶。（三）固定化酶和固定化細胞的反應器：反應器的類型和特點、反應器的選擇依據(jù)。（四）酶的人工模擬：模擬酶的概念、模擬酶的理論基礎、模擬酶的分類、人工模擬酶的研究意義及展望。（五）酶的化學修飾：概念、方法、修飾酶的特性、酶化學修飾的應用及其局限性、酶化學修飾的前景。（六）酶工程研究的進展：核酶和脫氧核酶、抗體酶。（七）酶工程產(chǎn)品的制造實例分析。發(fā)酵工程技術概論一教學目的發(fā)酵工程又稱微生物工程，是利用微生物制造工業(yè)原料與工業(yè)產(chǎn)品并提供服務的技術。通過對酶發(fā)酵的過程了解，使學生掌握發(fā)酵工程的研究內(nèi)容、發(fā)展過程。二教學要求（一）掌握發(fā)酵工程的定義、發(fā)酵工程的研究內(nèi)容、優(yōu)良菌種的選育、誘變育種示意圖、發(fā)酵的基本過程、發(fā)酵方式、發(fā)酵設備。（二）熟悉發(fā)酵工藝控制、發(fā)酵產(chǎn)物的提取。（三）了解發(fā)酵工程的4個階段、基因工程在抗生素生產(chǎn)中的作用。三教學內(nèi)容（一）概論：發(fā)酵工程的概念、發(fā)酵工程發(fā)展的4個階段、發(fā)酵工程的研究內(nèi)容。（二）優(yōu)良菌種的選育：物質(zhì)基礎、自然選育、誘變育種、誘變育種流程、原生質(zhì)體融合。（三）發(fā)酵的基本過程：菌種、種子的制備、發(fā)酵、產(chǎn)物提取。（四）發(fā)酵方式：分批發(fā)酵、補料發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵。（五）發(fā)酵工藝控制：培養(yǎng)基的培養(yǎng)及其控制、溫度的影響及其控制、溶氧的影響及其控制、pH的影響及其控制。（六）發(fā)酵產(chǎn)物的提取：吸附法、沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法。（七）發(fā)酵設備：設備得基本要求。（八）發(fā)酵工程產(chǎn)品的制造實例：青霉素、氨基酸、維生素B2。（九）基因工程在抗生素生產(chǎn)中的作用：在抗生素中的應用、青霉素、改進抗生素生產(chǎn)工藝、基因工程在氨基酸生產(chǎn)中的應用、在維生素中的應用。（十）發(fā)酵工程的發(fā)展展望。Ⅲ教學組織與方法一實施機構：由生物工程教研室執(zhí)行二組織內(nèi)容：教案講義審核、集體教學備課、教學方法研究、教學