生物制药工艺教案

1湖北生物科技职业学院课时教案讲授人方绪凤课时2学时序号1课题内容第一章绪论教学时间教学方法课堂讲授教学课型理论□√实验□习题□实践□复习□其它□教学手段采用课堂讲授方式进行，以PPT为主，板书为辅教学目的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。重点难点重点1、生物药物的性质和特点。2、现代生物药物的分类和用途。难点1、生物药物的性质和特点。2、现代生物药物的分类参考资料《生物制药工艺学》，陈电容，朱照静主编，人民卫生出版社，2009《制药工艺学》，陈平等主编，湖北科学技术出版社，2008《生物制药工艺学》第二版，吴梧桐主编，中国医药科技出版社，2006《生物合成药物学》，褚志义主编，化学工业出版社，2000教学进程第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：5分钟）情境导入：制药工业的历史大约只有60多年，但从开始就发展很快，目前全世界制药企业超过10000家，生产制造5000多种药物，其中约100家为跨国公司。现代制药工业的发展可追溯到20世纪之交，那时只有4种药物：洋地黄用于治疗各种心血管疾病，奎宁用于治疗疟疾，吐根属植物提取物（活性成分为生物碱）用于治疗痢疾，水银用于治疗梅毒，但当时缺乏安全性和有效性。随着生物学和有机化学的发展，能人工合成某些具有治疗作用化合物。1800：阿司匹林，从而导致了药物化学公司的诞生，Bayer和Hoechst公司。直到1930年代，制药工业才开始大发展。磺胺类药物的发现和化学合成是最初标志，能有效治疗很多细菌的感染。大规模工业化生产胰岛素也成为现实。1940年代大规模生产青霉素，此时，建立了很多现代的领头制药企业，如EliLilly、Wellcome、2教学进程（续）Glaxo、Roche等。早期的制药几乎都是化学合成的。设计意图：首先引入制药工业的历史，引领学生进入现代生物制药工艺情境中。第二部分：学习新内容（时间：84钟）第一节生物制药的概念和研究内容一、生物制药的概念生物制药是指利用生物体或生物过程生产药物的技术。二、生物制药的研究内容发酵工程制药基因工程制药细胞工程制药酶工程制药第二节生物药物的性质与类别一、生物药物的性质与特点（一）药理学(pharmacology)特性：1、活性强:体内存在的天然活性物质。2、治疗针对性强,基于生理生化机制。3、毒副作用一般较少，营养价值高。4、可能具免疫原性或产生过敏反应。(二)理化特性：1.含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；2.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。3.活性高，有效剂量小，对制品的有效性，安全性要严格要求（包括标准品的制订）。二、生物药物的分类现代生物药物分四大类：（1）重组DNA药物（又称基因工程药物）（2）基因药物：以遗传物质DNA、RNA为物质基础制造的药物一般把采用DNA重组技术或单克隆抗体技3术或其他生物技术制造的蛋白质、抗体或核酸类药物统称为生物技术药物(biotechdrug)，在我国又统称为生物制品。（3）天然生物药物（4）合成或半合成生物药物第三节生物制药的发展历史和概况一、生物制药的发展历史1.传统生物制药技术阶段：指从生物材料粗加工制成粗制剂阶段。2.近代生物制药发展阶段（1）脏器制药与微生物制药时期（2）生化制药工业时代3.现代生物制药阶段：特点是以基因工程为主导，包括细胞工程、发酵工程、酶工程和组织工程为技术基础。二、生物制药的发展概况基因工程细胞工程微生物工程酶工程教师活动：增加有趣的实例，介绍生物制药的典型产品。课堂小结：本章内容及讲授的改进意见增加具体操作的录像材料，提高学生的感性理解。第三部分：布置作业、说清楚作业的要求（时间：1分钟）1、简述生物制药工艺学的性质和任务2、生物药物有哪几类？DNA重组药物与基因药物有什么区别？3、生物药物发展过程有哪几个阶段？简述生物药物的发展方向。4、生物药物有哪些作用特点？5、DNA重组药物主要有哪几类？举例说明之。6、术语：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，生物制品教学后记4湖北生物科技职业学院课时教案讲授人方绪凤课时2学时序号2课题内容第二章微生物发酵制药技术第一节第二节教学时间教学方法课堂讲授教学课型理论□√实验□习题□实践□复习□其它□教学手段采用课堂讲授方式进行，以PPT为主，板书为辅教学目的1、掌握微生物菌种的选育及保藏，培养基制备及灭菌操作技术2、了解微生物发酵药物的分类重点难点重点：微生物菌种的选育及保藏、培养基制备及灭菌操作技术难点：微生物发酵药物的分类参考资料《制药工艺学》，陈平等主编，湖北科学技术出版社，2008《生物制药工艺学》第二版，吴梧桐主编，中国医药科技出版社，2006《生物制药工艺学》，陈电容，朱照静主编，人民卫生出版社，2009《生物合成药物学》，褚志义主编，化学工业出版社，2000教学进程第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：5分钟）情境导入：抗生素作为微生物发酵的典型实例，首先给学生进行讲解，提问学生为什么可以进行微生物发酵生产抗生素？微生物发酵制药需要哪些技术？设计意图：首先了解学生学习《发酵工程》这门课的程度，然后根据学生掌握的情况重点介绍微生物发酵制药的特点和优势。第二部分：学习新内容（时间：84钟）第二章微生物发酵制药技术第一节概述5教学进程（续）一、微生物发酵制药的发展简史第一阶段1676年制成第一台显微镜——微生物的存在1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精——酶第二阶段对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。第三阶段20世纪40年代初，第二次世界大战爆发，青霉素迅速工业大规摸生产。深层培养、生产大规模化、多种抗生素、氨基酸、核酸发酵成功。第四阶段20世纪50年代，利用代谢调控发酵氨基酸、核酸。20世纪70年代，利用固定化酶或细胞连续发酵。20世纪80年代，基因工程、蛋白质工程、细胞融合技术等高新技术应用阶段。发酵工程制药的特点发展趋势利用DNA重组技术和细胞工程技术的发展、新的工程菌和新型微生物的开发新型的生理活性多肽和蛋白质类药物：干扰素、白介素促红细胞生成素等；新型菌体制剂和疫苗。二、微生物发酵制药研究的内容利用微生物技术，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内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。三、微生物发酵药物的来源微生物菌体发酵、微生物酶发酵、微生物代谢产物发酵、微生物转化发酵6四、微生物发酵药物的分类按其化学本质和化学特征进行分类：抗生素类药、氨基酸类药、核苷酸类药、维生素类药、甾体类激素治疗酶及酶抑制剂第二节制药微生物与产物的生物合成一、常见的制药用微生物：细菌、放线菌、真菌二、制药微生物菌种的选育生产力：能在廉价的培养基上迅速生长，所需的代谢产物的产量高，其它类似代谢产物少操作性：培养条件简单，发酵易控制，产品易分离稳定性：抗噬菌体能力强，菌种纯粹，遗传性状稳定、不易变异退化安全性：非病源菌，不产有害生物活性物质或毒素三、制药微生物菌种的保藏目的：保证菌种经过较长时间后仍保持生活能力，防止被杂菌污染，形态特征和生理形状尽可能不发生变异。菌种保藏三要素典型菌种的优良纯种的休眠体；创造有利于种子休眠的环境（低温、干燥、缺氧、避光、缺少营养）；尽可能采用多种不同的手段保藏同一菌株。课堂小结：制药用微生物将会通过图片形式详细给学生做个讲解，并且加以总结。第三部分：布置作业、说清楚作业的要求（时间：1分钟）1、什么是自然育种和诱变育种？2、菌种保藏的方法有哪些？3、何谓菌种退化？如何检查菌种退化？教学后记7湖北生物科技职业学院课时教案讲授人方绪凤课时2学时序号3课题内容第二章微生物发酵制药技术第三节教学时间教学方法课堂讲授教学课型理论□√实验□习题□实践□复习□其它□教学手段采用课堂讲授方式进行，以PPT为主，板书为辅教学目的1、熟悉微生物代谢产物的生物合成2、了解发酵工艺条件的确定重点难点重点：微生物代谢产物的生物合成难点：发酵工艺条件的确定参考资料《制药工艺学》，陈平等主编，湖北科学技术出版社，2008《生物制药工艺学》第二版，吴梧桐主编，中国医药科技出版社，2006《生物制药工艺学》，陈电容，朱照静主编，人民卫生出版社，2009《生物合成药物学》，褚志义主编，化学工业出版社，2000教学进程第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：5分钟）课堂提问：什么是自然育种和诱变育种？菌种保藏的方法有哪些？第二部分：学习新内容（时间：84钟）情境导入：上节课详细介绍了微生物发酵制药的发展历史，研究内容，以及微生物发酵药物的来源制药等内容，这节课讲继续讲解微生物与产物的生物合成、发酵工艺条件的确定以及发酵工程制药的过程与控制，学生可能在《发酵工程》这门课中有所学习，故通过提问一些相关问题来了解学生掌握的情况。8教学进程（续）设计意图：首先了解学生学习《发酵工程》这门课的程度，然后根据学生掌握的情况重点介绍微生物发酵制药的工艺过程与控制。第二章微生物发酵制药技术四、微生物代谢产物的生物合成（一）微生物合成的初级代谢产物（二）微生物次级代谢产物的生物合成次级1、微生物合成的次级代谢产物的基本特征（1）次级代谢产物具有种特异性（2）分批发酵时产生菌生长周期有三个时期（3）次级代谢产物不少是结构相似的混合物（4）次级代谢产物的合成受多基因控制（三）微生物生物合成的主要调节机制1、初级代谢产物生物合成中的主要调控机制2、次级代谢产物生物合成中的主要调控机制第三节发酵工艺条件的确定一、培养基及其制备（一）培养基的成分（二）培养基的种类与选择（三）影响培养基质量的因素二、灭菌操作技术（一）灭菌原理和灭菌操作（二）无菌检查与染菌的处理三、微生物发酵的三种主要操作方式9分批发酵、补料分批发酵、连续发酵四、发酵过程中的主要参数及控制（一）发酵过程的主要控制参数（二）基质对发酵的影响及补料的控制（三）温度对发酵的影响及其控制（四）pH对发酵的影响及其控制（五）溶氧对发酵的影响及其控制（六）二氧化碳的影响及其控制（七）泡沫的影响及其控制（八）发酵终点的确定（九）异常发酵的处理教师活动：引导学生举出实际例子，并通过单个实例延伸出微生物发酵制药的工艺技术，及总结特点。课堂小结：微生物发酵制药需要的工艺条件及其控制方法学习方法体会：1、学习灭菌操作技术时，必须知道灭菌的方法主要包括化学灭菌、辐射灭菌、热灭菌、过滤除菌等四种，同时要清楚各种灭菌方法的适用范围。2、要理解发酵过程中主要控制参数是如何影响发酵过程，同时还要利用这些参数控制对工艺进行优化。第三部分：布置作业、说清楚作业的要求（时间：1分钟）1、发酵过程中的主要参数如何控制？2、异常发酵有哪几种现象？如何处理？3、影响培养基质量的因素4、染菌如何防治？教学后记10湖北生物科技职业学院课时教案讲授人方绪凤课时2学时序号4课题内容第三章基因工程制药技术第一节第二节教学时间教学方法课堂讲授教学课型理论□√实验□习题□实践□复习□其它□教学手段采用课堂讲授方式进行，以PPT为主，板书为辅教学目的1、掌握基因工程制药的基本概念2、掌握基因工程制药的基本生产过程和方法重点难点重点：基因工程制药的过程难点：基因工程菌株的培养、基因工程菌发酵条件及分离纯化技术方法参考资料《制药工艺学》，陈平等主编，湖北科学技术出版社，2008《生物制药工艺学》第二版，吴梧桐主编，中国医药科技出版社，2006《生物制药工艺学》，陈电容，朱照静主编，人民卫生出版社，2009《生物合成药物学》，褚志义主编，化学工业出版社，2000教学进程第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：5分钟）情境导入：干扰素的生产什么是干扰素？传统方法：从人血液中的白细胞内提取每300L血液才能提取1mg基因工程：将干扰素基因