2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——發(fā)酵工程在生物藥物生產(chǎn)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個(gè)正確選項(xiàng)，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母代號(hào)填涂在答題卡相應(yīng)位置。多選、錯(cuò)選、漏選均不得分。）1.下列哪些屬于利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的生物藥物？A.青霉素B.乙肝疫苗C.胰島素D.阿司匹林E.重組人干擾素2.發(fā)酵過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)液pH進(jìn)行精確控制的主要目的是：A.優(yōu)化微生物生長(zhǎng)環(huán)境B.提高酶的活性C.抑制雜菌污染D.維持代謝平衡E.促進(jìn)產(chǎn)物合成3.下列哪些微生物常被用作抗生素的生產(chǎn)菌種？A.大腸桿菌B.鏈霉菌C.釀酒酵母D.青霉菌E.乳酸桿菌4.在重組蛋白藥物的生產(chǎn)中，選擇表達(dá)宿主系統(tǒng)時(shí)需要考慮的主要因素包括：A.表達(dá)量高低B.蛋白質(zhì)正確折疊與修飾能力C.生產(chǎn)成本與安全性D.外源基因的整合與維持方式E.生長(zhǎng)速度5.下游加工過(guò)程中，用于從發(fā)酵液中分離目標(biāo)產(chǎn)物的方法通常包括：A.離心B.萃取C.超濾D.沉淀E.活性炭吸附6.提高生物藥物發(fā)酵產(chǎn)量的策略可能涉及：A.菌種選育與改良B.優(yōu)化培養(yǎng)基組成C.改進(jìn)發(fā)酵工藝參數(shù)D.引入基因工程手段E.降低發(fā)酵罐規(guī)模7.與化學(xué)合成藥物相比，生物藥物生產(chǎn)的主要特點(diǎn)包括：A.生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜B.對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求高C.產(chǎn)物通常具有生物活性D.生產(chǎn)周期較長(zhǎng)E.原料成本相對(duì)較低8.在單克隆抗體的生產(chǎn)中，用于體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞的生物反應(yīng)器需要具備的功能是：A.提供無(wú)菌環(huán)境B.精確控制溫度和pHC.保證充足的氧氣供應(yīng)D.實(shí)現(xiàn)高效細(xì)胞收集E.添加特定生長(zhǎng)因子9.基因工程在生物藥物發(fā)酵中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：A.獲得抗性菌株B.提高目標(biāo)基因表達(dá)水平C.改造代謝途徑D.引入新的合成基因E.簡(jiǎn)化下游純化過(guò)程10.生物藥物質(zhì)量控制中，重要的質(zhì)量屬性（QAs）通常包括：A.效價(jià)（活性）B.純度（雜質(zhì)）C.穩(wěn)定性D.毒理學(xué)安全性E.某些特定理化參數(shù)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在橫線上。）1.發(fā)酵工程的核心是利用微生物或細(xì)胞進(jìn)行________或________的過(guò)程。2.為了獲得高產(chǎn)量和高質(zhì)量的生物藥物，需要對(duì)發(fā)酵菌種進(jìn)行________與________。3.培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分通常包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和________。4.在大規(guī)模發(fā)酵過(guò)程中，維持適宜的溶氧水平對(duì)好氧微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成至關(guān)重要，通常通過(guò)________和________來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.滅菌是發(fā)酵生產(chǎn)中防止雜菌污染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常用的滅菌方法有________和________。6.從發(fā)酵液中分離純化目標(biāo)產(chǎn)物是下游加工的關(guān)鍵步驟，其目的是提高產(chǎn)品的________和________。7.蛋白質(zhì)類(lèi)藥物的生產(chǎn)中，常需要考慮目標(biāo)蛋白的________和________等post-translationalmodifications。8.利用基因工程技術(shù)，可以構(gòu)建能夠高效生產(chǎn)特定藥物的________，即“細(xì)胞工廠”。9.酶制劑的生產(chǎn)通常采用________發(fā)酵，其下游純化過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。10.隨著技術(shù)的發(fā)展，生物藥物的發(fā)酵生產(chǎn)越來(lái)越趨向于________和________。三、名詞解釋?zhuān)啃☆}3分，共15分。請(qǐng)給出下列名詞的準(zhǔn)確定義。）1.發(fā)酵工程2.細(xì)胞工廠3.下游加工4.固體發(fā)酵5.代謝工程四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述抗生素發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵過(guò)程控制的主要參數(shù)及其調(diào)控意義。2.與大腸桿菌相比，使用酵母或哺乳動(dòng)物細(xì)胞作為重組蛋白藥物的生產(chǎn)宿主系統(tǒng)有何優(yōu)勢(shì)？3.簡(jiǎn)述膜分離技術(shù)在生物藥物下游加工中的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述影響生物藥物穩(wěn)定性的主要因素。五、論述題（每小題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問(wèn)題。）1.試述基因工程和代謝工程技術(shù)在改良生物藥物生產(chǎn)菌株中的應(yīng)用原理及主要策略。2.以一種你熟悉的生物藥物（如胰島素或乙肝疫苗）為例，簡(jiǎn)述其從菌種選育/構(gòu)建到最終產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)發(fā)酵工程流程。3.討論生物藥物生產(chǎn)過(guò)程中，如何平衡產(chǎn)量、純度、成本和安全性之間的關(guān)系。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個(gè)正確選項(xiàng)，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母代號(hào)填涂在答題卡相應(yīng)位置。多選、錯(cuò)選、漏選均不得分。）1.ABCE*解析：青霉素（A）是抗生素，乙肝疫苗（B）是重組蛋白疫苗，胰島素（C）是重組蛋白激素，重組人干擾素（E）是重組蛋白藥物。阿司匹林（D）是化學(xué)合成藥物。2.ABDE*解析：pH影響酶活性（B）、微生物生長(zhǎng)（A）、代謝途徑平衡（D）和產(chǎn)物合成（E）。雖然控制pH有助于抑制雜菌（C），但其主要目的還是維持最適環(huán)境。3.BD*解析：鏈霉菌（B）和青霉菌（D）是常見(jiàn)的抗生素生產(chǎn)菌種。大腸桿菌（A）主要用于重組蛋白等，酵母（C）可用于某些抗生素或酶，乳酸桿菌（E）主要用于發(fā)酵乳制品。4.ABCD*解析：選擇表達(dá)宿主需考慮表達(dá)量（A）、正確折疊修飾能力（B）、成本與安全性（C）以及外源基因整合方式（D）。生長(zhǎng)速度（E）雖然重要，但不是唯一決定因素。5.ABCDE*解析：離心（A）、萃?。˙）、超濾/微濾（C）、沉淀（D）、活性炭吸附（E）都是常用的從發(fā)酵液分離或純化目標(biāo)產(chǎn)物的方法。6.ABCD*解析：提高產(chǎn)量可通過(guò)改良菌種（A）、優(yōu)化培養(yǎng)基（B）、改進(jìn)工藝（C）和基因工程（D）等策略。降低發(fā)酵罐規(guī)模（E）通常會(huì)降低總產(chǎn)量。7.ABCD*解析：生物藥物生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜（A）、環(huán)境要求高（B）、產(chǎn)物有生物活性（C）、周期長(zhǎng)（D）是其特點(diǎn)。原料成本通常較高（E）。8.ABCD*解析：體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞需要無(wú)菌環(huán)境（A）、精確溫控和pH（B）、充足溶氧（C），且需要高效收集細(xì)胞（D）。9.BCD*解析：基因工程可用于提高表達(dá)（B）、改造代謝（C）、引入新基因（D）。獲得抗性（A）是誘變或基因工程的一個(gè)目標(biāo)，但不是全部應(yīng)用。下游純化（E）通常受產(chǎn)物性質(zhì)影響，基因工程主要改造源頭。10.ABCDE*解析：生物藥物的質(zhì)量控制涉及效價(jià)/活性（A）、純度（B）、穩(wěn)定性（C）、安全性（D）以及特定理化參數(shù)（如碳水化合物、宿主細(xì)胞蛋白殘留等）（E）。二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在橫線上。）1.代謝產(chǎn)物合成*解析：發(fā)酵工程利用微生物進(jìn)行有益物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，主要包括初級(jí)代謝產(chǎn)物（如有機(jī)酸、醇類(lèi)）和次級(jí)代謝產(chǎn)物（如抗生素、維生素、酶）的生產(chǎn)，或直接合成目標(biāo)蛋白質(zhì)等。2.誘變改良*解析：通過(guò)物理、化學(xué)或生物學(xué)方法（如誘變）創(chuàng)造變異，再通過(guò)篩選選擇優(yōu)良變異株，或直接利用基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行定向改良。3.水*解析：水是培養(yǎng)基中含量最多的組分，是微生物生命活動(dòng)和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)。4.攪拌通氣*解析：攪拌促進(jìn)培養(yǎng)基中物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)物、代謝物、氧氣）的混合和傳遞，通氣為好氧微生物提供必需的氧氣。5.高壓蒸汽滅菌滅菌*解析：高壓蒸汽滅菌是實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)發(fā)酵中最常用的滅菌方法。滅菌（如過(guò)濾除菌）用于對(duì)熱不穩(wěn)定的物質(zhì)或設(shè)備。6.純度產(chǎn)量*解析：下游加工的主要目的是去除雜質(zhì)，提高目標(biāo)產(chǎn)物的純度，并盡可能回收和提純目標(biāo)產(chǎn)物，從而提高最終產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。7.翻譯后修飾位點(diǎn)特異性修飾*解析：蛋白質(zhì)在體外合成后需要經(jīng)過(guò)一系列翻譯后修飾（如糖基化、磷酸化、乙?；龋┎拍塬@得完全的生物活性。位點(diǎn)特異性修飾指修飾發(fā)生在蛋白質(zhì)分子鏈上的特定氨基酸殘基上。8.細(xì)胞工廠*解析：通過(guò)基因工程等改造，使微生物、細(xì)胞或組織成為能夠高效、穩(wěn)定生產(chǎn)特定有用物質(zhì)的生物系統(tǒng)。9.動(dòng)植物細(xì)胞*解析：酶制劑很多是來(lái)源于動(dòng)植物體內(nèi)的，其生產(chǎn)發(fā)酵常采用動(dòng)植物細(xì)胞發(fā)酵，產(chǎn)物本身即是純酶，下游純化相對(duì)簡(jiǎn)單。10.智能化綠色化*解析：智能化指利用自動(dòng)化、傳感器、人工智能等技術(shù)優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程；綠色化指減少環(huán)境污染、提高資源利用率、使用可再生原料等。三、名詞解釋?zhuān)啃☆}3分，共15分。請(qǐng)給出下列名詞的準(zhǔn)確定義。）1.發(fā)酵工程：是一門(mén)綜合性的應(yīng)用科學(xué)，利用微生物（或動(dòng)植物細(xì)胞）的特定功能，在適宜的條件下，通過(guò)工程手段進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，以獲得有用物質(zhì)或達(dá)到特定目的的過(guò)程。2.細(xì)胞工廠：指通過(guò)基因工程、代謝工程等手段對(duì)微生物、動(dòng)植物細(xì)胞或組織進(jìn)行改造或優(yōu)化，使其能夠高效、穩(wěn)定地生產(chǎn)特定的有用物質(zhì)（如藥物、酶、化學(xué)品等）的生物系統(tǒng)。3.下游加工：指在生物反應(yīng)器（發(fā)酵罐）中完成目標(biāo)產(chǎn)物合成后，所進(jìn)行的所有分離、純化、濃縮、制劑等一系列操作，旨在獲得符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。4.固體發(fā)酵：指在固體基質(zhì)（如農(nóng)作物秸稈、糠麩、土壤等）上，利用微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)的發(fā)酵方式。有時(shí)也指將微生物固定在載體上進(jìn)行的發(fā)酵。5.代謝工程：是一門(mén)通過(guò)基因工程、蛋白質(zhì)工程等手段，對(duì)生物體的代謝途徑進(jìn)行修飾、改造或引入新的代謝途徑，以改變其代謝產(chǎn)物種類(lèi)和含量，滿足特定需求的工程技術(shù)。四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述抗生素發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵過(guò)程控制的主要參數(shù)及其調(diào)控意義。*解析：主要參數(shù)包括溫度、pH、溶氧、通氣量與攪拌速度、補(bǔ)料策略、泡沫控制等。溫度影響酶活性和代謝速率；pH影響酶活性、微生物生長(zhǎng)和代謝；溶氧是好氧發(fā)酵必需的；通氣攪拌保證氧氣供應(yīng)和混合；補(bǔ)料可延長(zhǎng)發(fā)酵周期或維持高水平產(chǎn)物；泡沫影響傳質(zhì)傳熱和操作。需根據(jù)不同菌種和產(chǎn)物優(yōu)化并維持穩(wěn)定。2.與大腸桿菌相比，使用酵母或哺乳動(dòng)物細(xì)胞作為重組蛋白藥物的生產(chǎn)宿主系統(tǒng)有何優(yōu)勢(shì)？*解析：酵母（特別是畢赤酵母）和哺乳動(dòng)物細(xì)胞能進(jìn)行真核生物的翻譯后修飾（如糖基化、磷酸化），使產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與功能更接近天然人源蛋白，提高藥效和穩(wěn)定性。哺乳動(dòng)物細(xì)胞能提供最接近人體的內(nèi)環(huán)境，表達(dá)產(chǎn)物生物活性最佳，尤其對(duì)于需要復(fù)雜修飾或信號(hào)肽的蛋白質(zhì)（如抗體）。它們通常不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)毒素等問(wèn)題。3.簡(jiǎn)述膜分離技術(shù)在生物藥物下游加工中的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)。*解析：膜分離技術(shù)利用具有選擇性分離功能的薄膜，在外力驅(qū)動(dòng)下（如壓力、濃度差、電勢(shì)差）實(shí)現(xiàn)混合物中不同組分的分離。在下游加工中廣泛應(yīng)用于細(xì)胞/菌體與培養(yǎng)液的分離（微濾、超濾）、蛋白質(zhì)濃縮、脫鹽、去除小分子雜質(zhì)、病毒去除等。優(yōu)點(diǎn)是分離過(guò)程溫和、無(wú)相變、效率高、可連續(xù)操作、易于自動(dòng)化控制。4.簡(jiǎn)述影響生物藥物穩(wěn)定性的主要因素。*解析：主要因素包括：物理因素（如溫度、光照、氧化、剪切力）；化學(xué)因素（如水分、pH、金屬離子、雜質(zhì)）；生物學(xué)因素（如酶促降解）。蛋白質(zhì)類(lèi)藥物的構(gòu)象變化、聚集、活性喪失等都屬于穩(wěn)定性問(wèn)題，受多種因素共同影響。五、論述題（每小題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問(wèn)題。）1.試述基因工程和代謝工程技術(shù)在改良生物藥物生產(chǎn)菌株中的應(yīng)用原理及主要策略。*解析：應(yīng)用原理是通過(guò)基因工程改變生物體的遺傳信息，通過(guò)代謝工程調(diào)整其代謝網(wǎng)絡(luò)，從而獲得高產(chǎn)、高效、穩(wěn)定生產(chǎn)目標(biāo)藥物的菌株。主要策略包括：①基因工程：通過(guò)克隆、敲除、過(guò)表達(dá)等手段修飾目標(biāo)基因或調(diào)控基因（如增強(qiáng)子、啟動(dòng)子），提高目標(biāo)產(chǎn)物合成量或改變產(chǎn)物性質(zhì)。利用抗性基因進(jìn)行篩選。②代謝工程：通過(guò)引入新的酶基因、敲除負(fù)反饋或競(jìng)爭(zhēng)性抑制的基因、改造或刪除非目標(biāo)代謝途徑，重新分配代謝流量，使更多碳源和能量流向目標(biāo)產(chǎn)物合成。構(gòu)建“代謝瓶頸”以限制非目標(biāo)產(chǎn)物生成。利用基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等手段篩選關(guān)鍵酶或調(diào)控因子。2.以一種你熟悉的生物藥物（如胰島素或乙肝疫苗）為例，簡(jiǎn)述其從菌種選育/構(gòu)建到最終產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)發(fā)酵工程流程。*解析：以重組人胰島素為例：①菌種構(gòu)建：將編碼人胰島素的基因（或其前體胰島素原的基因）克隆到表達(dá)載體（如質(zhì)粒）中，選擇合適的宿主系統(tǒng)（如大腸桿菌、酵母），構(gòu)建基因工程菌種。②發(fā)酵：在發(fā)酵罐中培養(yǎng)表達(dá)重組人胰島素的工程菌，優(yōu)化培養(yǎng)基組成和發(fā)酵條件（溫度