2013人教版选修二33《生物技术药物与疫苗》ppt课件

第3节 生物技术药物与疫苗 课程标准 举例说明生物工程技术药物和疫苗的生产原理。 课标解读 1简简述生物技术药术药 物的概念。 2举举例说说明基因工程药药物、细细胞工程药药物的生产产原理和意 义义。 3举举例说说明生物技术术疫苗的生产产原理和意义义。 4进进一步体验验科学技术术是一个不断发发展的过过程及理解科学 、 技术术、社会三者间间的关系。 一般是指利用_技术术或其他_生产产的药药物。 包括_工程药药物、酶工程药药物、发发酵工程药药物、 _ 工程药药物等。 生物技术药术药 物 1概念 2种类类 DNA重组组生物技术术 基因 细细胞 基因工程药物 (1)生产过程：获得_构建_工程 菌大规模培养产物_除菌过滤半成品 检测成品加工成品检测。 (2)最主要的环节：_。 (3)特点：_地生产各种高质量、低成本的药品。 细胞工程药物 (1)植物细细胞培养制取药药物的生产过产过 程：植物细细胞株 _培养_培养_细细胞提取_ 产产物药药物制剂剂。 3 4 目的基因基因工程菌 分离纯纯化 构建基因工程菌 高效率 固体 液体悬悬浮收集纯纯化 (2)应应用：细细胞培养生产药产药 用植物如人参、甘草、_、 黄连连、银银杏、紫草和长长春花等。通过动过动 物细细胞培养生产产如 _疫苗、狂犬病疫苗、_疫苗等疫苗，以及干 扰扰素、白细细胞介素、肿肿瘤坏死因子等药药物。 基因工程药药物的化学成分是什么？ 提示 蛋白质。 思维维激活 红红豆杉 乙肝脊髓灰质质炎 基因工程药物 (1)基因、转基因与基因工程药物 人类的所有疾病几乎都与基因有关，因此，早在“人类基 因组”计划还未付诸实现的时候，科学家们就已经在研制 基因工程药物了。他们把通过克隆取得的外源目的基因( 一般是人的DNA)，整合到动物受精卵的染色体内，使之 在动物体内得到表达并能稳定地遗传给后代，这种含有外 源基因的动物就叫做转基因动物。一头转基因动物就是一 座天然基因药物制造厂。利用转基因动物来生产基因药物 是一种全新的生产模式，与传统的制药技术相比具有无可 比拟的优越性。 1 (2)基因工程药药物生产产的大致过过程 获获得目的基因构建基因工程菌工程菌大规规模培养 产产物分离纯纯化除菌过滤过滤 半成品检测检测 成 品加工成品检测检测 。 (3)传统传统 生产产技术术与基因工程药药物生产产技术术的比较较 使用传统传统 技术术，从动动物脏脏器提取这这些物质质因含量太低 、成本太高，使其应应用受到限制；此外，在提取过过程中 还还可能造成药药物被病毒感染，制成的药药物会对对病人产产生 严严重后果；作为为非人源蛋白质质，长长期使用会产产生免疫反 应应等。 用基因工程可直接使用来源于人的基因生产药产药 物，可以从根 本上解决上述问题问题 。其最大的好处处是：不仅仅可以大量生产过产过 去难难以获获得的来源于人的各种生理活性的蛋白质质和多肽药肽药 物 ，为临为临 床应应用提供保证证，还还可以深入研究它们们的生理、生化 特性和结结构，从而扩扩大这这些物质质的应应用范围围，发现发现 和挖掘出 更多的生理活性物质质。通过过基因工程对对基因进进行改造，可以 生产产出性能更加优优良的药药物。 基因工程药药物生产产与传统传统 意义义上的药药物生产产有许许多不同， 它使用的是活细细胞，产产品又多是大分子的具有复杂结杂结 构和生 理功能的蛋白质质，因而基因表达、宿主菌生长长、产产品精制、 产产品质质量和药药效等，都可能因为为原料、生产产工艺艺、条件，甚 至环环境等生产过产过 程的每一步的变变化而受到影响。因此，严严格 控制生产过产过 程的每一步和进进行严严格的检测检测 ，确保产产品质质量和 安全有效是基因工程药药物生产产中必不可少的。 细胞工程药物 主要是利用细胞工程技术来生产的药物。 (1)细胞工程药物解决了传统动植物药物生产与生物资源保 护的矛盾。 传统动植物药物的特点：高效、低毒、副作用少。 传统动植物药物生产的不足：这些药物有许多是来自珍 稀濒危动植物，随着这些药物的需求量日益增大，人们对 野生生物资源进行大规模猎取、采集和开发，导致了生态 环境和物种资源的破坏。 细胞工程解决了传统动植物药物生产的不足。 2 (2)植物细细胞培养制取药药物 制取药药物的流程 植物细细胞株固体培养液体悬悬浮培养收集细细 胞提取纯纯化产产物药药物制剂剂 植物细细胞培养的应应用 一是许许多药药用植物(人参、甘草、红红豆杉、黄连连、银银杏、 紫草和长长春花等)的细细胞培养均获获得成功；二是利用红红豆 杉细细胞培养生产产抗癌药药物紫杉醇，利用紫草细细胞培养生 产产紫草素。 下列关于基因工程药药物的叙述中，不正确的是 ( )。 A基因工程药药物的优优点是质质量高、成本低 B基因工程药药物解决了受原料来源的限制 C基因工程药药物的关键环节键环节 是构建工程菌 D基因工程药药物毒性高、副作用大 解析 考查基因工程药物的生产及特点。 答案 D 【巩固1】 1疫苗是一种特殊的_，它_用于治疗疗疾病，而是 用于_疾病。 2DNA疫苗又称_，在某些肿肿瘤艾滋病和肝炎的 _上可以发挥发挥 独特的作用。 生物技术术疫苗 药药物 不是 预预防 核酸疫苗 预预防 传统疫苗与新型疫苗 用于预防疾病的疫苗有细菌性疫苗、病毒性疫苗和类毒素 疫苗。从疫苗的生产技术来说，疫苗分为传统疫苗和新型 疫苗两大类。 (1)传统疫苗 传统疫苗包括灭活疫苗、减毒疫苗和亚单位疫苗。灭活疫 苗是用致病的微生物或其代谢产物，接种到动物、鸡胚、 组织或细胞培养物中，经生长繁殖后，用化学(丙酮、甲 醛、酚等)或物理(加热、紫外线照射)等方法将病原体杀死 而获得的疫苗，因此，又称为“死”疫苗。减毒疫苗是通过 适当方法，以降低毒性或无毒的全病原体为抗原的疫苗。 而用天然微生物的某些成分的亚单位作为疫苗的，称为亚 单位疫苗。 1 (2)新型疫苗 新型疫苗主要包括基因工程疫苗和核酸疫苗。基因工程疫苗包 括基因亚单亚单 位疫苗、基因工程载载体疫苗、基因缺失活疫苗、 合成肽肽疫苗和抗独特型抗体疫苗。核酸疫苗包括DNA疫苗和 RNA疫苗。根据它们们的基本特征，也可分为为活疫苗和灭灭活疫 苗两大类类。 新型疫苗的优越性 传统传统 疫苗，不论论是灭灭活疫苗还还是减毒疫苗，在生产过产过 程中， 必须须大量培养病原体，即致病的病菌和病毒。尽管现现代的生 产产技术术、设备设备 和管理已经经达到相当高的水平，人们们依然还还是 担心病原体的泄漏和对环对环 境的污污染，从而引起疾病的发发生和 传传播。减毒的病原体毕毕竟还还是有一定的毒性，还还存在恢复突 变变的问题问题 。如果控制不好，生产产的疫苗可能具有一定毒性， 会对对人产产生伤伤害。而灭灭活疫苗生产产使用的是高毒性的病原体 ，一旦泄漏，或灭灭活不彻彻底，对环对环 境和人会产产生很大的伤伤害 。因此，传统传统 疫苗的生产产和产产品质质量都存在一定的风险风险 。 2 另外，传统传统 疫苗的制剂组剂组 成比较较复杂杂，制剂剂中不仅仅含有抗原， 还还可能含有少量的在培养过过程中产产生的一些物质质，以及培养基 的组组分等，这这些物质质都可能对对人产产生一定的影响。为为了解决这这 些问题问题 ，就需要通过过抗原纯纯化，制备纯备纯 化组组分疫苗(如肺炎球菌 夹夹膜的糖疫苗)和亚单亚单 位疫苗(如乙型肝炎表面抗原单单位疫苗，霍 乱毒素B单单位疫苗)，去除病原体中的有害成分，使其安全有效。 新型疫苗主要包括基因工程疫苗和核酸疫苗。 利用基因工程将病原体的某个抗原基因或某几个抗原基因转转入适 当的宿主，进进行表达，获获得的表达产产物作为为抗原使用，这这称为为 基因工程疫苗。比如，国际际上大多数国家都使用基因工程乙型肝 炎疫苗代替血源疫苗，它可以避免血源疫苗的潜在危险险。现现在人 们们几乎可以利用基因工程表达任何具有免疫原性的蛋白质质或多 肽肽， 用来制备备基因工程疫苗。还还可以将具有免疫原性的多肽肽与载载体 偶联联，以便增加其免疫原性。由于多肽肽疫苗具有有效的特异性 免疫应应答，避免了可能的危害作用。 核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗，是近年备备受人们们关注的新 型疫苗。它是由编码编码 能够够引起保护护性免疫反应应的病原体抗原的 基因片段和载载体构建而成，然后导导入人体进进行表达，产产生抗原 ，引起免疫反应应。与其他疫苗相比，它的优优点是：制备备的疫 苗具有天然抗原形式，没有病原体在体内复制和复制后致病的 问题问题 ，也不存在恢复突变变和毒力返祖问题问题 。免疫应应答全面。 可引起细细胞免疫和体液免疫，也能诱导细诱导细 胞毒性T淋巴细细胞， 从而预预防细细胞内感染性疾病。单单次接种可诱导长诱导长 期或终终身免 疫。生产产迅速简简便，成本低。制备备的疫苗不需要冷 藏，易于保存和运输输。可以将具有不同抗原性的疫苗联联 合接种，有利于制成联联合疫苗。核酸疫苗能够够完善婴婴 儿的抗体应应答，促进细进细 胞内抗原的清除，防止母体抗体 介导导的抑制。但是，DNA疫苗也存在许许多问题问题 ，比如， a.刺激机体免疫反应应的能力比较较弱；b.目的基因往往表达 水平不高；c.在体内抗原蛋白的表达能够够持续续多久还还不清 楚；d.导导入人体的外源DNA有整合的危险险，且整合的位点 难难以控制，有可能诱发诱发 基因突变变；还还可能引起免疫系统统 自身紊乱。因此，对对核酸疫苗需要进进行深入研究，对对其 安全性和长长效性进进行观观察，全面权权衡核酸疫苗的利弊。 下列不属于新型疫苗的是 ( )。 ADNA疫苗 B基因工程疫苗 C亚单亚单 位疫苗 DRNA疫苗 答案 C 【巩固2】 以下不是用基因工程方法生产产的药药物是 ( )。 A干扰扰素 B白细细胞介素 C紫杉醇 D乙肝疫苗 思维导图维导图 ： 【例1】 示例一 基因工程药药物 深度剖析 基因工程药物主要有细胞因子、抗体、疫苗、激 素等。如白细胞介素2、干扰素、乙肝疫苗等，是利用 基因工程技术将外源基因导入细菌，使其高效表达得到的 。紫杉醇是应用植物细胞培养的方法制取的药物，属于细 胞工程药物。 答案 C 方法技巧 基因工程药物就是利用转基因技术将外源基因导 入受体细胞并高效表达的产物。而基因表达的产物是蛋白 质，故可逐项分析各药物的成分而得以解答。 疫苗与人类类的身体健康关系密切。下列有关疫苗的叙 述不正确的是 ( )。 A疫苗不是用于治疗疗疾病，而是用于预预防疾病 B疫苗能刺激人体，使人产产生相应应的抗体 C疫苗可通过过注射或口服进进入人体 D人类类通过过接种牛痘疫苗消灭灭了脊髓灰质质炎 思维导图维导图 ： 【例2】 示例二 生物技术术疫苗 深度剖析 疫苗是经过处理的病原微生物，它可以通过口服或 注射进入人体，可以在人体不患病的情况下激活其免疫系统 ，产生相应的抗体，通过抗体控制和消灭进入人体的某些病 原体，从而达到预防疾病的目的，故A、B、C项均正确。人 类接种牛痘疫苗，身体内会产生抵抗天花病毒的抗体，要预 防脊髓灰质炎，需要使用脊髓灰质炎疫苗，故D项错误。 答案 D 反思感悟 疫苗是经过减毒或灭毒的病原微生物，在免疫学上 属于抗原。机体接种某种疫苗，机体内则可产生相应的抗体 和记忆细胞等，从而起到预防该种病原微生物的作用。 下列关于生物技术术的叙述中，错误错误 的是 ( )。 A生物技术术也称生物工程 B生物技术术包括基因工程、细细胞工程、发发酵工程和酶工程 C生物技术术就是将活的生物体、生命体系或生命过过程进进行 产业产业 化的过过程 D生物技术术只能应应用于生物技术药术药 物的生产产 解析 生物技术是一种综合技术，涉及生物化学、分子生物 学、微生物学、遗传学及工程技术。其应用范围很广泛，除 了应用于生物技术药物生产外，在育种、食品工业、医学领 域等许多方面均有广阔的应用前景。 答案 D 1. 下列有关基因工程技术术的应应用中，对对人类类不利的是 ( ) 。 A制造“工程菌”用于药药品生产产 B创创造“超级级菌”分解石油、DDT C基因工程药药物的使用，使细细菌的进进化速度加快，产产生耐 药药性 D导导入外源基因替换换缺陷基因 解析 变异是不定向的，且一般是有害的。 答案 C 2 下列关于基因工程药药物的说说法，正确的是( )。 A基因工程药药物的生产过产过 程中，最主要的环节环节 是工程菌 大规规模培养 B构建工程菌时时需要将人的全部基因导导入受体细细胞 C工程菌大规规模培养时时可以在任意条件下进进行 D将目的基因导导入受体细细胞后，需要做目的基因的检测检测 和表达，才能确保最后成功 解析 基因工程药物生产的关键环节是构建工程菌；导入 的是目的基因，而不是生物的全部基因。工程菌培养时需 要适宜的温度、pH、O2含量。 答案 D 3 下列关于细细胞工程药药物的说说法，不正确的是 ( )。 A利用植物细细胞培养技术术可生产产植物药药物 B解决了传统动传统动 植物药药物的采集、猎猎取对对生态环态环 境和 物 种资资源的破坏 C动动物细细胞比大肠肠杆菌更适合产产生人及高等动动物的基因 表达产产物 D动动物细细胞工程目前只用于药药物生产产 解析 动物细胞工程能应用于许多方面。 答案 D 4 (多选)下列属于新型疫苗的是 ( )。 A灭灭活疫苗 B亚单亚单 位疫苗 C抗独特型抗体疫苗 DDNA疫苗 解析 灭灭活疫苗、亚单亚单 位疫苗为传统为传统 疫苗，抗独特型抗 体疫苗为为基因工程疫苗，DNA疫苗为为核酸疫苗。 答案 CD 5 既是现现在世界各国生物技术术研究开发发方面的重点，又是 生物技术术中发发展最快、最活跃跃和最为为成熟的领领域是 ( )。 A生物技术药术药 物和疫苗的研究和生产产 B基因诊诊断和基因治疗疗 C克隆和胚胎分割 D设设施农业农业 解析 目前生物技术中发展最快、最活跃、最成熟的领域 是生物技术药物和疫