202X_202X学年高中生物第2章生物科学与工业第3节生物技术药物和疫苗的生产课件北师大版选修2

1、第3节生物技术药物和疫苗的生产1.举例说明生物技术药物的制备与应用。2.举例说明生物技术疫苗的生产原理与应用。一、生物技术药物1.生物技术药物:是指应用基因工程技术生产的蛋白质、多肽、酶、激素、生长因子及单克隆抗体等药物,主要用于疾病的预防、诊断和治疗。2.生物技术药物制备原理(1)生产原理:将目的基因在体外进行人工剪切并和载体DNA连接,然后引入受体细胞内,使转入的基因在细胞内高效表达,生产所需药物。(2)受体细胞微生物细胞:利用微生物生长条件简单、繁殖快的特点,大量生产所需药物。动植物细胞:如用来治疗贫血的促红细胞生成素就是利用体外培养动物细胞生产的。3.生物技术药物的应用:广泛用于糖尿病

2、、肝炎、贫血、巨人症、肿瘤等疾病的治疗。二、生物技术疫苗1.疫苗:是一类可以引起机体特异性免疫的预防性药物。2.种类:减毒疫苗、灭活疫苗和生物技术疫苗。3.生物技术疫苗:利用基因工程技术把抗原蛋白基因与载体结合导入受体细胞,通过受体细胞表达抗原蛋白,再通过提纯制成生物技术疫苗。1.基因工程药物与它的生产流程基因工程药物的生产是个复杂的系统工程,首先要进行的是必不可少的实验室的基础研究,主要包括:目的基因的发现、分离,将目的基因插入适当的载体,转入新的宿主菌,构建工程菌,并使目的基因在工程菌内进行复制和高效表达,建立、优化基因工程菌的培养和表达目的产物的分离纯化方法,完善和确定基因工程药物的制备

3、工艺。再通过适当扩大规模的中间实验,确定生产工艺、设备及工程设计后,才可能进行工业生产。工业生产过程主要包括工程菌的大量培养和目的基因表达产物的分离纯化,然后将获得的目的产物,经适当配制,制成药物。在这个过程中,每一个阶段都包含若干步骤,并且随基因来源、宿主种类、产物性质及其表达方式、研究和生产条件等不同而有较大变化。基因工程药物生产与传统意义上的药物生产有许多不同。它使用的是活细胞,产品又多是大分子的具有复杂结构和生理功能的蛋白质,因而基因表达、宿主菌生长、产品精制、产品质量和药效等,都可能因为原料、生产工艺、条件,甚至环境等生产过程中的每一步变化受到影响。因此,严格控制生产过程中的每一步操

4、作和进行严格的检测,确保产品质量的安全有效是基因工程药物生产中必不可少的。利用基因工程不仅可以将目的基因转移到大肠杆菌、酵母菌等微生物中,现在还可以将目的基因转移到动物和植物细胞,利用动植物细胞培养,或转基因动物或植物直接生产基因工程药物。但是与利用基因工程菌生产药物的产业相比,利用转基因动植物细胞和转基因动植物生产药物还有较大的差距。2.基因工程疫苗和核酸疫苗(1)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入适当的宿主,进行表达,获得的表达产物作为免疫原使用,这称为基因工程疫苗。比如,国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。现在人们几乎

5、可以利用基因工程表达任何具有免疫原性的蛋白质或多肽,用来制备基因工程疫苗。还可以将具有免疫原性的多肽与载体偶联,以便增加其免疫原性。由于多肽疫苗具有有效的特异性免疫应答,避免了可能的危害作用。(2)核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗,是近年备受人们关注的新型疫苗。它是由编码能够引起保护性免疫反应的病原体抗原的基因片段和载体构建而成,然后导入人体进行表达,产生抗原,引起免疫反应。与其他疫苗相比,它的优点是:制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。免疫应答全面。可引起细胞免疫和体液免疫。单次接种可诱导长期或终身免疫。生产迅速简便,成本低。制备的疫苗不需要冷藏,易于保存和

6、运输。可以将具有不同抗原性的疫苗联合接种,有利于制成联合疫苗。核酸疫苗能够完善婴儿的抗体应答,促进细胞内抗原的清除,防止母体抗体介导的抑制。题型一题型二疫苗的生产与应用【例1】 (多选)利用基因工程获得疫苗与传统疫苗相比,优点包括()A.不易发生毒力回复 B.安全性强C.遗传特性稳定D.便于大量生产解析:利用基因工程可以删除细菌和病毒中抗原物质的基因或基因片段,获得减毒更彻底、遗传特性更稳定、不易发生毒力回复、安全性强的疫苗。答案:ABCD反思领悟:基因工程疫苗具有减毒更彻底、遗传特性更稳定、不易发生毒力回复、易大量生产、成本低的优点。题型一题型二生物技术药物的生产【例2】 上海医学遗传研究所

7、成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法,使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。转基因动物是指() A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物解析:转基因动物的体细胞中含有通过基因技术获得的外源基因。这种外源基因在细胞内转接成功后,就会随着细胞的复制而增殖,而且会在受体生物细胞中得以表达。答案:B1干扰素是治疗癌症的重要药物,传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取,每300 L血液中只能提取出1 mg干扰素,所以价格昂贵。某生物制品公司用如下图所示方法生产干扰素。从上述方式中可以看出

8、该公司生产干扰素运用的方法是()A.个体间的杂交B.基因工程C.细胞融合D.器官移植解析:由图可以看出,此方法属于转基因技术,即将人的淋巴细胞中控制合成干扰素的基因取出后与细菌质粒结合,转移到酵母菌体内,产生干扰素。答案:B2用基因工程生产胰岛素的主要原因是()A.工艺简单,容易操作B.生产量大,价格较低C.所生产的胰岛素可以口服D.所生产的胰岛素疗效大大提高解析:胰岛素是治疗糖尿病的有效药物,过去从猪、牛等的胰脏中提取,产量低、价格高。用基因工程的方法可大量生产胰岛素,成本随之下降、价格也低。答案:B3欲使目的基因迅速表达基因药物,最好将目的基因导入哪类细胞?()A.植物B.细菌或真菌C.动物D.病毒解析:细菌或真菌繁殖快,可使外源基因迅速表达。病毒无独立生存繁殖的能力。动植物繁殖周期长,目的基因不能迅速表达。答案:B4将乙肝抗原