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1、-1- 第3 3节 生物技术药物与疫苗 -2- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1.简述生物技术药物的概念。 2.举例说明基因工程药物、细胞工程药物的生产原理和意义。 3.举例说明生物技术疫苗的生产原理和意义。 4.进一步体验科学技术是一个不断发展的过程及理解科学、技 术、社会三者间的关系。 -3- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUIT
2、ANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二 一、生物技术药物 1.概念 生物技术药物一般是指利用DNA重组技术或其他生物技术生产 的药物。 2.种类 生物技术药物包括基因工程药物、酶工程药物、发酵工程药物、 细胞工程药物等。 3.基因工程药物 (1)生产过程:获得目的基因构建基因工程菌工程菌大规模培 养产物分离纯化除菌过滤半成品检测成品加工成品检测。 (2)最主要的环节:构建基因工程菌。 (3)特点:高效率地生产各种高质量、低成本的药品。 -4- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN
3、JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二 4.细胞工程药物 (1)植物细胞培养制取药物的生产过程:植物细胞株固体培养 液体悬浮培养收集细胞提取纯化产物药物制剂。 (2)应用:许多药用植物如人参、甘草、红豆杉、黄连、银杏、紫 草和长春花等的细胞培养均获得成功;通过动物细胞培养生产如乙 肝疫苗、狂犬病疫苗、脊髓灰质炎疫苗等疫苗,以及干扰素、白细 胞介素、肿瘤坏死因子等药物。 -5- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITAN
4、GYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二 二、生物技术疫苗 1.概念 生物技术疫苗主要是指基因工程疫苗。 2.种类 (1)减毒活疫苗:利用基因工程删除细菌和病毒中抗原物质的基因 或基因片段而获得的疫苗。 (2)基因工程疫苗:利用基因工程技术,将病原体的某个或某几个 抗原基因转入适当的宿主细胞进行表达,获得的表达产物可以作为 疫苗使用。 (3)DNA疫苗:是将致病微生物中能够编码引起机体免疫反应的 抗原基因与适当的载体结合,通过基因工程方法导入宿主细胞,通 过宿主细胞表达出抗原,引起机体免疫应答,从而达到预防和治疗 疾病的目的。
5、-6- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 一、基因工程药物与它的生产流程 作为生物技术核心的基因工程,其作用之一是生产用于治疗的基 因工程药物。虽然将一些来源于人的生理活性物质作为药物已经 有许多年,但是许多在疾病诊断、预防和治疗中有着重要价值的人 源生理活性物质,如激素、细胞因子、神经多肽、调节蛋白、酶类、 凝血因子等人体活性多肽,由于材料来源困难或制造技术问题而无 法生产。使用传统技术从动物脏器提取这
6、些物质也因含量太低、 成本太高,使其应用受到限制;此外,在提取过程中还可能造成药物 被病毒感染,使制成的药物对病人产生严重后果。而一些非人源蛋 白质,长期使用会产生免疫反应等。 -7- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 用基因工程可直接使用来源于人的基因生产药物,可以从根本上 解决上述问题。其最大的好处是不仅可以大量生产过去难以获得 的来源于人的各种生理活性的蛋白质和多肽药物,为临床应用提供 保证,还可以
7、进一步深入研究它们的生理、生化和结构,从而扩大 这些物质的应用范围,发现和挖掘出更多的生理活性物质。通过对 基因进行改造,利用基因工程可以生产性能更加优良的药物。 -8- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 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
8、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。 -9- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TO
9、UXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 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的每一步 的变化受到影响。因此,严格控制生产过程的每一步和进行严格的 检测,确保产品质量和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像大肠杆菌、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
10、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。 -10- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 二、细胞工程药物 1.植物细胞培养制取药物 植物细胞在代谢过程中,能够产生一些有机化合物,如人参皂甙(人 参)、奎宁(金鸡纳),它们可以做药物。生物学家发现,植物细胞在液 体培养基上的分裂速度比在固体培养基上的要快得多。这种植物细 胞培养的方法大致是:选质地松软的
11、愈伤组织放入液体培养基中,经 过一系列复杂的处理,使愈伤组织块上的细胞相互分离,制成单细胞 的悬浮培养物,然后将悬浮培养物放在发酵罐内进行培养,在适宜的 温度、pH等条件下,通入氧气,植物细胞就开始进行有丝分裂。人们 通过这种方法大规模培养植物细胞,从中提取所需的物质。 植物细胞培养制取药物的流程如下: 植物细胞株固体培养液体悬浮培养收集细胞提取纯化产 物药物制剂 -11- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二
12、三 2.动物细胞培养制取药物 (1)动物细胞培养的主要步骤 取动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织剪碎成小薄片。 加入适宜浓度的胰蛋白酶处理,使细胞分散成单个细胞。 用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬浮液,再将细胞悬浮液 放入培养瓶中,置于适宜环境中进行原代培养,并适时进行传代培养。 (2)图示 -12- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 三、新型疫苗 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
13、将病原体的某个抗原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。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。 -13- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例
14、透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 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,它的优点表现在以下几个方面: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,也不存在恢复突变和毒力回复问题;免疫应答全面,可引起 细胞免疫和体液免疫,也能诱导细胞毒性T淋巴细胞,从而预防细胞 内感染性疾病;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,易于保存和运输;可以将 具有不同抗原
15、性的疫苗联合接种,有利于制成联合疫苗; -14- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一二三 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。但是DNA疫苗也存在许多问题,比 如:刺激机体免疫反应的能力比较弱;目的基因往往表达水平 不高;在体内抗原蛋白的表达能够持续多久还不清楚;导入人 体的外源DNA有整合的危险,且整合的位点难以控制,有可能诱发 基因突变,还可能引起免疫系统自身紊乱
16、。因此,对核酸疫苗需要 进行深入研究,对其安全性和长效性进行观察,全面权衡核酸疫苗 的利弊。 -15- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 【例1】 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该公司生产干扰素运用的方法是( ) A.个体
17、间的杂交 B.基因工程 C.细胞融合D.器官移植 -16- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 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:B -17- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练
18、DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 【例2】 下列哪种药物不是用基因工程方法生产的? ( ) A.干扰素B.白细胞介素 C.紫杉醇D.乙肝疫苗 解析: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 -18- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI T
19、OUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 题型一题型二题型三 【例3】 利用基因工程获得的疫苗与传统疫苗相比,其优点包括( ) 不易发生毒力回复 安全性强 遗传特性稳定 便于 大量生产 A.B. C.D. 解析:利用基因工程可以去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:D -19- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 12
20、34 1.用基因工程生产胰岛素的主要优点是( ) 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 本较低,价格也低。 答案:B -20- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 2.工程菌是指( ) A.用物理或化学方法诱发菌类自身
21、某些基因得到高效表达的菌类 细胞株系 B.使同种不同株系的菌类杂交,得到的新细胞株系 C.用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 D.从自然界中选取的能迅速增殖的菌类 答案:C -21- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 3.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,不能使目的基因迅速表达。 答案:B -22- 第3节 生物技术药物与疫苗ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 SUITANGYANLIAN 随堂演练 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1234 4.动物细胞培养获得脊髓灰质炎疫苗是利用( ) A.病毒在细胞培养过程中繁殖快 B.病毒在细胞培养过程中为细胞提供生长因子 C.病毒必须寄生在活细胞内才能繁殖 D.病毒与动物细胞互利共生 答案:C