1、第3節(jié) 生物技術(shù)藥物與疫苗,課程標準舉例說明生物工程技術(shù)藥物和疫苗的生產(chǎn)原理。課標解讀1．簡述生物技術(shù)藥物的概念。2．舉例說明基因工程藥物、細胞工程藥物的生產(chǎn)原理和意 義。3．舉例說明生物技術(shù)疫苗的生產(chǎn)原理和意義。4．進一步體驗科學(xué)技術(shù)是一個不斷發(fā)展的過程及理解科學(xué)、 技術(shù)、社會三者間的關(guān)系。,一般是指利用________技術(shù)或其他_________生產(chǎn)的藥物。包括_____工程藥物、酶

2、工程藥物、發(fā)酵工程藥物、 _____工程藥物等。,生物技術(shù)藥物,1．概念,2．種類,DNA重組,生物技術(shù),基因,細胞,基因工程藥物(1)生產(chǎn)過程：獲得_________―→構(gòu)建___________―→工程菌大規(guī)模培養(yǎng)―→產(chǎn)物_________―→除菌過濾―→半成品檢測―→成品加工―→成品檢測。(2)最主要的環(huán)節(jié)：______________。(3)特點：_______地生產(chǎn)各種高質(zhì)量、低成本的藥品。細胞工程藥物(1)植物細胞

3、培養(yǎng)制取藥物的生產(chǎn)過程：植物細胞株―→____培養(yǎng)―→________培養(yǎng)―→____細胞―→提取____產(chǎn)物―→藥物制劑。,3．,4．,目的基因,基因工程菌,分離純化,構(gòu)建基因工程菌,高效率,固體,液體懸浮,收集,純化,(2)應(yīng)用：細胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥用植物如人參、甘草、_______、黃連、銀杏、紫草和長春花等。通過動物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)如_____疫苗、狂犬病疫苗、___________疫苗等疫苗，以及干擾素、白細胞介素、腫瘤壞死因子等藥物。

4、 基因工程藥物的化學(xué)成分是什么？提示　蛋白質(zhì)。,[思維激活],紅豆杉,乙肝,脊髓灰質(zhì)炎,基因工程藥物(1)基因、轉(zhuǎn)基因與基因工程藥物人類的所有疾病幾乎都與基因有關(guān)，因此，早在“人類基因組”計劃還未付諸實現(xiàn)的時候，科學(xué)家們就已經(jīng)在研制基因工程藥物了。他們把通過克隆取得的外源目的基因(一般是人的DNA)，整合到動物受精卵的染色體內(nèi)，使之在動物體內(nèi)得到表達并能穩(wěn)定地遺傳給后代，這種含有外源基因的動物就叫做轉(zhuǎn)基因動物。一頭

5、轉(zhuǎn)基因動物就是一座天然基因藥物制造廠。利用轉(zhuǎn)基因動物來生產(chǎn)基因藥物是一種全新的生產(chǎn)模式，與傳統(tǒng)的制藥技術(shù)相比具有無可比擬的優(yōu)越性。,1．,(2)基因工程藥物生產(chǎn)的大致過程獲得目的基因―→構(gòu)建基因工程菌―→工程菌大規(guī)模培養(yǎng)―→產(chǎn)物分離純化―→除菌過濾―→半成品檢測―→成品加工―→成品檢測。(3)傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)與基因工程藥物生產(chǎn)技術(shù)的比較①使用傳統(tǒng)技術(shù)，從動物臟器提取這些物質(zhì)因含量太低、成本太高，使其應(yīng)用受到限制；此外，在提取過程中還可

6、能造成藥物被病毒感染，制成的藥物會對病人產(chǎn)生嚴重后果；作為非人源蛋白質(zhì)，長期使用會產(chǎn)生免疫反應(yīng)等。,②用基因工程可直接使用來源于人的基因生產(chǎn)藥物，可以從根本上解決上述問題。其最大的好處是：不僅可以大量生產(chǎn)過去難以獲得的來源于人的各種生理活性的蛋白質(zhì)和多肽藥物，為臨床應(yīng)用提供保證，還可以深入研究它們的生理、生化特性和結(jié)構(gòu)，從而擴大這些物質(zhì)的應(yīng)用范圍，發(fā)現(xiàn)和挖掘出更多的生理活性物質(zhì)。通過基因工程對基因進行改造，可以生產(chǎn)出性能更加優(yōu)良的藥物。

7、③基因工程藥物生產(chǎn)與傳統(tǒng)意義上的藥物生產(chǎn)有許多不同，它使用的是活細胞，產(chǎn)品又多是大分子的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì)，因而基因表達、宿主菌生長、產(chǎn)品精制、產(chǎn)品質(zhì)量和藥效等，都可能因為原料、生產(chǎn)工藝、條件，甚至環(huán)境等生產(chǎn)過程的每一步的變化而受到影響。因此，嚴格控制生產(chǎn)過程的每一步和進行嚴格的檢測，確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全有效是基因工程藥物生產(chǎn)中必不可少的。,細胞工程藥物主要是利用細胞工程技術(shù)來生產(chǎn)的藥物。(1)細胞工程藥物解決了傳統(tǒng)動植

8、物藥物生產(chǎn)與生物資源保護的矛盾。①傳統(tǒng)動植物藥物的特點：高效、低毒、副作用少。②傳統(tǒng)動植物藥物生產(chǎn)的不足：這些藥物有許多是來自珍稀瀕危動植物，隨著這些藥物的需求量日益增大，人們對野生生物資源進行大規(guī)模獵取、采集和開發(fā)，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境和物種資源的破壞。③細胞工程解決了傳統(tǒng)動植物藥物生產(chǎn)的不足。,2．,(2)植物細胞培養(yǎng)制取藥物①制取藥物的流程植物細胞株―→固體培養(yǎng)―→液體懸浮培養(yǎng)―→收集細胞―→提取純化產(chǎn)物―→藥物制劑②植物細

9、胞培養(yǎng)的應(yīng)用一是許多藥用植物(人參、甘草、紅豆杉、黃連、銀杏、紫草和長春花等)的細胞培養(yǎng)均獲得成功；二是利用紅豆杉細胞培養(yǎng)生產(chǎn)抗癌藥物紫杉醇，利用紫草細胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫草素。,下列關(guān)于基因工程藥物的敘述中，不正確的是 (　　)。A．基因工程藥物的優(yōu)點是質(zhì)量高、成本低B．基因工程藥物解決了受原料來源的限制C．基因工程藥物的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是構(gòu)建工程菌D．基因工程藥物毒性高、副作用大解析　考查基因工程藥物的生產(chǎn)及特點。答

10、案　D,【鞏固1】,1．疫苗是一種特殊的_____，它____用于治療疾病，而是 用于_____疾病。2．DNA疫苗又稱_________，在某些腫瘤艾滋病和肝炎的 _____上可以發(fā)揮獨特的作用。,生物技術(shù)疫苗,藥物,不是,預(yù)防,核酸疫苗,預(yù)防,傳統(tǒng)疫苗與新型疫苗用于預(yù)防疾病的疫苗有細菌性疫苗、病毒性疫苗和類毒素疫苗。從疫苗的生產(chǎn)技術(shù)來說，疫苗分為傳統(tǒng)疫苗和新型疫苗兩大類。(1)傳統(tǒng)疫苗傳統(tǒng)疫苗包括滅活

11、疫苗、減毒疫苗和亞單位疫苗。滅活疫苗是用致病的微生物或其代謝產(chǎn)物，接種到動物、雞胚、組織或細胞培養(yǎng)物中，經(jīng)生長繁殖后，用化學(xué)(丙酮、甲醛、酚等)或物理(加熱、紫外線照射)等方法將病原體殺死而獲得的疫苗，因此，又稱為“死”疫苗。減毒疫苗是通過適當方法，以降低毒性或無毒的全病原體為抗原的疫苗。而用天然微生物的某些成分的亞單位作為疫苗的，稱為亞單位疫苗。,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?；蚬こ桃呙绨ɑ騺唵挝?/p>

12、疫苗、基因工程載體疫苗、基因缺失活疫苗、合成肽疫苗和抗獨特型抗體疫苗。核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗。根據(jù)它們的基本特征，也可分為活疫苗和滅活疫苗兩大類。新型疫苗的優(yōu)越性傳統(tǒng)疫苗，不論是滅活疫苗還是減毒疫苗，在生產(chǎn)過程中，必須大量培養(yǎng)病原體，即致病的病菌和病毒。盡管現(xiàn)代的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備和管理已經(jīng)達到相當高的水平，人們依然還是擔心病原體的泄漏和對環(huán)境的污染，從而引起疾病的發(fā)生和傳播。減毒的病原體畢竟還是有一定的毒性，還存在恢復(fù)突變

13、的問題。如果控制不好，生產(chǎn)的疫苗可能具有一定毒性，會對人產(chǎn)生傷害。而滅活疫苗生產(chǎn)使用的是高毒性的病原體，一旦泄漏，或滅活不徹底，對環(huán)境和人會產(chǎn)生很大的傷害。因此，傳統(tǒng)疫苗的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量都存在一定的風險。,2．,另外，傳統(tǒng)疫苗的制劑組成比較復(fù)雜，制劑中不僅含有抗原，還可能含有少量的在培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的一些物質(zhì)，以及培養(yǎng)基的組分等，這些物質(zhì)都可能對人產(chǎn)生一定的影響。為了解決這些問題，就需要通過抗原純化，制備純化組分疫苗(如肺炎球菌夾膜的糖疫

14、苗)和亞單位疫苗(如乙型肝炎表面抗原單位疫苗，霍亂毒素B單位疫苗)，去除病原體中的有害成分，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。利用基因工程將病原體的某個抗原基因或某幾個抗原基因轉(zhuǎn)入適當?shù)乃拗?，進行表達，獲得的表達產(chǎn)物作為抗原使用，這稱為基因工程疫苗。比如，國際上大多數(shù)國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潛在危險。現(xiàn)在人們幾乎可以利用基因工程表達任何具有免疫原性的蛋白質(zhì)或多肽，,用來制備

15、基因工程疫苗。還可以將具有免疫原性的多肽與載體偶聯(lián)，以便增加其免疫原性。由于多肽疫苗具有有效的特異性免疫應(yīng)答，避免了可能的危害作用。核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗，是近年備受人們關(guān)注的新型疫苗。它是由編碼能夠引起保護性免疫反應(yīng)的病原體抗原的基因片段和載體構(gòu)建而成，然后導(dǎo)入人體進行表達，產(chǎn)生抗原，引起免疫反應(yīng)。與其他疫苗相比，它的優(yōu)點是：①制備的疫苗具有天然抗原形式，沒有病原體在體內(nèi)復(fù)制和復(fù)制后致病的問題，也不存在恢復(fù)突變和毒力返祖

16、問題。②免疫應(yīng)答全面?？梢鸺毎庖吆腕w液免疫，也能誘導(dǎo)細胞毒性T淋巴細胞，從而預(yù)防細胞內(nèi)感染性疾病。③單次接種可誘導(dǎo)長期或終身免疫。④生產(chǎn)迅速簡便，成本低。⑤制備的疫苗不需要冷,藏，易于保存和運輸。⑥可以將具有不同抗原性的疫苗聯(lián)合接種，有利于制成聯(lián)合疫苗。⑦核酸疫苗能夠完善嬰兒的抗體應(yīng)答，促進細胞內(nèi)抗原的清除，防止母體抗體介導(dǎo)的抑制。但是，DNA疫苗也存在許多問題，比如，a.刺激機體免疫反應(yīng)的能力比較弱；b.目的基因往往表達水平不高；

17、c.在體內(nèi)抗原蛋白的表達能夠持續(xù)多久還不清楚；d.導(dǎo)入人體的外源DNA有整合的危險，且整合的位點難以控制，有可能誘發(fā)基因突變；還可能引起免疫系統(tǒng)自身紊亂。因此，對核酸疫苗需要進行深入研究，對其安全性和長效性進行觀察，全面權(quán)衡核酸疫苗的利弊。,下列不屬于新型疫苗的是 (　　)。A．DNA疫苗 B．基因工程疫苗C．亞單位疫苗 D．RNA疫苗答案　C,【鞏固2】,以下不是用基因工程方法生產(chǎn)的藥物是 (　　)。A

18、．干擾素 B．白細胞介素C．紫杉醇 D．乙肝疫苗思維導(dǎo)圖：,【例1】,示例一　基因工程藥物,深度剖析 基因工程藥物主要有細胞因子、抗體、疫苗、激素等。如白細胞介素－2、干擾素、乙肝疫苗等，是利用基因工程技術(shù)將外源基因?qū)爰毦?，使其高效表達得到的。紫杉醇是應(yīng)用植物細胞培養(yǎng)的方法制取的藥物，屬于細胞工程藥物。答案　C方法技巧 基因工程藥物就是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源基因?qū)胧荏w細胞并高效表達的產(chǎn)物。而基因表達的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，

19、故可逐項分析各藥物的成分而得以解答。,疫苗與人類的身體健康關(guān)系密切。下列有關(guān)疫苗的敘述不正確的是 (　　)。A．疫苗不是用于治療疾病，而是用于預(yù)防疾病B．疫苗能刺激人體，使人產(chǎn)生相應(yīng)的抗體C．疫苗可通過注射或口服進入人體D．人類通過接種牛痘疫苗消滅了脊髓灰質(zhì)炎思維導(dǎo)圖：,【例2】,示例二　生物技術(shù)疫苗,深度剖析 疫苗是經(jīng)過處理的病原微生物，它可以通過口服或注射進入人體，可以在人體不患病的情況下激活其免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生相

20、應(yīng)的抗體，通過抗體控制和消滅進入人體的某些病原體，從而達到預(yù)防疾病的目的，故A、B、C項均正確。人類接種牛痘疫苗，身體內(nèi)會產(chǎn)生抵抗天花病毒的抗體，要預(yù)防脊髓灰質(zhì)炎，需要使用脊髓灰質(zhì)炎疫苗，故D項錯誤。答案　D反思感悟 疫苗是經(jīng)過減毒或滅毒的病原微生物，在免疫學(xué)上屬于抗原。機體接種某種疫苗，機體內(nèi)則可產(chǎn)生相應(yīng)的抗體和記憶細胞等，從而起到預(yù)防該種病原微生物的作用。,下列關(guān)于生物技術(shù)的敘述中，錯誤的是 (　　)。A．生物技術(shù)

21、也稱生物工程B．生物技術(shù)包括基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程和酶工程C．生物技術(shù)就是將活的生物體、生命體系或生命過程進行 產(chǎn)業(yè)化的過程D．生物技術(shù)只能應(yīng)用于生物技術(shù)藥物的生產(chǎn)解析　生物技術(shù)是一種綜合技術(shù)，涉及生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)及工程技術(shù)。其應(yīng)用范圍很廣泛，除了應(yīng)用于生物技術(shù)藥物生產(chǎn)外，在育種、食品工業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等許多方面均有廣闊的應(yīng)用前景。答案　D,1.,下列有關(guān)基因工程技術(shù)的應(yīng)用中，對人類不利的

22、是 (　　)。A．制造“工程菌”用于藥品生產(chǎn)B．創(chuàng)造“超級菌”分解石油、DDTC．基因工程藥物的使用，使細菌的進化速度加快，產(chǎn)生耐 藥性D．導(dǎo)入外源基因替換缺陷基因解析　變異是不定向的，且一般是有害的。答案　C,2．,下列關(guān)于基因工程藥物的說法，正確的是(　　)。A．基因工程藥物的生產(chǎn)過程中，最主要的環(huán)節(jié)是工程菌 大規(guī)模培養(yǎng)B．構(gòu)建工程菌時需要將人的全部基因?qū)胧荏w細胞C．工程菌大規(guī)模培

23、養(yǎng)時可以在任意條件下進行D．將目的基因?qū)胧荏w細胞后，需要做目的基因的檢測 和表達，才能確保最后成功解析　基因工程藥物生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是構(gòu)建工程菌；導(dǎo)入的是目的基因，而不是生物的全部基因。工程菌培養(yǎng)時需要適宜的溫度、pH、O2含量。答案　D,3．,下列關(guān)于細胞工程藥物的說法，不正確的是 (　　)。A．利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)可生產(chǎn)植物藥物B．解決了傳統(tǒng)動植物藥物的采集、獵取對生態(tài)環(huán)境和物 種資源的破壞

24、C．動物細胞比大腸桿菌更適合產(chǎn)生人及高等動物的基因 表達產(chǎn)物D．動物細胞工程目前只用于藥物生產(chǎn)解析　動物細胞工程能應(yīng)用于許多方面。答案　D,4．,(多選)下列屬于新型疫苗的是 (　　)。A．滅活疫苗 B．亞單位疫苗C．抗獨特型抗體疫苗 D．DNA疫苗解析　滅活疫苗、亞單位疫苗為傳統(tǒng)疫苗，抗獨特型抗體疫苗為基因工程疫苗，DNA疫苗為核酸疫苗。答案　CD,5．,既是現(xiàn)在世界各國生物技術(shù)研究開發(fā)

25、方面的重點，又是生物技術(shù)中發(fā)展最快、最活躍和最為成熟的領(lǐng)域是 (　　)。A．生物技術(shù)藥物和疫苗的研究和生產(chǎn)B．基因診斷和基因治療C．克隆和胚胎分割D．設(shè)施農(nóng)業(yè)解析　目前生物技術(shù)中發(fā)展最快、最活躍、最成熟的領(lǐng)域是生物技術(shù)藥物和疫苗的研究和生產(chǎn)。答案　A,6．,利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一個階段，將人的基因轉(zhuǎn)入細菌細胞；第二個階段，將人的基因轉(zhuǎn)入小鼠等動物細胞。這兩個階段都是進行細胞培養(yǎng)，提取藥物；第三個

26、階段，將人的基因轉(zhuǎn)入活的動物體，再飼養(yǎng)這些轉(zhuǎn)基因動物，從動物乳汁或尿液中提取藥物。(1)將人的基因轉(zhuǎn)入異種生物的細胞或個體內(nèi)，能夠產(chǎn)生藥物蛋白的原理是________________________。(2)人類基因能和異種生物的細胞或個體中的基因拼接(整合)在一起，是因為它們的DNA分子具有________結(jié)構(gòu)，都是由四種__________構(gòu)成，基因中的堿基都能夠____________。,7．,(3)人的基因在異種生物細胞中表達

27、成蛋白質(zhì)時，需要經(jīng)____________和________兩個步驟，第一步的模板是________，原料是________提供的____________，第二步的模板是____________________，原料是________?！鞍徇\工”兼“裝配工”是________，在異種生物細胞的______中合成藥物蛋白。(4)利用轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁可以提取藥物，甚至可能直接用于治病，因為其乳汁中含有______________。答案