高中生物备课资料 第三章 生物科学与健康 第2节 疾病治疗中的生物科学课件 浙科版选修2

二、基因工程疫苗,疫苗：是一类接种后能激发人体免疫反应来抵抗某些传染病的生物制品。,二、基因工程疫苗,（一）传统疫苗的生产,1、传统疫苗,减毒疫苗灭活疫苗,2、传统疫苗的生产过程,二、基因工程疫苗,（一）传统疫苗的生产,减毒疫苗：1、概念及制备：也称活疫苗，是指用人工定向变异的方法，使病原微生物在极大程度上丧失致病能力，或从自然界筛选毒性高度减弱或基本无毒的活细菌或病毒制备成的疫苗,2、减毒疫苗的作用：,3、减毒疫苗的特点：,4、常用的减毒疫苗：,二、基因工程疫苗,（一）传统疫苗的生产,灭活疫苗：1、概念及制备：选用抗原特异性强的病原微生物，经过人工大量培养后，用化学或物理方法灭活后制备而成的疫苗。,2、灭活疫苗的作用：,3、灭活疫苗的特点：,4、常用的灭活疫苗：,二、基因工程疫苗,乙型肝炎病毒、艾滋病病毒、麻风杆菌等的疫苗不能用传统方法制备，这主要是因为它们难以培养或可能存在潜在的危险。现在我们是如何进行这些病原体的疫苗的制备和大规模的生产的呢？,二、基因工程疫苗,（二）基因工程疫苗的生产,1、基因工程疫苗,2、基因工程疫苗的生产过程,二、基因工程疫苗,（二）基因工程疫苗的生产,2、基因工程疫苗的生产过程,例1：乙型肝炎病毒疫苗,乙型肝炎病毒表面抗原基因转移到酵母细胞中构建成乙型肝炎病毒表面抗原基因工程菌接种到发酵罐中大规模培养经分离、纯化得到表面抗原蛋白用福尔马林和Al（OH）3吸附制成疫苗,二、基因工程疫苗,（二）基因工程疫苗的生产,2、基因工程疫苗的生产过程,例2：转基因植物生产疫苗,将病原体的抗原基因转移到植物细胞的染色体DNA中，并使其表达，培育出生产疫苗的转基因植物培育转基因植物，随着植物生长发育，抗原物质积累直接食用转基因绿色植物或其果实达到预防疾病的目的,思考与练习（P64）,1、重组DNA技术是指在基因水平上的遗传工程。它的基本原理是用人工的方法将需要的某一种供体生物的遗传物质DNA大分子提取出来。在离体条件下用适当的工具酶进行切割后把需要部分即目的基因与作为运载体的DNA部分连接起来，或用人工方法合成目的基因与运载体连接起来，然后与运载体一起导入某一易生长、繁殖的受体细胞或微生物中，使之在新的遗传背景下进行功能性表达，生产出人类所需要的物质，如人胰岛素、人生长激素、干扰素、红细胞生成素等。故重组DNA技术是基因工程药物生产中的核心技术。,第三章生物科学与健康,第一节疾病与诊断,一.人类疾病,二.疾病的常规诊断,三.疾病的基因诊断,1.引起人类疾病的因素：,遗传因素和环境因素,一.人类疾病,2.人类疾病类型：,完全由环境因素引起:,如流行性疾病,完全由遗传因素引起：,地中海贫血病,环境因素和遗传因素共同引起的：,大部分疾病，如高血压、风湿病等,注意：发病原因是环境因素起主导作用还是遗传因素起主导作用，因不同的疾病和病人的具体情况而有差异,二.疾病的诊断,人体就像一个“暗箱”，医生通过一定的方法了解“暗箱”内部变化，才能进行诊断和治疗。,二.疾病的诊断,(一）常规诊断方法：,（二）现代辅助诊断技术,（三）遗传咨询,二.疾病的常规诊断,（1）了解正常状态下人体的一些体征指标：,即建立人体正常的生理和生化数据变化,（2）通过对各种疾病的系统观察和研究，归纳出各种疾病的典型症状以及相应的人体生理和生化数据变化,如：白细胞的正常值为3.5x10910 x109个/L,如：细菌性感染往往引起白细胞数量的增加，且中性粒细胞数量增加得很快，所占的比例大幅度提高。,(一）常规诊断方法：,1、常规诊断的过程,2、不足（缺点）,常规诊断方法，主要是通过对人体“暗箱”输出的信息进行比较而作出的判断，难免出现误诊。,（二）现代辅助诊断技术,1、获得内部器官的影像,X射线成像；超声波成像；计算机层成像和核磁共振成像等技术,二.疾病的常规诊断,(一）常规诊断方法：,（二）现代辅助诊断技术,2、不足（缺点）,常规诊断方法，主要是通过对人体“暗箱”输出的信息进行比较而作出的判断，难免出现误诊。,（二）现代辅助诊断技术,1、获得内部器官的影像,X射线成像；超声波成像；计算机层成像和核磁共振成像等技术,2、直接观察身体内部,内窥镜可以直接观察腹腔、消化道等的情况；,3、获得体内微小变化的信息,2、不足（缺点）,常规诊断方法，主要是通过对人体“暗箱”输出的信息进行比较而作出的判断，难免出现误诊。,（二）现代辅助诊断技术,1、获得内部器官的影像,2、直接观察身体内部,3、获得体内微小变化的信息,利用抗原与抗体的特异性免疫反应,利用抗原与抗体的特异性免疫反应,例：,在接种预防肺结核的卡介苗前，医生将少量的结核菌素注射到皮内，如同青霉素皮试一样；若出现结核菌素阳性，表明体内已有肺结核的抗体，无需在注射卡介苗了。,二.疾病的常规诊断,(一）常规诊断方法：,（二）现代辅助诊断技术,（三）遗传咨询,1、遗传性疾病引起的原因：,通常由染色体异常或基因突变引起,2.遗传病类型：,显性遗传病和隐性遗传病,染色体异常或基因突变引起显性遗传病，在亲代就表现出症状，比较容易诊断；,染色体异常或基因突变引起隐性遗传病，亲代虽然表现正常，却带有致病基因，可将致病基因遗传给后代，在预测子代是否患遗传病时，上述诊断技术难以发挥作用，医生通常会利用遗传规律来解答此类问题。,3、遗传规律来解答,活动：遗传咨询（P69-71）,1、对家庭成员进行体检，了解家庭病史，诊断是否患有遗传病；,2、分析遗传病传递方式，判断类型；,3、推算后代的再发风险率；,4、提出防治对策、方法和建议，如终止妊娠、进行产前诊断等。,思考与练习（P75）,2、人体好比是黑箱，常规诊断方法需要借助黑箱方法来构建黑箱模型。黑箱模型的构建是通过对正常人群的调查，获得健康人群的统计数据，建立人体正常的生理和生化数据，而后再对各种疾病进行系统观察和研究，归纳各种典型症状及相应的数据变化。这些过程的研究对象都是群体，而人群中存在个体差异，某些人的症状不典型或数据变化不明显，就会导致误诊。,第2节疾病治疗中的生物科学,一、合理使用抗生素,二、器官移植,三、基因治疗,第2节疾病治疗中的生物科学,抗生素的发现,1、1928年，英国细菌学家亚历山大弗莱明发现第一种抗生素青霉素；,抗生素的作用机理,抗生素是指微生物、植物和动物代谢过程中产生的，能抑制和杀灭细菌等微生物的化学物质。,1、什么是抗生素？,现在，抗生素已经走进了千家万户。你生病时用过的药物中，可能就包括不同种类的抗生素。但抗生素的滥用又产生了新的问题，你知道是哪些方面的问题吗？,（一）抗药性积累,（二）菌群失调和毒副作用,（一）抗药性,很少量治愈细菌感染加大剂量才有疗效完全失去疗效,观察现象：细菌与抗生素多次接触后才表现出明显的抗药性。,提出问题：细菌的抗药性是抗生素诱导出来的吗？,（一）抗药性,1、证明抗生素对细菌抗药性的选择实验：,一、合理使用抗生素,A1,A2,A3,B1,B2,B3,（一）抗药性,1、证明抗生素对细菌抗药性的选择实验：,实验结论：抗药性是细菌本来就具有的一种特性。,2、细菌表现抗药性的原因？,一、合理使用抗生素,突变后细胞壁或细胞膜的结构不同于敏感细菌，使抗生素不能进入菌体发挥作用；能产生某种酶，使抗生素失去作用。,根本原因:,直接原因:,基因突变,（一）抗药性,3、细菌表现更强抗药性的原因？,随意的使用抗生素，不按正确的剂量使用抗生素，或任意缩短使用抗生素的时间，都会使抗药性更强的细菌生存下来,4、自然状态下细菌抗药基因的低频率的原因？,一、合理使用抗生素,抗生素的选择作用,（二）菌群失调和毒副作用,1、正常菌群：,人体存在细菌真菌等微生物，通常情况下，这些菌群对人体无害，属于正常菌群。,定义：,正常菌群形成一层自然菌膜，促使机体抵抗致病微生物的侵袭和定植，从而起保护作用,正常菌群还能合成维生素供人体吸收利用,正常菌群互相配合，降解未被人体消化的食物残渣，便于机体进一步吸收。,作用：,2、菌群失调：,原因：,长期或大剂量使用抗生素，杀死大量细菌，破坏正常菌群间的平衡，使正常菌群中各细菌的比例发生变化，造成菌群比例失调。,后果：,对人体无害的细菌转变成危害人体的有害细菌,实例：,当菌群失调时，肠道内的葡萄球菌繁殖成优势菌可引起腹泻。,3、毒副作用：,如：某些人注射或口服青霉素，可能会引起过敏，甚至危及生命。,耳毒性抗生素：,主要有庆大霉素、链霉素、卡那霉素、妥布霉素、新霉素等氨基酸糖甙类抗生素。,过敏:,对内耳有毒副作用，会损伤听力和前庭功能。,其他毒副作用：,损伤肾脏、肝脏、胃等,（三）抗生素的合理使用,抗生素是一把“双刃剑”,抗生素使用时要牢记“三不原则”：,(1)不自行购买：,抗生素是处方药,(2)不主动要求:,在确定细菌感染时,(3)不随便停药:,针对不同的细菌，使用抗生素治疗需要一定的疗程，应根据医生的处方按时服药，直到疗程结束，以保持药物在体内有足够的浓度，减少抗药性细菌的卷土重来。,（三）抗生素的合理使用,抗生素使用时要牢记“三不原则”：,(1)不自行购买：,抗生素是处方药,(2)不主动要求:,在确定细菌感染时,(3)不随便停药:,针对不同的细菌，使用抗生素治疗需要一定的疗程，应根据医生的处方按时服药，直到疗程结束，以保持药物在体内有足够的浓度，减少抗药性细菌的卷土重来。,合理利用抗生素的意义：,节约有限的医疗资源和资金,（三）抗生素的合理使用,二、器官移植,(一）定义：,把健康的器官移植到人体相应的部位以替代丧失功能的器官，并使植入的器官迅速恢复功能，起到治疗作用。,二、器官移植,1954年12月23日，23岁的罗纳德和理查德一起被推入手术室。罗纳德和理查德是一对同卵胞胎。理查德患上严重的肾病，生命垂危。罗纳德为了挽救理查德的性命，将自己的一只肾脏捐给兄弟.最终,理查德使自己的生命得以延长（8年）。摘除一只肾脏也并没有给罗纳德带来什么影响，他健康地活到了现在,器官移植实例角膜移植,角膜是覆盖在有色的虹膜和瞳孔上的透明层,器官移植实例角膜移植,移植角膜的存活时间长，术后视力改善明显,器官移植实例角膜移植,器官移植要解决的主要问题,（一）获得合适的供体器官,（二）器官的保存,（三）移植手术,（四）防止免疫排斥,器官移植要解决的主要问题,（一）获得合适的供体器官,1、肾移植时为什么必须寻找一个适合的肾脏，而不能任意取一个健康的肾脏进行移植呢？,避免病人的免疫系统对外源的器官发生免疫排异反应，造成移植失败。,2、人体的免疫系统是如何识别植入的器官或组织是“自我”还是“非我”的？,1958年：生物学家发现了人白细胞抗原（HLA）,人白细胞抗原（HLA）,是细胞表面的一群蛋白质分子，由位于人类第六对染色体上的基因编码，这是一群多功能的连锁基因，由148个基因组成，每个基因都编码一种特异性的细胞表面抗原。,人群中存在着众多的HLA抗原组成类型，除同卵双胞胎外，两个无血缘关系的人，其HLA抗原组成相同的概率非常小。,病人往往要化很长时间等待合适的供体器官。,（二）器官的保存,1967年，生物学家创造了低温灌洗保存技术,中断器官血液循环后，用一种特制的冷保存液（04）做短暂的冲洗，使器官温度迅速降到10以下，然后在24保存，直至移植。运用该技术可以使离体的肾脏存活24小时，移植后肾功能恢复良好。这为器官移植赢得了足够的时间。,（三）移植手术,1903年,A卡雷尔医生发明了血管缝合技术。,连接血管、连接神经纤维等高难度、精细的手术,20世纪70年代研制出了免疫抑制剂环孢菌素，较好解决了免疫抑制问题。,（四）防止免疫排斥,供体器官与受体的HLA差异小；手术前后，采取一定的措施降低病人的免疫水平，以达到降低排异反应强度的目的,早期主要采用大剂量放射线全身照射来抑制免疫水平，但副作用很大,1、组织配型：,2、放射线全身照射：,3、免疫抑制剂：,选择HLA差异较小的供体进行移植,（五）器官移植中供体器官的缺乏问题,自愿捐赠器官的人很少，供体器官十分缺乏，大多数患者在漫长而焦急的等待中死亡。,活动：如何解决供体器官缺乏的问题？P84,2000年，在我国的“863高科技项目”展览中，背负着一个“人耳”的裸鼠引起了人们的广泛关注，报刊、杂志和电视台都进行了报道。老鼠背上是怎么长出一只活的“人耳”的呢？过程大致是这样的：先用一种高分子化学材料聚羟基乙酸做成人耳廓的模型支架，让牛的软骨细胞在这个支架上增殖和生长，然后再接上表皮细胞，在先天缺乏免疫力的裸鼠背上切开一个口子，将培养好的“人耳”植入后缝合。“人耳”支架最后会降解消失，“人耳”便与老鼠浑然成为一体。,“人耳鼠”为什么会引起人们的普遍关注呢？这并不仅是因为它的样子新奇，更是因为它给人体器官移植中供体器官的新来源带来了曙光。,三、基因治疗,将健康基因导入病人体细胞内合成相应蛋白质使疾病得到治疗的过程。,(一）定义：,1990年美国国立卫生研究院治愈一位“重症联合免疫缺陷综合症”的4岁女孩,ada基因缺陷ada：腺苷脱氨酶,(二）治疗实例：,（1）该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是，目的基因是。目的基因的受体细胞是。（2）将转基因T细胞多次回输到患者的体内，免疫能力趋于正常是由于产生了。产生这种物质的两个基本步骤是和。,某种反转录病毒,腺苷脱氨酶基因,抗体