高中生物 第3章 生物科学与工业 3.3 生物技术药物与疫苗课件 新人教选修2(00001)

1、第第3节生物技术药物与疫苗节生物技术药物与疫苗课程目标课程目标导航导航1.简述生物技术药物的概念。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。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。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、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。社会三者间的关系。知识点知识点1生物技术药物生物技术药物知识梳理知识梳理1.概念概念2.种类种类一般是指利用一般是指利用技术或其他技术或其他生产的药物。生产

2、的药物。包括包括工程药物、酶工程药物、发酵工程药物、工程药物、酶工程药物、发酵工程药物、工程药物等。工程药物等。DNA重组重组生物技术生物技术基因基因细胞细胞3.基因工程药物基因工程药物(1)生产过程：获得生产过程：获得构建构建工程菌大规模培养工程菌大规模培养产物产物除菌过滤除菌过滤半成品半成品检测检测成品加工成品加工成品检测。成品检测。(2)最主要的环节：最主要的环节：。(3)特点：特点：地生产各种高质量、低成本的药品。地生产各种高质量、低成本的药品。目的基因目的基因基因工程菌基因工程菌分离纯化分离纯化构建基因工程菌构建基因工程菌高效率高效率4.细胞工程药物细胞工程药物(1)植物细胞培养制取

3、药物的生产过程：植物细胞株植物细胞培养制取药物的生产过程：植物细胞株固体培养固体培养培养培养细胞细胞提取提取产物产物药物制剂。药物制剂。(2)应用：细胞培养生产药用植物如人参、甘草、应用：细胞培养生产药用植物如人参、甘草、黄连、银杏、紫草和长春花等。通过动物细胞培养生产如黄连、银杏、紫草和长春花等。通过动物细胞培养生产如疫苗、狂犬病疫苗、疫苗、狂犬病疫苗、疫苗等疫苗，以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等药物。疫苗等疫苗，以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等药物。思维激活思维激活基因工程药物的化学成分是什么？基因工程药物的化学成分是什么？提示：提示：蛋白质。蛋白质。液体悬浮液体悬浮收集收集纯

4、化纯化红豆杉红豆杉乙肝乙肝脊髓灰质炎脊髓灰质炎活学活用活学活用1.以下不是用基因工程方法生产的药物是以下不是用基因工程方法生产的药物是()A.干扰素干扰素 B.B.白细胞介素白细胞介素C.紫杉醇紫杉醇 D.D.乙肝疫苗乙肝疫苗解析解析基因工程药物主要有细胞因子、抗体、疫苗、激素等基因工程药物主要有细胞因子、抗体、疫苗、激素等，如白细胞介素如白细胞介素2、干扰素、乙肝疫苗等、干扰素、乙肝疫苗等，是利用基因工程技是利用基因工程技术将外源基因导入细菌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植物细胞培养的方法制取的药物，属于细胞

5、工程药物。属于细胞工程药物。答案答案C2.下列关于基因工程药物的叙述中，不正确的是下列关于基因工程药物的叙述中，不正确的是()A.基因工程药物的优点是质量高、成本低基因工程药物的优点是质量高、成本低B.基因工程药物解决了受原料来源的限制基因工程药物解决了受原料来源的限制C.基因工程药物的关键环节是构建工程菌基因工程药物的关键环节是构建工程菌D.基因工程药物毒性高、副作用大基因工程药物毒性高、副作用大解析解析考查基因工程药物的生产及特点。考查基因工程药物的生产及特点。答案答案D归纳总结归纳总结1.基因工程药物基因工程药物(1)基因、转基因与基因工程药物基因、转基因与基因工程药物人类的所有疾病几乎

6、都与基因有关，因此，早在人类的所有疾病几乎都与基因有关，因此，早在“人类基因组人类基因组”计划还未付诸实践的时候，科学家们就已经在研制基因工程药计划还未付诸实践的时候，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物了。他们把通过克隆取得的外源目的基因(一般是人的一般是人的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。利用转基物。一头转基因动物就是一

7、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。技术相比具有无可比拟的优越性。(2)基因工程药物生产的大致过程基因工程药物生产的大致过程获得目的基因获得目的基因构建基因工程菌构建基因工程菌工程菌大规模培养工程菌大规模培养产物分产物分离纯化离纯化除菌过滤除菌过滤半成品检测半成品检测成品加工成品加工成品检测。成品检测。(3)传统生产技术与基因工程药物生产技术的比较传统生产技术与基因工程药物生产技术的比较使用传统技术，从动物脏器提取这些物质因含量太低、成本使用传统技术，从动物脏器提

8、取这些物质因含量太低、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，制成的药物会对病人产生严重后果；作为非人物被病毒感染，制成的药物会对病人产生严重后果；作为非人源蛋白质，长期使用会产生免疫反应等。源蛋白质，长期使用会产生免疫反应等。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，为难以获得的来源于人的

9、各种生理活性的蛋白质和多肽药物，为临床应用提供保证，还可以深入研究它们的生理、生化特性和临床应用提供保证，还可以深入研究它们的生理、生化特性和结构，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。通过基因工程对基因进行改造，可以生产出性能理活性物质。通过基因工程对基因进行改造，可以生产出性能更加优良的药物。更加优良的药物。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

10、功能的蛋白质，因而基因表达、宿主菌生长、产品精制、产品质能的蛋白质，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而受到影响。因此，严格控制生产过生产过程的每一步的变化而受到影响。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。因工程药物生产中必不可少的。2.细胞工程药物细胞工程药物主要是利用细胞工程技术来生产的药物。主要是利用细胞工程技术来生产的药物。(1)细胞

11、工程药物解决了传统动植物药物生产与生物资源保护的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。源的破坏。细胞工程解决了传统动植物药物生产的不足。细胞工程解决了传统动植物

12、药物生产的不足。(2)植物细胞培养制取药物植物细胞培养制取药物制取药物的流程制取药物的流程植物细胞株植物细胞株固体培养固体培养液体悬浮培养液体悬浮培养收集细胞收集细胞提取纯化提取纯化产物产物药物制剂药物制剂植物细胞培养的应用植物细胞培养的应用一是许多药用植物一是许多药用植物(人参、甘草、红豆杉、黄连、银杏、紫草人参、甘草、红豆杉、黄连、银杏、紫草和长春花等和长春花等)的细胞培养均获得成功：二是利用红豆杉细胞培的细胞培养均获得成功：二是利用红豆杉细胞培养生产抗癌药物紫杉醇，利用紫草细胞培养生产紫草素。养生产抗癌药物紫杉醇，利用紫草细胞培养生产紫草素。知识点知识点2生物技术疫苗生物技术疫苗知识梳理

13、知识梳理1.疫苗是一种特殊的疫苗是一种特殊的，它，它用于治疗用于治疗疾病，而是用于疾病，而是用于疾病。疾病。2.DNA疫苗又称疫苗又称，在某些肿瘤、艾滋病和肝炎，在某些肿瘤、艾滋病和肝炎等疾病的等疾病的上可以发挥独特的作用。上可以发挥独特的作用。药物药物不是不是预防预防核酸疫苗核酸疫苗预防预防活学活用活学活用疫苗与人类的身体健康关系密切。下列有关疫苗的叙述不正确疫苗与人类的身体健康关系密切。下列有关疫苗的叙述不正确的是的是()A.疫苗不是用于治疗疾病，而是用于预防疾病疫苗不是用于治疗疾病，而是用于预防疾病B.疫苗能刺激人体，使人产生相应的抗体疫苗能刺激人体，使人产生相应的抗体C.疫苗可通过注射

14、或口服进入人体疫苗可通过注射或口服进入人体D.人类通过接种牛痘疫苗消灭了脊髓灰质炎人类通过接种牛痘疫苗消灭了脊髓灰质炎思维导图：思维导图：解析解析疫苗是经过处理的病原微生物疫苗是经过处理的病原微生物，它可以通过口服或注射它可以通过口服或注射进入人体进入人体，可以在人体不患病的情况下激活其免疫系统可以在人体不患病的情况下激活其免疫系统，产生产生相应的抗体相应的抗体，通过抗体控制和消灭进入人体的某些病原体通过抗体控制和消灭进入人体的某些病原体，从从而达到预防疾病的目的而达到预防疾病的目的，故故A、B、C项均正确。人类接种牛痘项均正确。人类接种牛痘疫苗疫苗，身体内会产生抵抗天花病毒的抗体身体内会产生

15、抵抗天花病毒的抗体，要预防脊髓灰质炎要预防脊髓灰质炎，需要使用脊髓灰质炎疫苗需要使用脊髓灰质炎疫苗，故故D项错误。项错误。答案答案D反思感悟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。记忆细胞等，从而起到预防该种病原微生物的作用。归纳总结归纳总结传统疫苗与新型疫苗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。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。

16、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。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，用化学胞培养物中，经生长繁殖后，用化学(丙酮、甲醛、酚等丙酮、甲醛、酚等)或物或物理理(加热、紫外线照射加热、紫外线照射)等方法将病原体杀死要获得的疫苗，因等方法将病原体杀死要获得的疫苗，因此，又称为此，又称为“死死”疫苗。

17、减毒疫苗是通过适当方法，以降低毒疫苗。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。用天然微生物的某些成分性或无毒的全病原体为抗原的疫苗。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。的亚单位作为疫苗的，称为亚单位疫苗。(2)新型疫苗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位疫苗、基因工程载体疫苗、基因缺失活疫苗、合括基因亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、基因缺失活疫苗、合成肽疫苗和抗独特型抗体疫苗。核酸疫苗包括成肽疫苗和抗独特型抗体疫苗。核酸疫苗包括DNA疫苗和疫苗和RNA疫苗。根

18、据它们的基本特征，也可分为活疫苗疫苗。根据它们的基本特征，也可分为活疫苗和灭活疫苗两大类。和灭活疫苗两大类。(3)三种疫苗比较三种疫苗比较名称名称来源来源原理原理优点优点不足不足传统传统疫苗疫苗生物体生物体或其血或其血液液免疫免疫反应反应人类认识早，人类认识早，利用较早利用较早培培养过程简单养过程简单必须大量培养病原体必须大量培养病原体易泄漏易泄漏易产生回复毒性突变易产生回复毒性突变灭活、减毒程度难控灭活、减毒程度难控制制制剂组成复杂，需制剂组成复杂，需进行抗原纯化进行抗原纯化基因基因工程工程疫苗疫苗抗原基抗原基因在宿因在宿主细胞主细胞内转录、内转录、翻译的翻译的产物产物基因工基因工程、基程、基因的表因的表达达可以制取任何具有可以制取任何