高中生物3生物技术药物与疫苗课件选修2高中选修2生物课件

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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(yánjiū),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。
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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(yìmiáo)、狂犬病疫 苗(yìmiáo)、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。
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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(zhìzào)技术问题而无法生产。使用传统技术从动物脏器提取 这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。
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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(gōngchéng)药物、酶工程(gōngchéng)药物、发酵工程 (gōngchéng)药物、细胞工程(gōngchéng)药物等。
(2)图示
动物胚胎或幼龄动物的组织
单个细胞
浮液
细胞株 从细胞中提取药物
细胞悬
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⑦核酸疫苗能够完善婴儿的抗体应答,促进细胞内抗原(kàngyuán)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:①刺激机体免 疫反应的能力比较弱;②目的基因往往表达水平不高;③在体内抗原蛋白的表 达能够持续多久还不清楚;④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。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
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三、新型疫苗
新型疫苗主要包括基因工程疫苗和核酸疫苗。 利用基因工程将病原体的某个抗原或某几个抗原基因转入适当的宿主(sùzhǔ) 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。
的利弊。
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题型一
题型二Βιβλιοθήκη 题型三题型一 基因工程药物的生产
【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(ɡōnɡ sī)用如下图所示方法生产干扰素。
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2.动物(dòngwù)细胞培养制取药物
(1)动物细胞培养的主要步骤 ①取动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织剪碎成小薄片。 ②加入适宜浓度的胰蛋白酶处理,使细胞分散成单个细胞。
③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。
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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(lín chuánɡ)应用提供保证,还可 以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,
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。
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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.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。
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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(yīn wèi)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。
(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(dádào)预防和治疗疾病的目的。
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。
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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。
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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(biǎodá),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:①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;②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;③单次接种可诱导长期或终身免疫;④生产迅速、简便,成本低; ⑤制备的疫苗不需要冷藏,易于保存和运输;⑥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;
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.个体间的杂交
(金鸡纳),它们(tā men)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
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第3节 生物(shēngwù)技术药物与疫苗
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1.简述生物技术药物(yàowù)的概念。
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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