高中生物生物技术药物与疫苗人教版选修

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生物技术药物
1．概念 一般是指利用_D_N__A_重__组_技术或其他_生__物__技__术__生产的药物。
2．种类 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。
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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。
第3节 生物技术药物与疫苗
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举例说明生物工程技术药物和疫苗的生产原理。
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。
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深度剖析 疫苗是经过处理的病原微生物，它可以通过口服或 注射进入人体，可以在人体不患病的情况下激活其免疫系 统，产生相应的抗体，通过抗体控制和消灭进入人体的某些 病原体，从而达到预防疾病的目的，故A、B、C项均正确。 人类接种牛痘疫苗，身体内会产生抵抗天花病毒的抗体，要 预防脊髓灰质炎，需要使用脊髓灰质炎疫苗，故D项错误。 答案 D 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 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。
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另外，传统疫苗的制剂组成比较复杂，制剂中不仅含有抗原，还 可能含有少量的在培养过程中产生的一些物质，以及培养基的组 分等，这些物质都可能对人产生一定的影响。为了解决这些问 题，就需要通过抗原纯化，制备纯化组分疫苗(如肺炎球菌夹膜 的糖疫苗)和亚单位疫苗(如乙型肝炎表面抗原单位疫苗，霍乱毒 素B单位疫苗)，去除病原体中的有害成分，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。 利用基因工程将病原体的某个抗原基因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抗原使用，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，
( )。
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深度剖析 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 方法技巧 基因工程药物就是利用转基因技术将外源基因 导入受体细胞并高效表达的产物。而基因表达的产物是蛋 白质，故可逐项分析各药物的成分而得以解答。
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(2)植物细胞培养制取药物 ①制取药物的流程 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植物细胞培养的应用 一是许多药用植物(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；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。
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(2)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 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DNA疫苗和 RNA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。 2． 新型疫苗的优越性 传统疫苗，不论是灭活疫苗还是减毒疫苗，在生产过程中，必 须大量培养病原体，即致病的病菌和病毒。尽管现代的生产技 术、设备和管理已经达到相当高的水平，人们依然还是担心病 原体的泄漏和对环境的污染，从而引起疾病的发生和传播。减 毒的病原体毕竟还是有一定的毒性，还存在恢复突变的问题。 如果控制不好，生产的疫苗可能具有一定毒性，会对人产生伤 害。而灭活疫苗生产使用的是高毒性的病原体，一旦泄漏，或 灭活不彻底，对环境和人会产生很大的伤害。因此，传统疫苗 的生产和产品质量都存在一定的风险。
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。
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(2)基因工程药物生产的大致过程 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。 (3)传统生产技术与基因工程药物生产技术的比较 ①使用传统技术，从动物脏器提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。
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②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 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。 ③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 因工程药物生产中必不可少的。
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【巩固1】 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 B．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 D．基因工程药物毒性高、副作用大 解析 考查基因工程药物的生产及特点。 答案 D
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2． 细胞工程药物 主要是利用细胞工程技术来生产的药物。 (1)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。 ①传统动植物药物的特点：高效、低毒、副作用少。 ②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。 ③细胞工程解决了传统动植物药物生产的不足。
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பைடு நூலகம்
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生物技术疫苗
1．疫苗是一种特殊的_药__物__，它_不__是_用于治疗疾病，而是 用于_预__防__疾病。
2．DNA疫苗又称_核__酸__疫__苗__，在某些肿瘤艾滋病和肝炎的 _预__防__上可以发挥独特的作用。
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1． 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。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、 组织或细胞培养物中，经生长繁殖后，用化学(丙酮、甲 醛、酚等)或物理(加热、紫外线照射)等方法将病原体杀死 而获得的疫苗，因此，又称为“死”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。 而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。
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。
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(2)应用：细胞培养生产药用植物如人参、甘草、_红__豆__杉__、 黄连、银杏、紫草和长春花等。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。 [思维激活] 基因工程药物的化学成分是什么？ 提示 蛋白质。
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示例二 生物技术疫苗
【例2】 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
( )。
A．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
C．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
思维导图：
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【巩固2】 下列不属于新型疫苗的是
( )。
A．DNA疫苗
B．基因工程疫苗
C．亚单位疫苗
D．RNA疫苗
答案 C
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示例一 基因工程药物
【例1】 以下不是用基因工程方法生产的药物是
A．干扰素
B．白细胞介素
C．紫杉醇
D．乙肝疫苗
思维导图：
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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。由于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。 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，它的优点是：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返祖问题。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
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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。⑦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，a.刺激 机体免疫反应的能力比较弱；b.目的基因往往表达水平不 高；c.在体内抗原蛋白的表达能够持续多久还不清楚；d. 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，全面权衡核酸疫苗的利弊。
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1． 基因工程药物
(1)基因、转基因与基因工程药物
人类的所有疾病几乎都与基因有关，因此，早在“人类基
因组”计划还未付诸实现的时候，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
(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稳定地遗传给后代，这种含有外
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(3)动物细胞培养及应用 基本培养流程： 动 物 胚 胎 或 出 生 不 久 的 幼 龄 动 物 ―提―供→ 培 养 的 细 胞 或 组 织 ―用―胰―蛋―白――酶―处―理→ 单 个 细 胞 ―培―养→ 原 代 培 养 ―→ 传 代 培 养 40―～―5→0代细胞株―变―异→细胞系(具有癌变特点) 动物细胞比大肠杆菌细胞具有更加优良的产物加工性能，更适合 来自人和高等动物的基因的表达，因而可用于生产各种重要的生 物制品，如乙肝疫苗、狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗等，以及干 扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等。