第三章 免疫学基础1 -（教案）-《病原生物与免疫学基础》（人卫版第4版）同步精品课堂

《病原生物与免疫学基础》教案 课题 第三章 免疫学基础1 课型 理论课 课时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节选自人民卫生出版社出版的第4版《病原生物与免疫学基础》第三章第一节抗原、第二节免疫球蛋白。本课题的学习重点是抗原、抗体、免疫球蛋白的概念、种类及功能。学习难点是免疫球蛋白的基本结构及功能。在学习过程中应注意比较五类免疫球蛋白的特性；能运用免疫学基础理论正确理解免疫现象，解释相关临床问题。培养学生树立服务人民、奉献社会的人生观，养成爱岗敬业的职业道德和求真求实的科学精神，为后续课程的学习奠定基础。 学情分析 学生由于年龄偏小，文化基础薄弱，理解能力差，对重理论讲授的传统教学缺乏兴趣。理论知识枯燥乏，深奥难懂，学生学习难度大。本课题的学习重点是抗原、抗体、免疫球蛋白的概念、种类及功能。学习难点是免疫球蛋白的基本结构及功能。在学习过程中应注意比较五类免疫球蛋白的特性；能运用免疫学基础理论正确理解免疫现象，解释相关临床问题。可采用视频及图片方式提高学生对学习内容的兴趣。探究更适合学生的教学方法，进一步明确教学重点、难点，理清思路，提高课堂教学效率。 教学目标 1.具有辩证、严谨的科学思维能力和实事求是的科学作风。 2.掌握抗原、抗体的概念与功能。 3.熟悉免疫球蛋白的特性; 4.学会运用免疫学的基础知识正确理解免疫现象、辅助诊断及防治相关疾病。 学习重难点 重点： 抗原、抗体、免疫球蛋白的概念、种类及功能。 难点： 免疫球蛋白的基本结构及功能。 教学方法 小组讨论法、讲授法、练习法、案例法 课前准备 教师准备：教学课件 学生准备：课前预习 教学媒体 多媒体教室 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1.复习导入 1、同学们，还记得上一次课学习了什么重点内容吗？ 2、哪位同学可以回答以下问题： （1）比较细菌内毒素与外毒素的区别。 （2）感染的来源及类型。 2.展示学习目标 1.思考教师提问，认真回答。 2.查看并记住本节任务的学习目标。 1.复习导入引出本课主题。同时激发学习兴趣。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务。 活动二： 调动思维 探究新知 第一节抗 原 一、抗原的概念与特性 (一)抗原的概念 抗原(antigen,Ag)是指能刺激机体免疫系统产生相应的免疫应答产物(抗体或效应淋巴细胞),并能与相应的免疫应答产物在体内或体外发生特异性结合的物质。 (二)抗原的特性 抗原具有以下两个基本特性: 1.免疫原性 抗原刺激机体发生免疫应答、产生抗体及效应淋巴细胞的特性。 2.免疫反应性 抗原与其相应的抗体或效应淋巴细胞发生特异性结合的特性,也称抗原性。 同时具有免疫原性和免疫反应性的物质称完全抗原,多为一些复杂的有机分子,如细菌、病毒、大多数的蛋白质、外毒素等。不具有免疫原性但有免疫反应性的物质称半抗原，又称不完全抗原。这类抗原一般分子量小,如多糖、脂质及某些药物等。半抗原单独不能诱导机体产生抗体,只有和蛋白质载体结合具有免疫原性后,才能诱导机体产生抗体。 (三)抗原的特异性 特异性是指物质之间的相互吻合性、针对性和专一性。抗原的特异性是指抗原只能刺激机体产生针对该抗原的免疫应答产物,且仅能与相应的免疫应答产物发生特异性结合。如接种乙肝疫苗只能预防乙型肝炎,而不能预防甲型肝炎。特异性是免疫应答最基本的特点,亦是临床免疫学诊断与防治的理论依据。 抗原决定簇又称表位,是抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团,一般由几个到十几个氨基酸构成。抗原决定簇是决定抗原特异性的基础,是抗原与抗体、效应淋巴细胞表面的抗原受体特异性结合的部位。 天然的抗原物质(如细菌、病毒和细胞等)都含有多个抗原决定簇,每个决定簇都能刺激机体产生一种特异性抗体。如两种抗原含有一种相同或相似的抗原决定簇,能与同一抗体发生反应,则这两种抗原称为共同抗原;由共同抗原刺激机体产生的抗体或效应淋巴细胞,不但能与诱导它们产生的抗原特异性结合,而且也能与含有相同或相似抗原决定簇的其他抗原发生反应,称为交叉反应(图3-2)。 二、决定抗原免疫原性的条件 (一)异物性 某种物质若其化学结构与宿主的自身成分相异或机体的免疫细胞从未与它接触过，这种物质称为异物。异物性是构成抗原物质的首要条件。正常情况下,自身正常组织和细胞不引起自身免疫应答,只有异种物质才能诱导机体产生免疫应答。 具有异物性的物质主要有: 1.异种物质 生物间种族亲缘关系越远,组织成分和结构差异越大,则异物性越强,其免疫原性就越强。 2.同种异体物质由于遗传差异,同种不同个体间组织细胞结构也存在差异,当这些物质进入另一个体,即可引起免疫反应。 3.自身物质 自身正常组织结构发生改变或胚胎期处于隐蔽的自身物质释放,可成为自身抗原。 (二)一定的理化性状 1.分子大小与化学组成抗原的分子量一般在10kD以上,且分子量越大,含有的抗原决定簇越多,结构越复杂,则免疫原性越强。抗原物质必须具有分子结构的复杂性。如蛋白质中含有大量芳香族氨基酸尤其是酪氨酸时,免疫原性较强;如明胶分子量为100kD,但由直链氨基酸组成,稳定性差,则免疫原性很弱。 2.分子构象和易接近性抗原决定簇是决定抗原分子与淋巴细胞抗原受体结合的关键,其空间构型与受体之间越吻合,免疫原性越强。抗原决定簇在分子表面时,易与淋巴细胞抗原受体结合,抗原性强;若存在于大分子内部,则表现不出免疫原性。 此外,抗原的免疫原性与抗原的物理性状、种类、进入机体的方式与途径有关,还受机体的遗传、年龄、生理状况、个体差异等因素的影响。 三、医学上重要的抗原 (一)异种抗原 1.微生物及其代谢产物微生物化学组成非常复杂,是多种抗原的聚合体,免疫原性较强。因此,可制备相应疫苗来预防传染病的感染,也可根据相应抗体来辅助诊断相应传染病。 细菌的外毒素是毒性极强的蛋白质,具有良好的免疫原性。外毒素经甲醛处理后,失去毒性,保留免疫原性称为类毒素。注射类毒素,可使机体产生特异性抗体(即抗毒素)，能有效中和外毒素,可作为人工主动免疫制剂。 2.动物免疫血清动物免疫血清是指含有特异性抗体的动物血清制剂,如抗毒素血清。抗毒素血清是将类毒素免疫大型动物(如马)而获得的免疫血清或精制抗体。这种动物来源的抗毒素注人人体，可中和相应的外毒素，发挥紧急预防和冶疗外毒素疾病的作用。但这种抗毒素来自动物,对人来说是异种抗原,因而具有免疫原性，可刺激机体产生相应的抗体,反复使用可引发超敏反应,故注射前应做皮肤过敏试验。 3.异嗜性抗原存在于不同种属之间的共同抗原称为异嗜性抗原。如溶血性链线菌与人肾小球基底膜及心肌组织有共同抗原,故在链球菌感染后，其刺激机体产生的抗体,可与具有共同抗原的心、肾组织发生交叉反应,导致肾小球肾炎或心肌炎;立克次体与变形杆菌之间存在着共同抗原,临床上可利用变形杆菌代替立克次体来检测可疑患者体内立克次体的抗体,辅助诊断立克次体病。 (二)同种异型抗原 同一种属不同个体间,由于遗传基因的差异,存在多种不同抗原,称为同种异型抗原。人类的同种异型抗原主要有: 1.红细胞血型抗原 (1)ABO血型抗原:根据人类红细胞表面所含的A抗原与B抗原的不同,可将人类血型分为A型、B型、AB型和O型4种。由于不同血型的人群存在天然血型抗体,若误输入异型血,可引起严重输血反应。 (2)Rh血型抗原:人类红细胞膜表面具有D抗原者为Rh阳性(Rh+),缺乏D抗原者为Rh阴性(Rh-)。人类血清中不存在抗Rh的天然抗体,抗Rh抗体仅在接受免疫的情况下产生。若Rh的母亲孕育Rh+的胎儿或输入的Rh+血液,可刺激母体产生抗Rh抗体(IgG类抗体),当母体再次孕育Rh+的胎儿或输入Rh+血液时,可出现新生儿溶血病或输血反应。 2.人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)是一组决定移植组织是否相容、与免疫应答密切相关、紧密连锁的基因群。哺乳动物都具有MHC,不同动物的MHC及其编码的抗原有不同的命名。人类的主要组织相容性抗原称为人类白细胞抗原(HLA),是存在于一切有核细胞膜上的蛋白抗原,参与免疫应答、移植排斥反应及免疫调节。HLA表达异常与人类某些疾病的发生密切相关。 (三)自身抗原 1.隐蔽的自身抗原有些自身物质位于特殊的解剖位置,自胚胎期始从未与机体免疫系统接触,称为隐蔽抗原。如脑组织和眼晶状体蛋白、精子、甲状腺球蛋白、眼葡萄膜色素等。由于外伤、感染或手术等原因,这些隐蔽的自身物质可释放进入血液、淋巴液，引起自身免疫应答。如眼外伤时,伤侧眼球的晶状体蛋白可释放入血,刺激机体产生针对晶状体蛋白的抗体或激活特异性淋巴细胞,进而引起健侧眼球发生交感性眼炎。 2.修饰的自身抗原在感染、电离辐射或化学药物等影响下,自身组织细胞抗原结构发生改变成为自身抗原,刺激机体引起自身性免疫应答。如有些患者服用甲基多巴后，使红细胞抗原发生改变,引起自身免疫性溶血性贫血。 (四)肿瘤抗原 1、肿瘤特异性抗原指只存在于某种特定肿瘤细胞表面的抗原,如黑色素瘤、结肠癌的抗原。 2.肿瘤相关抗原指与某种肿瘤的发生有关,但不是该肿瘤细胞所特有的抗原物质。正常时机体内可少量存在,在某种肿瘤发生时,其含量明显增加。如肝细胞癌变时，体内的甲胎蛋白(AFP)含量明显增加,目前甲胎蛋白的检测已广泛用于原发性肝癌的辅助诊断和普查。 四、佐剂 先于抗原或同时注入机体,能明显增强免疫应答或改变免疫应答类型的物质,称佐剂。佐剂包括:①微生物及其产物,如短小棒状杆菌、卡介苗(BCG)等;②无机化合物,如明矾、氢氧化铝等;③油剂,如弗氏佐剂等。 佐剂能延长抗原在体内的刺激时间,刺激抗原提呈细胞的功能,促进淋巴细胞增殖分化,具有增强免疫应答的作用。 佐剂目前广泛应用于疫苗的配制,还可作为抗肿瘤和抗感染的辅助免疫治疗添加剂。 1.学习抗原 （1）听课、思考、结合生活实际，认真回答教师提出的问题。 （2）听课、理解抗原 1.教师讲述抗原，引发学生对免疫学的重视。 活动三： 调动思维 探究新知 第二节 免疫球蛋白 一、概 念 1.抗体(antibody,Ab)是B淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖分化为浆细胞,由浆细胞产生的并能与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白。 2.免疫球蛋白(immunoglobulin.Ig)具有抗体活性及化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。抗体是免疫球蛋白,而免疫球蛋白不一定都是抗体。抗体属于生物学功能概念,免疫球蛋白则属于化学结构概念,如多发性骨髓瘤患者的血液中有大量的与抗体结构相似但不具备抗体功能的球蛋白,这些球蛋白是骨髓瘤细胞分泌的,只能称为免疫球蛋白,不能称为抗体。 二、免疫球蛋白的结构与功能 (一)免疫球蛋白的结构 1.基本结构 免疫球蛋白分子的基本结构是由二硫键连接的四条肽链组成的对称结构,称为单体。其中两条相同的长链称为重链(H链),由450~550个氨基酸残基组成，两条相同的短链称为轻链(L链),由214个氨基酸残基组成(图3-3)。 免疫球蛋白的重链和轻链不是简单的直线结构,其肽链反复高度盘绕,形成了具有特定功能的高度复杂的立体区域。 (1)可变区(v区):氨基端轻链的1/2和重链的1/4的区域内氨基酸的组成和排列顺序高度可变,称为可变区(V区),能与抗原特异性结合。 (2)恒定区(C区):羧基端轻链的1/2和重链的3/4的区域氨基酸数量、种类和排列顺序都相对稳定,称为恒定区(C区)。其中重链的三个恒定区从氨基端向羧基端排列为CH1、CH2、CH3,分别具有不同的功能。 (3)铰链区:位于重链CH1、CH2之间的区域上,由十几个氨基酸组成,富含脯氨酸，富有弹性,易于伸展弯曲,可使免疫球蛋白分子由T型变为Y型,暴露CH2,便于结合补体。 2.水解片段用木瓜蛋白酶水解IgG单体,可在铰链区二硫键的氨基侧切断,得到两个相同的抗原结合片段(Fab段)和一个可结晶片段(Fc段),Fab 段包含了轻链和重链的可变区,是与抗原分子结合的片段(图3-4)。Fc具有激活补体、结合细胞、通过胎盘和黏膜的功能。 3.分类 根据重链恒定区结构的差别,将免疫球蛋白分为五类,分别是IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。其中IgG、IgD、IgE和血清型IgA均由单体组成,sIgA(分泌型)是由连接链(J链)连接两个单体和一个分泌片构成,lgM是由连接链(J链)连接五个单体构成。 (二)免疫球蛋白的生物学功能 1.Fab段的生物学功能Fab段能够特异性结合抗原，其结合部位在可变区(v区)。抗体与相应抗原特异性结合后所发挥的生物学效应因抗原的性质而不同。 (1)中和作用:外毒素和病毒都是通过与易感细胞受体结合的方式进入细胞而发挥毒性,感染作用的，当与相应的抗体结合后,外毒素、病毒上与易感细胞受体结合的位点被抗体封闭,不能进入细胞内,丧失了毒性和感染细胞的作用。 (2)抑制细菌吸附:细菌吸附到黏膜上皮上才能定居,继而繁殖。分布于黏膜表面的IgA能与细菌特异性结合，可以阻止细菌与黏膜细胞的结合,阻断细菌的定居,加快细菌的排除。 2.Fc段的生物学功能有些抗原在与相应抗体结合后,其生物学性质并不能改变，需要Fc段结合补体、吞噬细胞和NK细胞等，才能将抗原破坏清除。 (1)激活补体:当抗体与细胞型抗原特异性结合后,抗体分子发生构型变化,由T型变为Y型,暴露补体结合点CH2区,结合补体继而激活补体,溶解抗原细胞(图3-6)。 (2)结合细胞:在单核-巨噬细胞,NK细胞膜上有IgG的Fc受体,在肥大细胞或嗜碱性粒细胞膜上有IgE的Fc受体,抗体与其相应受体结合发挥不同的作用。 1)调理作用:在单核-巨噬细胞膜上有IgG的Fc受体,当细菌与相应抗体IgG特异性结合后,IgG的Fc段即可与单核-巨噬细胞上的Fc受体结合，激活细胞内的调控机制，增强吞噬细胞对细菌的吞噬消化作用(图3-7)。 2)ADCC作用:IgG的Fab段与靶细胞(如肿瘤细胞)表面抗原特异性结合后，IgG的Fc段与自然杀伤细胞(NK细胞)表面的Fc受体结合,介导NK细胞杀伤靶细胞(图3-8),称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)。 3)介导I型超敏反应:在肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面有IgE的Fe受体,IgE的Fc段与肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面IgE的Fc受体结合，可引起1型超敏反应。 (3)穿过胎盘和黏膜:IgG是人类唯一能通过胎盘的免疫球蛋白,母体的IgG可通过其Fc段与胎盘滋养层细胞Fc受体结合,然后通过胎盘进入胎儿血液循环,使得新生儿出生后就有了同母体基本相同的抗体水平,能够赋予新生儿约6个月的抗感染免疫力,这种自然被动免疫机制对于新生儿抗感染具有重要意义。此外,分泌型IgA通过分泌片介导其穿越呼吸道、消化道黏膜上皮细胞,到达黏膜表面发挥抗感染作用。 三、五类免疫球蛋白的特性 1.IgG人体出生后的第3个月开始合成,3~5岁时接近成人水平,40岁后逐渐下降。IgG是人体内五类免疫球蛋白中含量最高的,占血清免疫球蛋白总量的75%,分布于全身各个组织和体液中,也是唯一能够通过胎盘的免疫球蛋白,是机体抗感染的主要抗体。抗病毒抗体、抗细菌抗体及抗毒素主要为IgG。 2.IgM由五个单体构成,分子量最大,称为巨球蛋白,因此激活补体、凝集抗原作用均强大,主要分布于血液,占血清免疫球蛋白总量的10%。IgM是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体,胚胎发育晚期的胎儿即能合成IgM,故脐带血中特异性IgM水平升高，提示胎儿发生宫内感染。IgM也是初次体液免疫应答最早出现的抗体,血清中检出特异性IgM,则提示近期发生感染,可用于感染的早期诊断。天然的ABO血型抗体为IgM,血型不符的输血可致严重的溶血反应。 3.IgA 人体出生后4~6个月开始合成,12岁左右达成人水平。IgA分为血清型和分泌型两种,血清型IgA主要为单体,存在于血清中,占血清免疫球蛋白总量的10%~15%。分泌型IgA(slgA)由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处黏膜中的浆细胞产生,广泛分布于黏膜和外分泌液中,是机体局部黏膜抗感染的主要抗体。sIgA能抑制微生物在呼吸道黏膜上皮附着,减缓病毒繁殖,是黏膜重要屏障,对某些病毒、细菌和一般抗原具有抗体活性,是防止病原体入侵机体的第一道防线。 儿童局部黏膜sIgA合成不足容易患呼吸道和胃肠道感染。母亲初乳中含有slgA,是婴儿获得自然被动免疫的重要途径,应大力提倡母乳喂养。 4.IgD 血清中含量很少,占血清免疫球蛋白总量的0.2%~0.3%,是B淋巴细胞的重要抗原受体,血液中IgD功能尚不清楚。 5.IgE 正常人血清中含量极低,约占血清中免疫球蛋白总量0.02%,但在过敏性疾病或寄生虫感染时,特异性IgE含量显著增高。IgE可通过其Fc段与肥大细胞和嗜碱性细胞表面的Fc受体结合,介导I型超敏反应。 1.学习免疫球蛋白 听课、理解免疫球蛋白 1.分组讨论免疫球蛋白的概念，在讨论中开拓思维广度和深度，锻炼交流能力和表达能力。 活动五： 巩固练习 素质提升 小组为单位讨论： 简述免疫球蛋白的基本结构和功能。 组内合作，回答问题。 分组集体探索和讨论，培养团队合作能力、增强协作意识。 课堂小结 作业布置 课堂小结： 本课题的学习重点是抗原、抗体、免疫球蛋白的概念、种类及功能。学习难点是免疫球蛋白的基本结构及功能。在学习过程中应注意比较五类免疫球蛋白的特性；能运用免疫学基础理论正确理解免疫现象，解释相关临床问题。 作业布置： 1.医学上重要的抗原有什么？ 2.比较五类免疫球蛋白的特性。 板书设计 第三章 免疫学基础 第一节抗原 第二节免疫球蛋白 教学反思 1．围绕“三个面向”展开教学，面向资格考试、面向就业岗位、面向人的生命健康。 2．“教、学、做”一体化，以“教”为主导，激发兴趣。以“学”为主体，加强互动。以“做”为主线，学以致用。 3．在本堂课的设计中，与学生有互动，更好的把握学生的学习情况，探究更适合学生的教学方法，进一步明确教学重点、难点，理清思路，提高课堂教学效率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$