4.4 免疫学的应用-2024-2025学年高二生物同步高效教学课件（人教版2019选择性必修1）

4.4 免疫学的应用 【问题探讨】 流感病毒极易发生变异； 该同学注射的流感疫苗所预防的流感与她所患的流感可能不是同一个类型的，所以没有起到预防作用。 某同学在流感开始大规模流行前接种了流感疫苗，可是没过一两个月，她患流感了；而她听说接种过一次麻疹疫苗，终生就不会得麻疹了。她对此很困惑：这到底是什么原因呢？ 讨论： 为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？ 在人类的历史上，传染病夺去了无数人的生命。而免疫学正是在人类与传染病斗争的过程中发展起来的。 天启四骑士 问题1：推测人痘接种中的有效成分是什么？为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈？ 接种物中带有减毒的天花病毒，因此，被接种者会轻度感染天花。但由于接种的天花病毒毒性已经减弱，被接种者完全可以通过免疫系统实现自愈。 资料1：从人痘接种到牛痘接种 一.疫苗 人痘接种法：1700年，英国皇家学会会员、著名医生马丁 •李斯特收到一封英国商人从中国寄去的信， 信中描述了商人在中国看到的人痘接种过程：“打开天花患者的小脓包，用棉花吸沾一点脓液，并使之干燥……然后放入可能患天花人的鼻子里。” 被接种者会轻度感染天花，然后痊愈。 牛痘接种法：牛痘症状通常是在母牛的乳房部位出现局部溃疡。牛奶厂挤奶女工感染过牛痘后，就不再患天花。牛痘症状在她们身上仅表现为手上出现一些脓疱，间或伴随一些轻微的不适。   接种物 接种后反应 免疫效果 人痘 接种 牛痘 接种 人减毒天花病毒 脓疱、2%的致死率 不再感染天花 牛减毒天花病毒 脓疱，间或伴随一些轻微的不适。 不再感染天花 爱德华·琴纳（英） 发明牛痘接种 问题2：结合免疫机理回答，牛痘病毒和人的天花病毒是不同 的病毒，为什么可以在人体内激发相同的免疫反应呢？ 牛痘和具有与人痘相同的免疫原性（抗原结构）、而且更安全。 天花病毒 病原体 摄取 抗原呈递细胞 处理呈递 辅助性T细胞 B细胞 结合 一些病原体直接接触 分裂、分化 并分泌 细胞因子 感染 靶细胞 细胞毒性T细胞 识别 记忆T细胞 细胞毒性T细胞 分裂分化 识别 接触、裂解 促进 靶细胞 裂解、死亡 暴露的病原体 记忆B细胞 浆细胞 抗体 记忆B细胞 分裂分化 产生分泌 结合 形成沉淀等 被其他免疫细胞吞噬消化 直接 相同病原体二次入侵 相同病原体二次入侵 记忆T细胞 促进 特异性免疫过程模式图 法国科学家_______有关疫苗的研制，开创了_____地进行________的新时期。 巴斯德 科学 免疫接种 资料2：巴斯德主要成就——巴氏消毒法、研制狂犬疫苗等 主要成就： 疾病的病菌说、否定微生物自然发生说、 巴氏杀菌法、研制狂犬病疫苗等多种疫苗 （1822年12月27日—1895年9月25日），法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。 巴斯德简介 疫苗通常是用 或 病原体制成的生物制品。 灭活的 减毒的 接种疫苗后，人体内可产生相应的 ，从而对特定传染病具有抵抗力 1.概念： 2.疫苗的作用机理： 抗体和记忆细胞 接种疫苗 二次免疫 自然界的病原体入侵 增殖、分化 B细胞 记忆细胞 浆细胞 抗体 一.疫苗 保留抗原性，但无致病性 3、实例 卡疤 （1）天花疫苗： （2）卡介苗 脊髓灰质炎疫苗 麻疹疫苗 （3）人乳头瘤病毒（HPV）疫苗： （4）我国研制的预防某个亚型的禽流感疫苗： 百白破三联疫苗 根除了天花 预防结核病 预防麻疹 即：糖丸，预防脊髓灰质炎（小儿麻痹） 预防百日咳、白喉、破伤风 预防由HPV引起的几种子宫颈癌 世界上第一个预防癌症的疫苗（美国） 是我国首个人和动物的DNA疫苗 ①疫苗是对抗传染病的一件有效武器，而且对某些疾病来讲，注射疫苗可能 是唯一有效的预防措施。 ②疫苗的研制和应用已扩展到非传染病领域，而且出现了治疗性制剂。 4.应用 疫苗的应用是人们根据免疫反应的规律来设计的，这样可以促进对机体有利的免疫反应，从而维护人体健康。 新冠疫苗的生产途径： 保留了抗原性，但无致病性 ①使mRNA进入细胞（膜的流动性） ②防止mRNA被水解 4.优点： 疫苗 包含一个完整的病原体。一般情况下，引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的 。因此，可以利用病原体的某些成分如 、多糖荚膜等来制备疫苗。 抗原 蛋白质 【思考】 不必 ①为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？ ②接种多种疫苗很麻烦，设计一种用来预防多种疾病的疫苗，可行吗? ③疫苗必须包含一个完整的病原体吗？ ④患免疫缺陷的儿童能否接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？为什么？ ⑤为什么注射疫苗一段时间后才会起作用？ 有些接种疫苗之后，机体会产生特异性免疫，可能会出现轻微发热或其他症状。 这种想法是可行的，理论上，制备联合疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。临床应用中已有不少联合疫苗，例如，百白破三联疫苗可以同时预防百日咳、白喉、破伤风，还有麻疹、风疹二联疫苗等。 一般不建议，特别是减毒疫苗，因为儿童的免疫力低，疫苗相当于抗原，有可能引起强烈的免疫反应。 疫苗作为抗原进入人体后，要经过处理、传递、识别以及淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此，注射疫苗一段时间后，人体才具有免疫力。 拓展：疫苗技术的发展——三代疫苗技术 讨论：据图说出三代疫苗技术分别“打”什么？ 第一代疫苗： 第二代疫苗： 第三代疫苗： 第一代疫苗 “打”病原体 第二代疫苗 “打”蛋白 第三代疫苗 “打”核酸 指的是灭活疫苗和减毒活疫苗 是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体。 是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗 mRNA疫苗： 将编码病原体蛋白的mRNA包裹在脂质体中，当疫苗注射到体内时，体内的细胞即可通过该mRNA翻译合成大量的病原体蛋白，并诱导免疫系统识别该蛋白从而产生对病原体的免疫记忆以抵抗病毒感染。 医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫作器官移植。 器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段。 主要依赖于器官保存技术和外科手术方法等的不断改进，以及高效免疫抑制剂的陆续问世。 但器官移植依旧面临很多问题，其解决涉及免疫学的应用。 二.器官移植 1.概念 2.意义 【思考·讨论】阅读器官移植时遇到的问题及希望《教材》P83—84 免疫排斥 供体器官短缺 ①每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质—— ，也叫 ，简称 。每个人的 都认识这些物质，因此正常情况下 攻击自身的细胞。 组织相容性抗原 人类白细胞抗原 HLA 白细胞 不会 ②如果将别人的器官或组织移植过来，白细胞就能识别出 而发起攻击。 HLA不同 主要取决于供者与受者的 是否一致或相近。 HLA 1、器官移植面临的两大问题？ 2、发生免疫排斥原因？ 3、器官移植的成败: 4、器官移植常发生免疫排斥反应，是属于哪种免疫反应？ 5、器官移植条件？ 细胞免疫 只要供者与受者的主要HLA有一半以上相同，就可以进行器官移植。 免疫抑制剂 6、如何提高器官移植的成活率？ 在用免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡，并尽量使运用免疫抑制剂的病人避免接触病原体，或通过适当的锻炼，提高自身免疫力。 供体器官短缺 ①利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体组织相容性抗原是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小 同济大学团队首次在临床试验中利用自体肺部干细胞移植技术成功再生了患者的损伤肺部组织。 ②希望唤醒潜藏于人们心灵深处的爱心，有更多的人加入到自愿捐献器官的行列中来。 疫苗 免疫学在临床实践中的应用 P85 概念：是指在患病前将各种人工制备的免疫制剂（菌苗、疫苗或血清等）接种到人体内，使人体产生抗体及记忆细胞，增强人的免疫力，以达到预防传染病的目的。 主动免疫 抗原 被动免疫 抗体 种类 免疫预防 免疫诊断 免疫治疗 检测病原体、肿瘤标志物等 疫苗 根据抗原和抗体反应的高度特异性，将免疫学技术和制剂用于临床诊断。 凝集反应 ABO血型的鉴定、菌种鉴定 沉淀反应 如可溶性抗原与抗体结合，形成沉淀 标记技术 如免疫荧光法 免疫学在临床实践中的应用 P85 免疫预防 免疫诊断 免疫治疗 检测病原体、肿瘤标志物等 疫苗 免疫学在临床实践中的应用 P85 免疫增强疗法 免疫抑制疗法 针对免疫功能低下者，输入抗体、胸腺激素、细胞因子等，增强患者免疫能力 使用免疫抑制剂，抑制免疫系统的功能，用来治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等疾病 免疫预防 免疫诊断 免疫治疗 拓展：如何通过免疫学方法来测定血型？ 个体表现型 A型 B型 O型 AB型 红细胞表面 抗原类型 血清中抗体类型 A抗原 抗B抗体 B抗原 抗A抗体 无A抗原 无B抗原 即有A抗体 又有B抗体 既有A抗原又有B抗原 无A抗体 无B抗体 抗A抗原的抗体 抗B抗原的抗体 样品：自身指血 材料：无菌采血针、载玻片、碘酒棉球等 结果分析： O型 A型 B型 AB型 有A抗原 有B抗原 有A、B抗原 无抗原 一、概念检测 被称为“糖丸爷爷”的顾方舟“一生只做一件事情”，即研制“糖丸”——脊髓灰质炎活疫苗，为我国消灭脊髓灰质炎(俗称小儿麻痹症) 作出了重要贡献，判断下列相关表述是否正确 (1 )该“糖丸”是用灭活的病毒制成的。( ) (2 )该疫苗可以识别组织相容性抗原。( ) (3)当接种该疫苗后，机体会产生一定的免疫反应。 ( ) × × √ 二、拓展应用 1. 巴斯德将感染了狂犬病的兔的神经组织制成匀浆，每天取样给家兔注射。开始几天被注射的家兔都会发病，但随着匀浆放置时间的延长， 家兔发病的反应越来越弱：放置10~ 14天的匀浆失去使家兔患病的作用。这时，如果再给这些没有发病的、被注射了 “过期病兔神经组织匀浆” 的家兔注射新鲜病兔的神经组织匀浆，家兔也不会发病了。1885年，巴斯德将匀浆注射给一个9岁的被疯狗咬伤的小男孩，连续注射十几天后， 小男孩活了下来。这位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗的注射者。后来，巴斯德制成了狂犬病疫苗，即过期病兔的神经组织匀浆。 (1) 据上述资料推测，巴斯德所制作的狂犬病疫苗的本质是什么？ 曾寄生于兔神经组织的狂犬病病毒。 (2) 为什么要对小男孩连续注射十几天呢？ (3 )现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗？是怎么制作出来的？有兴趣的同学, 请查阅资料并与同学分享。 需要进行微量叠加。 本质上它们并没有区别，但制作方法是不一样的。通过查阅文献，学生应能知道。现在狂犬病疫苗多使用动物细胞培养技术制备，而巴斯德的狂犬病疫苗是凭经验制成的、可能含有活病毒和灭活病毒。 复习与提高 1. B细胞、辅助性T细胞和细胞毒性T细胞的共同点不包括 ( ) A. 它们都具有特异性 B. 受刺激后，都可以经历活化、增殖过程 C. 它们都来自骨髓的造血干细胞，并在骨髓里成熟 D. 它们的细胞表面都含有受体，可以识别相应的抗原 2. 在制备抗蛇毒毒素血清时，需将减毒的蛇毒注入家兔体内以引起免疫反应，这一免疫反应和所用的蛇毒分别是 ( ) A. 特异性免疫，抗体 B. 特异性免疫，抗原 C. 非特异性免疫，抗体 D. 非特异性免疫，抗原 3. 环抱素A是霉菌的一种代谢产物，它能选择性地抑制辅助性T细胞的增殖。那么，环抱素A可用于 ( ) A. 预防和治疗艾滋病 B. 降低恶性肿瘤的发病率 C. 降低移植器官被排斥的概率 D. 清除宿主细胞内的结核分枝杆菌 C B C 复习与提高 二、非选择题 1. 1700年，英国皇家学会会员、著名医生马丁 •李斯特收到一封英国商人从中国寄去的信， 信中描述了商人在中国看到的人痘接种过程：“打开天花患者的小脓包，用棉花吸沾一点脓液，并使之干燥……然后放入可能患天花人的鼻子里。” 被接种者会轻度感染天花，然后痊愈。为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈？在这个过程中，免疫系统发生了哪些变化？ 【答案】接种物中带有减毒的天花病毒，因此，被接种者会轻度感染天花。但由于接种的天花病毒毒性已经减弱，被接种者完全可以通过免疫系统实现自愈。在这个过程中，免疫系统完成了对天花病毒的特异性免疫反应，同时针对天花病毒分化出记忆B细胞和记忆T细胞，当再次遇到天花病毒时能迅速作出反应。 2.人类基因D编码红细胞表面的RhD蛋白， 其等位基因d不编码蛋白质。基因型为DD或Dd 的被称为Rh阳性(Rh+),基因型为dd被称为Rh 阴性(Rh-)。人的血清中不存在抗RhD的天然抗体，只有当Rh-的人接受Rh+人的血液后，才会通过免疫反应产生该抗体。RhD抗体可以透过胎盘。当Rh-的母亲怀有Rh+的胎儿时，胎儿的少量红细胞或RhD蛋白可以在妊娠末期或分娩时进入母体，使母体产生抗体。如果此抗体进入胎儿的循环系统，会使胎儿的红细胞发生溶血，造成新生儿溶血，严重时可导致死亡。 (1)填写下表，预测结果：母亲和胎儿的RhD是否相容？ Rh+ Rh+ 相容 Rh- Rh+ 不相容 （2）当母亲和胎儿的RhD不相容时，一般情 况下，第一胎生产不会发生临床的症状。但当母亲第二次生育时，就可能发生新生儿溶血。请解释这是为什么。 【答案】第一胎一般无临床症状，是因为第一胎胎儿红细胞或RhD蛋白进入母体是少量的，并且大多数是在妊娠末期或分娩时期进入母体的，此时母体产生的抗体较少，通过胎盘进入胎儿循环系统的就更少了，所以不易发生新生儿溶血。但当这位母亲第二次怀孕时，胎儿的红细胞或RhD蛋白再次进入母体，引起二次免疫，母体会产生更多的RhD抗体，此时的抗体也更容易进入胎儿循环系统，也就更容易导致新生儿溶血。 (3) 一位Rh-的母亲第一胎生了个Rh+的孩子，她还想生第二胎。请你为她提岀一个预防第二胎新生儿溶血的方案并解释原因。 【答案】可以让该母亲在分娩第一胎之后的很短时间内（如72h之内）接受RhD蛋白的抗体注射，以消耗掉在妊娠末期或分娩时进入她体内的RhD蛋白，这样使母体内不发生针对RhD蛋白的初次免疫，可以预防下一胎发生Rh溶血。 3.人乳头瘤病毒(HPV)可导致子宫颈癌。请回答下列有关HPV疫苗与预防子宫颈癌的相关问题。 (1)当个体接种HPV疫苗后，该疫苗作为 可诱导B淋巴细胞增殖、分化成 和记忆细胞，记忆细胞在机体被HPV感染时能够迅速作出反应，因而能够起到降低患子宫颈癌风险的作用。 (2) 研究表明，受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平往往下降，这与患子宫颈癌有什么关系？ (3) HPV的衣壳蛋白主要由L1和L2构成, 且主要成分是L1。根据这一信息，请你提出一个设计HPV疫苗的思路，并上网查找资料，看你设计的思路与已经上市的HPV疫苗的设计思路是否相同。 抗原 浆细胞 【答案】受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平下降，会导致癌细胞无法有效地向T细胞呈递抗原信息，这样，癌细胞就有可能逃避免疫监视，增加患宫颈癌的概率。 【提示】可以纯化HPV的衣壳蛋白L1或利用基因工程生产L1，并以L1蛋白为基础设计HPV疫苗。现已上市的HPV疫苗，大部分是以L1蛋白或L2蛋白为靶标制备的。 4. 我国对艾滋病病人实行“四免一关怀” 政策，请查阅资料，了解这项政策的具体内容, 谈一谈这样做的原因和必要性。 【答案】我国于2006年3月1号起实施《艾滋病防治条例》。该条例将“四免一关怀”政策制度化、法律化。条例第四章第四十四条规定了“四免”， (1)向农村艾滋病病人和城镇经济困难的艾滋病病人免费提供抗艾滋病病毒治疗药品； (2)对农村和城镇经济困难的艾滋病病毒感染者、艾滋病病人适当减免抗机会性感染治疗药品的费用； (3)向接受艾滋病咨询、检测的人员免费提供咨询和初筛检测； (4)向感染艾滋病病毒的孕产妇免费提供预防艾滋病母婴传播的治疗和咨询。第四十六条和第四十七条体现了“一关怀”，即：县级以上地方人民政府应当对生活困难并符合社会救助条件的艾滋病病毒感染者、艾滋病病人及其家属给予生活救助；还应当创造条件，扶持有劳动能力的艾滋病病毒感染者和艾滋病病人，从事力所能及的生产和工作。“四免一关怀”是我国艾滋病防治有力的政策措施之一。这样做，能最大限度控制艾滋病的发病率及传播，还能消除群众的恐“艾”情绪，使全社会积极应对艾滋病的威胁，体现社会主义制度的优越性。 1.(2021·浙江6月选考，15)已有研究表明，新冠病毒表面具有多种蛋白，其中S蛋白能与人体细胞表面受体结合，使其吸附并侵入细胞。人体对S蛋白发生免疫反应产生的抗体可与S蛋白结合，使病毒无法吸附到人体细胞表面而阻止感染。下列叙述错误的是(　　) A.新冠病毒无症状感染者体内可检测到病毒抗体但检测不到病毒核酸 B.新冠病毒疫苗注射后有效的标志是能预防新冠病毒感染 C.新冠灭活疫苗的主要有效成分为灭活的病毒，其中含有S蛋白 D.首次注射新冠灭活疫苗可使机体产生初次免疫应答，要增强免疫效果需再次接种 2.DNA疫苗的机理是将编码外源性抗原的基因插入到质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。下列说法错误的是(　　) A.疫苗经注射进入人体后，可被人体的浆细胞识别 B.注射疫苗后，人体产生特异性免疫反应，并产生相应记忆细胞 C.DNA疫苗能表达蛋白质等抗原结构，从而引起机体产生免疫反应 D.DNA疫苗的本质为核酸，其基本组成单位为脱氧核苷酸 A 习题检测 A 3.当异体组织、器官被移植到体内某些特定部位(如眼、睾丸、脑)后不被排斥而可长期存活，这种现象称为“免疫赦免”，这些部位称“免疫赦免区”，该区域免疫细胞有赦免基因的表达，启动细胞自杀程序。下列有关说法正确的是(　　) A.器官移植需要供者和受者主要HLA完全相同 B.T细胞中免疫赦免基因的选择性表达可能是“免疫赦免”产生的原因 C.“免疫赦免”说明人体的免疫系统存在缺陷 D.利用药物使人体免疫系统变得敏感，使移植器官获得“免疫赦免” 4.(2021·辽宁卷，10)下图表示人体过敏反应发生的基本过程。下列正确的是(　　) A.图中包含细胞免疫过程和体液免疫过程 B.细胞①和细胞②分别在骨髓和胸腺中成熟 C.细胞③和细胞④分别指浆细胞和记忆细胞 D.用药物抑制致敏细胞释放生物活性介质可缓解过敏症状 B D 5. (2022·湖北卷)某肾病患者需进行肾脏移植手术。针对该患者可能出现的免疫排斥反应，下列叙述错误的是(　　) A.免疫排斥反应主要依赖于T细胞的作用 B.患者在术后需使用免疫抑制剂以抑制免疫细胞的活性 C.器官移植前可以对患者进行血浆置换，以减轻免疫排斥反应 D.进行肾脏移植前，无需考虑捐献者与患者的ABO血型是否相同 6. (2021·广东卷改编)我国新冠疫情防控已取得了举世瞩目的成绩，但全球疫情形势仍然严峻。为更有效地保护人民身体健康，我国政府正在大力实施全民免费接种新冠疫苗计划，充分体现了党和国家对人民的关爱。目前接种的新冠疫苗主要是灭活疫苗，下列叙述正确的是(　　) ①通过理化方法灭活病原体制成的疫苗安全可靠　 ②接种后抗原会迅速在机体的内环境中大量增殖　 ③接种后可以促进T细胞增殖分化产生体液免疫　 ④二次接种可提高机体对相应病原的免疫防御功能 A.①④ B.①③ C.②④ D.②③ D A 7.(2022·湖南卷)病原体入侵引起机体免疫应答，释放免疫活性物质。过度免疫应答造成机体炎症损伤，机体可通过一系列反应来降低损伤，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.免疫活性物质可与相应受体结合，从而调节神经－内分泌系统功能 B.适度使用肾上腺皮质激素可缓解某些病原体引起的过度炎症反应 C.过度炎症反应引起的免疫抑制会增加机体肿瘤发生风险 D.图中神经递质与肾上腺皮质激素对下丘脑分泌CRH有协同促进作用 D 8.(2021·海南卷)大规模接种新型冠状病毒(新冠病毒)疫苗建立群体免疫，是防控新冠感染疫情的有效措施。新冠疫苗的种类有灭活疫苗、mRNA疫苗等。回答下列问题。 (1)在控制新冠感染患者的病情中，T细胞发挥着重要作用。T细胞在人体内发育成熟的场所是 ，T细胞在细胞免疫中的作用是 。 (2)接种新冠灭活疫苗后，该疫苗在人体内作为________可诱导B细胞增殖、分化。B细胞能分化为分泌抗体的________。 (3)新冠病毒表面的刺突蛋白(S蛋白)是介导病毒入侵人体细胞的关键蛋白，据此，某科研团队研制出mRNA疫苗。接种mRNA疫苗后，该疫苗激发人体免疫反应产生抗体的基本过程是 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 这些特异性抗体在患者康复过程中发挥的免疫作用是___________________。 胸腺 增殖分化出细胞毒性T细胞和记忆T细胞 抗原 浆细胞 mRNA疫苗进入人体后，能够在人体内合成S蛋白，少部分可以直接刺激B细胞，大部分被抗原呈递细胞摄取和处理后呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，并且辅助性T细胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子，B细胞受到两个信号的刺激后，在细胞因子的作用下开始进行一系列的增殖、分化，形成记忆B细胞和浆细胞，浆细胞分泌抗体与相应的抗原特异性结合，发挥免疫效应。 与抗原特异性结合 $$