4.4 免疫学的应用- 2024-2025学年高二生物同步课堂精优课件（人教版2019选择性必修1）

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。 新冠疫情爆发时，大家接种了新冠疫苗。 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:1、为什么接种新冠疫苗能预防新冠肺炎？ 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。 问题探讨 2、 为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？ 接种新冠疫苗后，机体产生抗体和记忆细胞，新冠病毒入侵后，记忆细胞迅速分裂分化，浆细胞产生大量抗体，抑制病毒的繁殖和对人体细胞的黏附。 第4章 免疫调节 第4节 免疫学的应用 本节聚焦 1、疫苗的作用是什么？为什么它能够发挥这样的作用？ 2、器官移植面临哪些问题？该如何解决这些问题？ 一、疫苗 我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。天花病毒是一种DNA类病毒，传染途径主要为飞沫传播。患者三至五天后开始出疹，并引发肺炎、全身器官衰竭。 【资料1】中国古代人痘接种过程：“打开天花患者的小脓疱，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，大部分可以自愈，死亡率约2%。 【资料2】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。据此英国的外科医生爱德华·琴纳发明牛痘疫苗。 爱德华·琴纳（英）发明牛痘接种 一、疫苗 法国科学家巴斯德有关疫苗的研制，开创了科学地进行免疫接种的新时期。 【资料3】在了解到狂犬病毒主要侵染中枢神经系统后，巴斯德等人从因狂犬病毒致死的兔身上取出脊髓匀浆，发现把干燥或放置一段时间的脊髓匀浆注入狗体内狗则不致命，由此制备了减毒的狂犬疫苗。 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。后来，巴斯德利用生物传代方法和物理化学方法又得到灭活的狂犬病疫苗。 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。 狂犬病疫苗 一、疫苗 1、概念 通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。 接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体（以及相应的记忆细胞 ），从而对特定传染病具有抵抗力。 2、原理 疫苗 APC 记忆B细胞 辅助性T细胞 B细胞 靶细胞 记忆T细胞 细胞毒性T细胞 浆细胞 抗体 细胞毒性T细胞 真正的病原体 结合病原体 裂解靶细胞暴露抗原 迅速增殖分化 产生大量 迅速增殖分化 一、疫苗 3、种类 灭活疫苗：又称死疫苗,病原微生物用物化方法灭活后制作而成，失去致病能力，但抗原特性保留，制备简单，保存时间长且相对较安全，接种量大，需多次接种。 举例：狂犬、流感疫苗、我国研制的新冠疫苗、人乳头瘤病毒(HPV)疫苗（世界上第一个预防癌症的疫苗） ②减毒疫苗：毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒,接种一次， 且接种量少免疫时间长，效果好。 举例：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗（顾方舟）、天花疫苗、麻疹疫苗等。 ③核酸疫苗：将抗原蛋白的基因（mRNA或DNA ）直接注入 人体内，利用人体细胞产生抗原蛋白，产生免疫应答。 举例：新型乙肝疫苗、某个亚型的禽流感疫苗等。 常见的疫苗及其预防的疾病 疫苗名称 作用 天花疫苗 预防天花病毒感染 卡介苗 预防结核病 脊髓灰质炎疫苗(“糖丸”) 预防脊髓灰质炎 人乳头状瘤病毒（HPV）疫苗 预防宫颈癌 麻疹疫苗 预防麻疹 乙脑疫苗 流行性乙型脑炎 流脑疫苗 流行性脑脊髓膜炎 百白破三联疫苗（DPT） 百日咳、白喉、破伤风 抗狂犬血清 狂犬病 新型冠状病毒肺炎灭活疫苗（Vero细胞） 预防新冠病毒的感染 拓展：疫苗技术的发展——三代疫苗技术 第二代疫苗： “打”蛋白 亚单位疫苗，是通过基因工程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。 第一代疫苗： “打”病原体 指的是灭活疫苗和减毒活疫苗。 第三代疫苗： “打”核酸 是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗。 Vero细胞中培养 新 冠 病 毒 灭活病毒 注射 人体 S蛋白基因(DNA) 质粒 重组质粒 导 入 CHO细胞 S蛋白 人体 注射 提纯 人体 注射 5型腺病毒 注射 人体 S蛋白的mRNA 脂质体 mRNA疫苗 人体 注射 ① ② ③ ④ ⑤ 第一代疫苗：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤ 判断以下新冠疫苗5条技术路线分别属于第几代疫苗？ 课堂练习 疫苗种类 1. 接种流感疫苗后可能会有轻微发热或其他症状。为什么？ 疫苗通常是灭活或减毒的病原体制成，作为抗原可引发免疫反应。 2. 有人认为接种多种疫苗很麻烦，应设计一种可预防多种疾病的疫苗。是否可行？ 可行，可制备联合疫苗保证其中含有不同的有效抗原成分。如百白破三联疫苗可同时预防百日咳、白喉、破伤风。 3.患免疫缺陷病的儿童，能否接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？为什么？ 不建议接种，其免疫力低下，处理不当，易引起强烈的免疫反应。 4. 有些疫苗注射多次有什么意义？ 刺激机体产生更多的抗体和记忆细胞。 5.是不是只要我们注射了相关疫苗，就可以抵抗相应的病原体的攻击且终身有效？ 思考讨论 不一定，病原体可能发生变异导致疫苗失效。 6. 疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？ 不必。引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的抗原成分，如蛋白质、多糖等。因此，可以利用病原体的某些成分及其产物制备疫苗即可。 （2）随着免疫学、生物化学的发展以及生物技术的不断改进，疫苗的研制和应用已扩展到许多非传染病领域，而且已经出现了治疗性制剂。 （1）到目前为止，疫苗仍是人类发明的对抗传染病的一件有效的武器，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。 （1）特异性，接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病。 （2）记忆性，免疫力能维持较长的时间。 5、意义 4、作用特点 一、疫苗 课堂练习 1、下列关于灭活疫苗的叙述，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抗原的免疫防御功能 A.①④ B.①③ C.②④ D.②③ 2.某地启动适龄女性HPV疫苗免费接种项目，项目使用的疫苗为国产二价HPV疫苗，可预防高危型HPV16和HPV18两个亚型的感染。HPV(人乳头瘤病毒)是一种环状双链DNA病毒，高危型HPV持续感染是宫颈癌发生和发展最重要的致病因素。下列相关叙述正确的是( ) A.与SARS病毒相比，HPV基因的突变率较低 B.初次接种二价HPV疫苗，会刺激一个B细胞分化出多种浆细胞 C.HPV对人体来说是一种抗原，会被细胞毒性T细胞裂解 D.初次接种HPV疫苗后，若提前进行第二次疫苗接种可以增强免疫效果 A A 器官移植 二、器官移植 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做器官移植。 1、概念 器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段，其主要原因有两点： ①器官保存技术和外科手术方法等的不断改进。 ②高效免疫抑制剂的陆续问世。 2、现状 器官移植依旧面临很多问题，解决问题涉及免疫学应用。 思考讨论 1、外来器官于机体来说相当于什么成分？主要是什么免疫发挥攻击作用？ 抗原；细胞免疫 2、最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？ 可能是没有考虑免疫排斥问题。 3.在进行器官移植或者骨髓移植时，为什么都要先进行配型，即检查供体和受体之间的组织相容性呢？ 提供器官的叫供体，接受器官移植的叫受体，因为受体和供体的组织相容性抗原越一致，在进行移植时发生免疫排斥的可能性就越低，移植的器官就越容易存活；如果配型不合适，发生排斥的可能性就大，则不适合移植。 4.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？ 利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的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。 5.免疫抑制剂会使淋巴细胞减少，因而患者容易患感染性疾病，这一问题该如何解决？ 在免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡，尽量使病人避免接触病原体，或通过适当的锻炼，提高自身免疫力。 二、器官移植 3、问题及解决方法 问题1：免疫排斥： HLA：每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质—-组织相容性抗原， 也叫人类白细胞抗原，简称HLA，标明细胞身份的标签物质。 免疫排斥：每个人的白细胞都能够识别HLA，正常情况下不会攻击自身细胞，如 果将异体的器官或组织移植过来，白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。 解决方法： 器官移植的成败，主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近。 a. 事实上，除了同卵双胞胎，要在世界上找到HLA完全一致的人几乎是不可能的。研究表明，供体与受体的主要HLA的有一半以上相同就可以移植。 b. 免疫抑制剂的应用，大大提高器官移植成活率。 二、器官移植 3、问题及解决方法 问题2：供体器官短缺： 脑死亡器官捐献：需要家属同意去掉呼吸机等支持系统，达到了脑心双死亡的状态。 心死亡器官捐献：心跳停止后，器官容易缺血，仅在短时间内（约15min）符合捐献标准。 离体器官保存时限短：心脏5小时，肝12小时，胰腺和肾脏分别为20h和24h以内。 ①器官捐献的条件严苛 ②中国传统思想的伦理困境 解决方法： ①利用自体干细胞培养组织、器官 ②号召自愿捐献器官 人造器官解决器官移植难题 人体某些部位具有免疫“特权”，它们能够耐受抗原的侵入而不会引起免疫反应。在免疫豁免部位，移植的器官可以存活很长时间而不发生免疫排斥反应。 角膜就属于免疫豁免部位，所以角膜移植不必考虑配型。睾丸也属于免疫豁免部位，这也是鸡睾丸移植（上一章）能够成功的原因。在研究内分泌的实验方法中，将新的内分泌腺植入已去除内分泌腺的动物体内时，可能会发生免疫排斥。 免疫赦免 1、免疫预防 灭活疫苗： 减毒疫苗： 如伤寒菌苗、卡介苗 如乙脑疫苗、牛痘苗 如白喉、破伤风类毒素 如亚单位疫苗、核酸疫苗 类毒素： 新型疫苗： 人工主动免疫 抗原 免疫球蛋白： 抗毒素： 如白喉抗毒素 人工被动免疫 抗体 如丙种球蛋白 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。 （2）种类 （1）概念： 三、免疫学应用 （1）概念： （2）原理： 抗原抗体特异性结合 2、免疫诊断 检测病原体 检测肿瘤标志物 (如甲胎蛋白AFP) 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。 三、免疫学应用 （3）具体检测方法： ①凝集反应: 如ABO血型的鉴定、菌种鉴定 ②沉淀反应: 如可溶性抗原与抗体结合，形成沉淀 ③标记技术: 如免疫荧光法 实例1：人类ABO血型检测 个体表现型 A型 B型 O型 AB型 红细胞表面抗原类型 A抗原 B抗原 无抗原 A抗原、B抗原 血清中抗体类型 抗B抗体 抗A抗体 抗A抗体、抗B抗体 无抗体 原理：当抗原和抗体相遇时就会发生凝集反应，使红细胞破裂，血红蛋白逸出，称为红细胞溶解。 抗A抗体 抗B抗体 O型 A型 B型 AB型 A抗体 A抗体 B抗体 B抗体 血型: B型 实例2：新冠抗体检测（胶体金法） C-质控线：只有C区一条红线，代表阴性 G-lgG检测线：IgG抗体晚于IgM抗体出现，抗体阳性表明有新冠病毒感染，但不能区 分是现在感染还是既往感染。 M-IgM检测线：IgM是快速产生的抗体，阳性说明新冠近期感染，具有较强传染力。 IgM阴性而M-IgG阳性，表明痊愈者，不具有传染性，还可抵抗病毒感染。 M-IgG阳性和IgM阴性均阳性：提示是近期感染 原理：抗原—抗体结合 实例3：早早孕检测 早孕试纸中含有能够与HCG(人绒毛膜促性腺激素)结合的抗体，能够与HCG结合，并形成抗原抗体复合物，最后再与色素分子结合，并在试纸上显现条带。 3、免疫治疗（患病后的措施） 通过对人体输入抗体、胸腺激素、细胞因子、免疫抑制剂等某些药物或生物制剂等，调整病人的免疫功能，从而达到治疗疾病的目的。 ①免疫增强疗法： ②免疫抑制疗法： ④免疫重建： 对免疫功能低下者， 如输入抗体、细胞因子等免疫活性物质。 如治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。 将正常个体的造血干细胞或淋巴细胞转移给免疫缺陷个体，以恢复其免疫功能。 ③免疫调节: 用物理、化学或生物学等手段调节免疫功能。 三、免疫学应用 项目 免疫预防 免疫治疗 时间 注射的物质 目的 病原体感染前的预防 病原体感染后的治疗 疫苗（经处理的抗原） 抗体、细胞因子、血清等 激发机体自身免疫反应， 产生抗体和记忆细胞 直接注射免疫活性物质， 增强人体抵御病原体的能力 免疫预防与免疫治疗的区别 免疫学应用 免疫预防 免疫治疗 免疫诊断 输入抗体、细胞因子等免疫活性物质 免疫功能低下者 利用原理 实例 抗原和抗体反应的高度特异性 如检测病原体和肿瘤标志物等 原理 作用 特异性免疫 免疫增强疗法 免疫抑制疗法 接种疫苗 （患病后的措施） 治疗一些自身免疫病 器官移植 （患病前的措施） 使机体产生相应的抗体和记忆细胞 免疫学在临床实践上的应用 1、器官移植是终末期器官衰竭最有效的治疗方法。关于器官移植，下列叙述错误的是（ ） A.应确保供者与受者的HLA一致或相近 B.应确保供者器官中没有潜藏的病毒 C.移植手术前保持供者器官的活性 D.手术后应用免疫抑制剂使机体免疫力越低越好 2、破伤风外毒素是由破伤风杆菌产生的一种强毒性蛋白质，该毒素经脱毒处理后可制成类毒素。下列有关如图实验分析正确的是（ ） A.甲组小鼠死亡的原因是初次注射外毒素引发了强烈的过敏反应 B.丙组注射的类毒素可被抗原呈递细胞识别进而引发特异性免疫 C.乙组注射的免疫血清中含有辅助性T细胞分泌的抗外毒素抗体 D.乙组注射免疫血清和丙组注射类毒素都属于免疫治疗 D B 课堂练习 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。  ( ) × × √ 练习与应用 练习与应用 【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免都会发病，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。 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？ 为什么要对小男孩连续注射十几天呢？ 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？ 曾寄生于兔神经组织的狂犬病病毒。 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。 一、选择题 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 复习与提高 C EVCapture4.1.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.12.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$