4.4 免疫学应用（课件）-2024-2025学年高二生物同步高效备课课件（人教版2019选择性必修1）

第4节 免疫学的应用 疫苗 免疫学的应用 器官移植 1.为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？ 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？ 问题探讨 麻疹病毒单一而稳定，因此当一个人感染了麻疹病毒以后身体产生相应的抗体和记忆细胞，可以保证人不再被相同的麻疹病毒感染，也就是不再患第二次麻疹。 2.为什么接种过一次麻疹疫苗，终生就不会得麻疹了？ 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。 考点一 疫苗 4 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 被接种者会轻度感染天花，天花病毒毒性已经减弱， 被接种通过免疫系统实现自愈。 资料分析： 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牛痘后不再患天花。牛痘症状在她们身上仅表现为手上出现脓疱，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。   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 牛减毒天花病毒 脓疱并伴随轻微不适 不再感染天花 轻度感染(2%致死率) 不再感染天花 请采用对比分析法分析人痘接种和牛痘接种的异同，填写以下表格。 资料2: 牛痘具有与人痘相似的抗原、而且更安全 为什么牛痘接种能够替代人痘接种？ 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。 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。 什么是疫苗？ 疫苗的作用是什么？疫苗的种类有哪些呢？ 巴斯德简介 (2) 类型： 疫苗通常是用 或 病原体制成的生物制品。 灭活的 减毒的 （1）概念： 保留抗原性，但无致病性 疫苗的概念及类型 回忆你曾接种过哪些疫苗？ 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 灭活疫苗: 减毒疫苗: 又称死疫苗，将病原体经过人工大量培养后，用理化方法灭活制成。 用减毒或无毒力的活病原微生物制成的疫苗。 (2)类型： DNA疫苗: RNA疫苗: 基因工程疫苗: （3）疫苗作用的机理 减毒疫苗 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 清除病原体 裂解靶细胞暴露抗原 用文字和箭头表示减毒疫苗产生特异性免疫过程示意图 记忆B细胞 迅速增殖分化 产生大量 记忆T细胞 迅速增殖分化 真正的病原体 灭活疫苗 浆细胞 记忆B细胞 抗体 辅助性T细胞 B细胞 APC 记忆B细胞 清除病原体 迅速增殖分化 产生大量 用文字和箭头表示灭活疫苗产生特异性免疫过程示意图 结论 机理：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 抗体和记忆细胞 特点1：具有 ： 特点2：具有 ： 特异性 记忆性 接种一种疫苗一般只能预防一种病原体引起的传染病 免疫力能维持较长的时间 疫苗的类型的比较： 项目 灭活疫苗 减毒疫苗 定义 优点 缺点 例子 又称死疫苗，用理化方法将病原微生物杀死制成疫苗。丧失了致病能力，但抗原特性保留。 又称活疫苗。用减毒或无毒力的活病原微生物制成的疫苗。 易保存、运输； 毒力无法恢复，安全性高 接种一次即可免疫效果持久；既可产生体液免疫，也可产生细胞免疫。 需要多次接种；只产生体液免疫，不产生细胞免疫 毒力有可能恢复，安全性低；不易保存、运输 狂犬疫苗、流感疫苗、人乳头瘤病毒 （HPV）疫苗等 卡介苗、麻疹疫苗、天花疫苗、脊髓灰质炎疫苗等 某些疾病来讲，注射疫苗可能是_____________ 的预防措施，挽救了无数人的生命。 意义： 唯一有效 疫苗的发明 第一代疫苗：指的是灭活疫苗和减毒活疫苗 第二代疫苗：由基因工程获得的具有免疫活性的病原体特异性结构蛋白,刺激人体产生抗体 第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫 苗和mRNA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 思考：疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？ 疫苗不必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抗原（具有抗原性即可），如蛋白质、多糖等。 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。例如新型乙肝疫苗、某个亚型的禽流感疫苗等 RNA疫苗：是将编码抗原决定簇的mRNA导入细胞，生产相应的蛋白质，进而引起机体产生免疫应答。(新冠疫苗) 优点：无需整合到宿主细胞基因组中，可直接翻译。 DNA疫苗：指将编码某种蛋白质抗原的外源基因直接注射到动物体内，产生的抗原(外源基因表达的蛋白质)激活机体的免疫系统，从而诱发强而持久的体液免疫和细胞免疫应答。(新型乙肝疫苗、亚型的禽流感疫苗) 优点：是稳定经济、使用一次即可产生长期免疫力，无需增加剂量。 某些疾病来讲，注射疫苗可能是_____________ 的预防措施，挽救了无数人的生命。 意义： 唯一有效 拓展 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 判断以下新冠疫苗5条技术路线分别属于第几代疫苗？ 第一代疫苗 第三代疫苗 第二代疫苗 第三代疫苗 第三代疫苗 15 1.某同学接种了流感疫苗，大夫提醒他说：“这一两天要留意，可能会有轻微发热或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？ 疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品，接种的疫苗作为外来抗原可激发机体发生免疫反应，有些疫苗尤其是减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈，能引起可感知的反应。 接种疫苗时遇到的问题 思考讨论 2.有人认为，接种多种疫苗很麻烦，应该设计一种用来预防多种疾病的疫苗。这种想法可行吗?请谈谈你的理由。 理论上是可行的，但会遇到很多困难。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，流行性脑膜炎二价疫苗等。 我国免疫规划疫苗儿童免疫程序表 3、为什么有的疫苗需要接种两次或三次？ 4、为什么两次接种乙肝疫苗要间隔一定的天数？ 产生更多的抗体和记忆细胞。 ①时间间隔太短：前一次产生的抗体水平较高，将后一次接种的疫苗中和，降低疫苗的作用效果。 ②时间间隔太长：前一次产生的记忆细胞较少，使得后一次接种的疫苗产生的免疫加强效果下降。 3、在小宝宝接种了流感疫苗,大夫提醒他说:“这一两天要留意,可能会有轻微发烧或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应? 疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品，接种的疫苗作为外来抗原可激发机体发生免疫反应，有些疫苗尤其是减毒疫苗引发的免疫反应相对强烈 接种疫苗时遇到的问题 思考讨论 (1)疫苗都是抗原（ ） (2)由灭活或减毒的病原体制成的疫苗可以自由扩散进入细胞内。（ ） (3)疫苗只能注射，不能口服。（ ） (4)注射疫苗后疫苗会立即引起免疫作用。（ ） (5)抗狂犬病血清(或抗狂犬病免疫球蛋白)和本疫苗绝不能使用同一支注射器，也绝不能在同一部位注射”（ ） × × × × √ 疫苗并不都是抗原。疫苗可以由灭活的或减毒的病原体制成，也可以由抗体制成，接种抗体类疫苗通常用于紧急预防。 由灭活的或减毒的病原体制成的疫苗作为抗原起作用，是大分子物质。 疫苗不是只能注射。接种疫苗最常见的方式有两种：注射(如流感疫苗、乙肝疫苗等)和口服(如脊髓灰质炎疫苗)。 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才具有免疫力。 抗狂犬病血清中有特异性抗体，本疫苗相当于抗原，如果使用同一注射器或在同一部位注射，可能直接引起抗原抗体的特异性结合，失去效果。 易错提醒 1.(2021·广东，)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 课堂检测 A 2.麻疹病毒减毒活疫苗的广泛应用，显著降低了麻疹的发病率。人体初次接种该疫苗时，机体内（ ） A．B细胞和辅助性T细胞都增殖、分化 B．B细胞产生大量细胞因子 C．记忆细胞迅速增殖、分化 D．浆细胞对其识别并产生抗体 A 考点二 器官移植 21 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)定义： 器官移植 ①免疫排斥反应 ②供体器官短缺 (2)存在问题： 治疗多种重要疾病的有效手段。 (3)意义： (4)面临的问题及希望： 请阅读教材P83”思考.讨论“并回答以下问题。 1.最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？ 没有考虑免疫排斥的问题。 组织相容性抗原越一致, 免疫排斥的可能性越低。 2.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？ 每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质—— ，也叫做 ，简称 。 能够识别 ，区分自己和非己。 正情况下，白细胞不攻击自身细胞。 如果将别人的组织或器官移植过来，就能识别HLA不同而发起攻击。 除了同卵双胞胎外，不同的人具有不同的组织相容性抗原。 组织相容性抗原 人类白细胞抗原 HLA 白细胞 HLA 运用免疫抑制剂 批判性思维：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。 3.猪心脏会发生免疫排斥，有可能导致移植器官的死亡，如何解决？ 4.为什么要选择猪心脏？直接用人的心脏不是更好吗？ 供体器官十分短缺 有没有什么方法能不出现免疫排斥？ 资料4：据媒体报道，2015年，研究人员利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏（相当于成人心脏的千分之一）；2017年，研究人员又利用干细胞成功培养出了人类胚胎期的结肠组织，培养成熟后，它与人体的肠组织具有很高的相似性。你还可以搜集到更多的科学家利用干细胞培养组织、器官的研究进展的报道。 科研人员培育出的人工心脏（红色为 心肌细胞，绿色环是一类结缔组织） 5.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。 利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？ 问题一： 免疫排斥 问题二： 供体器官短缺 希望利用干细胞培养相应的组织、器官；希望有更多的人自愿捐献器官。 未来解决器官短缺问题还有没有其他新方法？ 利用基因工程技术生产没有免疫排斥的猪器官 猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物。 人体移植器官短缺 寻求可代替的抑制器官 猪的内脏与人相似 在器官供体基因组中导入某种调节因子 抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因 结合克隆技术 培育出无免疫排斥的转基因克隆猪器官 免疫学应用 免疫预防 免疫治疗 免疫诊断 （患病后的措施） （患病前的措施） 免疫学在临床实践上的应用 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： （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。 （3）具体检测方法： ①凝集反应: ABO血型的鉴定、菌种鉴定 ②沉淀反应: 可溶性抗原与抗体结合，形成沉淀 ③标记技术: 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：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。 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 教材课后习题·概念检测 1.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( ) × √ × 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? (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。 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? 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。 $$