4.4 免疫学的应用 课件 2024—2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第四章 免疫调节 免 疫 学 的 应 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，他患流感了。而她听说接种过一次麻疹疫苗，终身就不会得麻疹了。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？ 流感病毒（RNA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，所以没有起到预防作用。 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。现在随着人类对免疫系统认识的深入，免疫学得到了越来越广泛的应用。疫苗的发明和应用，就是典型的例证。 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。 接种人痘 公元16世纪，中国人首先用人痘疫苗预防天花。 人痘接种法：挑取天花脓疱及痂皮，将痘痂研磨成粉末给健康人鼻内接种，被接种者大部分可以自愈，死亡率约2%。 【思考】 （1）人痘接种中的有效成分是什么？ 减毒的天花病毒。 一 疫苗 接种牛痘 18世纪末，爱德华·詹纳发现挤奶工人感染过牛痘(与天花病毒结构相似，但毒性较低）后，不再患天花，于是发明牛痘接种法，后传入我国，逐渐取代人痘接种法。天花后被消灭！ 【思考】 （2）人痘和牛痘在免疫过程中相当于什么？ 抗原 （3）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、而且更安全。 免疫系统产生的反应具有特异性、免疫系统具有记忆性。 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。 巴斯德简介：（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。 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、狂犬病疫苗、鸡霍乱疫苗等多种疫苗。 1 概念 一 疫苗 疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。 2 疫苗的作用 疫苗刺激机体产生特异性抗体和相应的记忆细胞，当病原体入侵时可以消灭病原体或引发二次免疫快速消灭病原体。 真正的病原体 3 疫苗种类 一 疫苗 灭活疫苗 将抗原病原微生物用物理方法灭活后制作而成。制备简单，保存时间长且相对较安全，接种量大，且需要多次接种。 例如，狂犬疫苗、我国研制的新冠疫苗、流感疫苗、人乳头瘤病毒 （HPV）疫苗等。 减毒疫苗 丧失致病能力，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。 例如，卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、牛痘疫苗、麻疹疫苗等。 新型疫苗 以现代基因工程的手段，由病毒核酸的一段无毒序列制成。安全性好，但需多次强化。 例如，新型乙肝疫苗、某个亚型的禽流感疫苗等。 4 疫苗引发免疫反应的特点 一 疫苗 当给机体输入疫苗（外源抗原）时，免疫系统能够产生免疫反应。 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由一种病原体引起的传染病 免疫力能维持较长的时间 5 接种疫苗的意义 （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。 （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。 接种疫苗时遇到的问题 问题1：以某种你熟悉的疫苗为例，和同学们交流它的作用。 （1）天花疫苗： （2）卡介苗 （4）脊髓灰质炎疫苗 （3）麻疹疫苗 （6）人乳头瘤病毒（HPV）疫苗： （7）我国研制的预防某个亚型的禽流感疫苗： （5）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 是我国首个人和动物的DNA疫苗 接种疫苗时遇到的问题 问题2：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。因此，可以利用病原体的某些成分（如蛋白质、多糖荚膜类）及其产物制备疫苗。随着免疫学、生物技术和分子生物学的发展，DNA疫苗也已经在临床中使用。 问题3：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 问题4：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。 这种想法是可行的，因为免疫反应具有特异性，不同疫苗可以引发不同的免疫过程，产生不同的记忆细胞。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，流行性脑膜炎二联疫苗等。 问题5：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？ 但一般情况下，不建议患免疫缺陷的儿童接种疫苗，特别是减毒活疫苗。这是因为这些儿童的免疫力较低，接种疫苗相当于受到外来抗原的刺激，处理不当，容易引起强烈的免疫反应。 1 概念 二 器官移植 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。 2 技术支持 器官保存技术、 外科手术方法、 高效免疫抑制剂 3 技术支持 器官移植已经成为治疗多种重要疾病的有效手段。 器官移植所面临的问题及希望 资料1：人类很早就尝试做器官移植以挽救一些病人。1901年，法国医生卡雷尔在给一位朋友的信中写道：“肾移植这种手术，在同种异体之间从来还没有成功过。”1952年，法国另一位医生为一位16岁的患者移植了患者母亲的一个肾，然而这个凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。 资料2：据媒体报道，瑞金市3岁男孩张某身患白血病。幸运的是，张某的骨髓与父亲的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某却没有那么幸运，与其亲属的骨髓配型均没有成功。 讨论：1.最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？ 可能主要是没有考虑免疫排斥问题。 2.在进行器官移植或骨髓移植时，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？ 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。 二 器官移植 4 免疫排斥 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。它们是标明细胞身份的标签物质，每个人的白细胞都认识这些物质，因此正常情况下不会攻击自身的细胞。 如果将别人的组织或器官移植过来，白细胞就能识别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。 MHC--组织相容性抗原 HLA --人类白细胞抗原 器官移植的关键： 取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。 器官移植所面临的问题及希望 资料3：据世界卫生组织于2013年的调研结果显示，全球一年实施了12万例器官移植手术，而这只能满足不到10%移植需求者的需求。另有数据表明，2015年，我国实施器官移植手术突破1万例（其中肝移植2000多例，肾移植5000多例），位居世界第2位，但2015年肝移植需求者新增4000多人，肾移植需求者新增了1万多人。 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（相当于成人心脏尺寸的千分之一）；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。 3.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相同，移植后几乎不发生免疫排斥反应。 4.在进行器官移植时，运用免疫抑制剂可以提高成活率。但这些药物会使淋巴细胞减少，因而患者容易患感染性疾病。这一问题该如何解决？ 需要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。 分析供体器官短缺问题 为什么认同器官捐献的人很少呢？   1. 中国传统思想的伦理困境。 2 .脑死亡器官捐献，需要家属同意去掉呼吸机等支持，达到了脑心双死亡的状态。 3.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15分钟）符合捐献标准。 4.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20小时和24小时以内。 如何保证供体器官公平合理地分配给器官坏死的患者？ 2007年，国务院颁布了《人体器官移植条例》； 2011年，全国人大常委会通过了《刑法修正案（八）》明确禁止人体器官买卖，增加了“器官买卖罪”； 同年，《人体器官捐献登记管理办法（试行）》和《人体器官捐献协调员管理办法（试行）》发布； 2013年，我国人体器官分配与共享计算机系统正式启用。 拓展：免疫豁免 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。如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。 三 免疫学在临床实践上的其他应用 1 免疫预防 根据特异性免疫产生的原理，运用人工接种的方法使机体产生获得性免疫能力，达到防治疾病的目的。 如：接种牛痘预防天花，各种疫苗：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等。 主动免疫 （抗原） 减毒疫苗：如伤寒菌苗、卡介苗 灭活疫苗：如如乙脑疫苗、牛痘苗 类毒素：如白喉、破伤风类毒素 新型疫苗：如亚单位疫苗、核酸疫苗 被动免疫 （抗体） 抗毒素：如白喉抗毒素 免疫球蛋白：如丙种球蛋白 三 免疫学在临床实践上的其他应用 2 免疫诊断 利用抗原和抗体反应的高度特异性原理，检测病原体和肿瘤标志物等。 检测肿瘤标志物(如甲胎蛋白AFP) 三 免疫学在临床实践上的其他应用 2 免疫诊断 实例：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。 三 免疫学在临床实践上的其他应用 3 免疫治疗 患病后的措施；即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。 免疫增强疗法：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。 免疫抑制疗法：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。 下列各项中，不属于过敏反应特点的是（ ） A.由机体初次接触过敏原刺激引起 B.B细胞活化产生的抗体会吸附在皮肤、呼吸道或消化道粘膜及血液中某些细胞的表面 C.有明显的遗传倾向和个体差异 D.组胺等物质的释放引起相关的症状 A 少数人注射青霉素后出现胸闷、气急和呼吸困难等过敏反应症状，严重者发生休克。以下有关叙述，正确的是（ ） A.青霉素过敏反应的主要原因是机体免疫防御功能低下 B.青霉素引起的病理性免疫反应，具有特异性和记忆性 C.机体初次接触青霉素后，活化的浆细胞分泌细胞因子 D.已免疫的机体再次接触青霉素后会发生自身免疫反应 B 环孢素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，环孢素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 病毒甲通过呼吸道感染动物乙后，可引起乙的B淋巴细胞破裂，T淋巴细胞功能丧失，导致其患肿瘤病，病患动物更易被其他病原体感染，给新生的乙个体接种甲疫苗可预防该肿瘤病。回答下列问题： (1)感染病毒甲后，患病的乙更易被其他病原体感染的原因是______________________。 (2)新生的乙个体接种甲疫苗后，甲疫苗作为_________可诱导B淋巴细胞增殖、分化成__________和记忆细胞，记忆细胞在机体被病毒甲感染时________________________ ________________________________________从而起到预防该肿瘤病的作用。 (3)免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式，这两种方式的共同点有_________________________________________ (答出两点即可)。 免疫系统的防御功能下降 抗原 浆细胞 迅速增殖、分化，产生大量的浆细胞，进而大量分泌抗体 能运输生物大分子等；运输过程形成囊泡；需要消耗能量 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、扩展应用 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年巴斯德将匀浆折射给一个9岁的被疯狗咬伤的小男孩，连续注射十几天后，小男孩活下来了。这位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗注射者。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？ （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？ 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