4.4 免疫学的应用-【省心备课】2024-2025学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修1）

4.4 免疫学的应用 贺老师 第4章 免疫调节 1 在人类的历史上，传染病夺去了无数人的生命。 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。 2 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？ 接种流感疫苗 一两个月后 患流感 接种麻疹疫苗 终身不患麻疹 问题探讨 是不是只要我们注射了疫苗，就可以抵抗所有病原体的攻击且终身有效吗？ 3 原因一： 流感病毒有一百多种亚型，每个季节盛行的流感病毒都有所不同。 原因二： 流感病毒为单链RNA病毒，基因序列使得它突变速度比其他病毒更快。 原因三： 麻疹病毒抗原单一而稳定，因此当一个人感染麻疹病毒以后身体产生相应抗体，可保证人不再被相同麻疹病毒感染，也就不再患第二次。 为什么接种一次麻疹疫苗，怎么就终身就不会得麻疹的原因吗？那就让我们一起来揭开疫苗神秘的面纱吧 4 我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家。 公元16世纪，中国人首先用人痘疫苗预防天花，为后来英国的外科医生詹纳（Jenner）发明牛痘疫苗奠定了基础。 1 疫苗的研发历程 他们都不知道原理，但开启了使用疫苗的历史。 5 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。“微生物学之父” 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 1 疫苗的研发历程 【我们是如何战胜致命的天花病毒的？3分钟告诉你疫苗从何而来】 https://www.bilibili.com/video/BV1Yz4y1X7WF/?share_source=copy_web&vd_source=5dd0e6a639ce2af45ae3fb86d3b216d6 6 疫苗 一、概念： 通常是用_________或__________病原体制成的生物制品。 灭活的 减毒的 二、实例： 回忆你曾接种过哪些疫苗？你还知道哪些疫苗？ （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 “卡疤” 病毒内部的核酸失活，灭活后的病毒不能增殖，只能引发体液免疫 首次接种卡介苗后会发生何种免疫过程？ 7 疫苗 三、种类： 1、灭活疫苗 又称死疫苗，用理化方法将病原微生物灭活制成的疫苗。病原微生物丧失了致病能力，但抗原特性保留，依然可以引起人体的免疫反应，而且也不会发生致病的风险。 （1）优点： 接种量大，且需要多次接种， 只产生体液免疫，不产生细胞免疫。 制备简单，安全性高，保存时间长，易保存、运输。 （2）缺点： 病毒内部的核酸失活，灭活后的病毒不能增殖，只能引发体液免疫 首次接种卡介苗后会发生何种免疫过程？ 8 （3）作用机理 1、灭活疫苗 灭活疫苗 浆细胞 记忆B细胞 抗体 辅助性T细胞 B细胞 APC 真正的病原体 记忆B细胞 浆细胞 抗体 清除病原体 体液免疫 灭活疫苗进入我们的机体，会引起怎样的免疫反应？ 思考：接种疫苗有什么特点？ ①具有 ：接种一种疫苗一般只能预防一种病原体引起的传染病； ②具有 ：免疫力能维持较长的时间。 特异性 记忆性 经甲醛等处理后丧失致病能力、毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒，仍然保留繁殖能力和刺激人体产生免疫应答的能力。常用的有卡介苗、牛痘疫苗等。一般接种一次，且接种量少，免疫时间长，效果好。 9 二、种类： 2、减毒疫苗 又称活疫苗，将病原体通过体外长期培养或者是一些理化方法处理，丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒制成的疫苗。 （1）优点 （2）缺点 毒性有可能恢复、安全性低、不易保存、运输。 接种一次、接种量少、免疫时间长、效果好； 既可产生体液免疫，也可产生细胞免疫。 脊髓灰质炎疫苗治疗小儿麻痹症 10 2、减毒疫苗 减毒活疫苗 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 记忆B细胞 浆细胞 抗体 清除病原体 靶细胞 记忆T细胞 细胞毒性T细胞 裂解靶细胞暴露抗原 体液免疫 + 细胞免疫 减毒疫苗进入我们的机体，会引起怎样的免疫反应？ 入侵 （3）作用机理：疫苗刺激机体产生____________和_________________，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。 特异性抗体 相应的记忆细胞 11 【问题探究1】疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？ p83 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决定簇（具有抗原性即可）。 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。 12 第一代疫苗： 第二代疫苗： 第三代疫苗： “打”病原体 “打”蛋白质 “打”核酸 指的是灭活疫苗和减毒活疫苗 又称为亚单位疫苗，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 四、新型疫苗： 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。不会整合到宿主的基因组中；可以在细胞质中直接翻译，无需运输到核内；免疫后抗原表达迅速达到高峰，然后又立刻衰减。DNA疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因导入到动物体内，使其在体内表达并产生抗原（外源基因表达的蛋白质），从而激活机体的免疫系统，诱发免疫应答。（2）特点：制备简单，省时省力；使用一次，就能产生长期免疫力，无需增加剂量。 13 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 第三代 第二代 第三代 第三代 DNA疫苗和mRNA疫苗作为抗原导入人体后引起机体产生特异性免疫。（ ） 引起机体产生特异性免疫的是DNA疫苗和mRNA疫苗表达产生的抗原蛋白 × 免疫系统过弱？ 14 这种想法可行，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。 1、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。【P83】 一般情况下，不建议接种疫苗，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。 2、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？ 15 3.为什么注射疫苗一段时间后才会起作用？ 疫苗作为抗原进入人体后，要经过识别、处理、传递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。 4.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，能引起可感知的反应。 免疫系统过弱？ 16 我国免疫规划疫苗儿童免疫程序表 6、为什么两次接种乙肝疫苗要间隔一定的天数？接种间隔时间不能太长也不能太短？ 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。 5、为什么有的疫苗需要接种两次或三次？ 产生更多的抗体和记忆细胞。 免疫系统过弱？ 17 用 的器官置换 的器官， 以重建其生理功能的技术。 正常 丧失功能 器官移植 一、概念： 二、意义： 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。 但器官移植依旧面临很多问题，其解决涉及免疫学的应用。 为了预防疾病我们注射疫苗，那么如果我们机体的器官出现病变甚至死亡，我们该如何应对呢？ 意义：器官移植已经成为治疗多种重要疾病的有效手段。 18 【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颗肾，然而这颗凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。 1.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。 细胞免疫 三、器官移植面临的问题 什么是免疫排斥？如何解决这样问题？ 19 1.免疫排斥反应 三、器官移植面临的问题 ①每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质，标明细胞身份的标签物质—组织相容性抗原（MHC），也叫人类白细胞抗原（ HLA ）。 ②每个人的白细胞能够识别HLA，区分自己和非己。正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。 ③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。 ④事实上，除了 ，要在世界上找到HLA完全一致的人几乎是不可能的。 同卵双胞胎 为了预防疾病我们注射疫苗，那么如果我们机体的器官出现病变甚至死亡，我们该如何应对呢？ 20 非同卵双胞胎就不能进行器官移植了吗？ ①研究表明，HLA的相似度达到50%以上就可以进行器官移植。 ②在进行器官移植时，运用免疫抑制剂可以提高成活率。 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？ 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。 为了预防疾病我们注射疫苗，那么如果我们机体的器官出现病变甚至死亡，我们该如何应对呢？免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡。 21 【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。 1、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？ 这是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，就不适合移植。 三、器官移植面临的问题 22 【资料3 】2015年中国全面停止使用死囚器官，公民资源捐献成为器官移植唯一的合法来源。据统计，我国每年需要肝移植的人数是20万-30万人，而2015年我国完成的肝移植手术仅仅2 000多例。2015年中国有2766人在生命终结之时，捐献出了自己的器官。 器官短缺 1、以上资料说明器官移植面临什么问题？ 三、器官移植面临的问题 为了预防疾病我们注射疫苗，那么如果我们机体的器官出现病变甚至死亡，我们该如何应对呢？ 23 【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。 人工心脏（红色为心肌细胞，绿色环是一类结缔组织） 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（MHC）是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。 （既解决免疫排斥问题，又解决供体器官短缺问题） 四、器官移植的希望 24 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） 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。 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。 例：用荧光标记某种抗体，用来检测是否存在对应的抗原（抗原—抗体杂交技术）。 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。 ②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。 ①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。 为了预防疾病我们注射疫苗，那么如果我们机体的器官出现病变甚至死亡，我们该如何应对呢？ 25 1．如图中的曲线显示了两种使人体获得免疫力的方法。请思考判断回答下列问题。 (1)当一个人被疯狗咬伤时采用(图中的)哪种方法进行免疫比较好？机 人被疯狗咬伤后，需要抗体尽快与抗原结合。从曲线趋势可以判断方法①较好。 方法②是通过注射抗原刺激机体自身产生抗体和记忆细胞，会获得比方法①更持久的免疫力。 通过多次注射抗原类物质(疫苗)可以增加体内记忆细胞的数量，以提高机体的免疫力。 (2)方法①与方法②相比，哪种方法具有更持久的免疫力？ (3)方法②往往要多次注射抗原类物质，为什么？ 26 一、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。（ ） ✖ ✔ ✖ 27 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？ 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 28 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。 （3）现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗？ 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。 本质上它们没有区别，但制作方法是不一样的。 免疫系统过弱？ 29 思考：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。 知识拓展：免疫豁免 那是不是所有的异源器官移植都会引起免疫排斥？ 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。 如眼角膜就属于免疫豁免部位，眼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。 30 5.免疫豁免： 机体某些特定部位（如眼角膜、睾丸、脑等），其在解剖上与免疫细胞隔绝或在局部微环境中存在抑制免疫应答的机制，从而一般在移植后不发生免疫排斥反应。 眼角膜移植手术 去除睾丸的公鸡 31 (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 32 疫苗 1.概念： 通常是用_________或__________病原体制成的生物制品。 灭活的 减毒的 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 2.种类： 33 $$