4.4 免疫学的应用（教学课件）生物人教版选择性必修1

选择性必修1《稳态与调节》 第4章 免疫调节 第4节 免疫学的应用 目录 课堂小结 探究新知 04 素养目标 03 02 二. 器官移植 一. 疫苗 01 课堂练习 重点难点 课堂导入 05 06 素养目标 核心素养 生命 观念 理解疫苗、器官移植背后的免疫原理，认识免疫系统识别“自我”与“非我”的特点。 科学 思维 辨析有关疫苗的网络传言，分析免疫排斥的成因，培养证据推理能力。 科学 探究 通过查阅热点资料、手绘示意图、梳理案例，自主探究疫苗作用机制与器官移植排斥的原理，尝试完成科普论证。 社会 责任 关注疫苗、器官捐献等社会热点，主动向身边人科普免疫学知识，尊重生命，认同器官捐献的意义。 重点难点 教学重点： ①疫苗发挥作用的原理。 教学难点： ①疫苗发挥作用的原理。 ②器官移植与组织相容性抗原 之间的关系。 10 20 讨论：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？ 课堂导入 1.主动运输 阅读P82-83，回答下列问题 什么是疫苗？ 疫苗的类型有哪些？ 疫苗的作用及原理是什么？ 疫苗必须包含一个完整的病原体吗？为什么？ 探究新知 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。 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。 探究新知 一、疫苗 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。 7 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 探究新知 一、疫苗 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 8 一、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 2.实例： （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” 探究新知 2 疫苗的概念和实例 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？ 9 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 一、疫苗 探究新知 3 疫苗的种类 10 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 接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体和记忆细胞， 从而对特定传染病具有抵抗力。 结论 一、疫苗 探究新知 4 疫苗作用的机理 灭活疫苗 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 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 一、疫苗 探究新知 4 疫苗作用的机理 减毒疫苗 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。 一、疫苗 探究新知 13 新型疫苗 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。 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 是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗 一、疫苗 探究新知 5 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。 14 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： ；第二代疫苗： ；第三代疫苗： ; 1.新冠疫苗5条技术路线,完成以下填空题 ① ③ ②④⑤ 注意：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 一、疫苗 探究新知 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？ 一、疫苗 探究新知 16 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。 一、疫苗 探究新知 免疫系统过弱？ 17 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。 一、疫苗 探究新知 免疫系统过弱？ 18 二、器官移植 探究新知 利用基因工程技术去除猪体细胞“抗原”基因，以该体细胞培养出早期胚胎，最终使猪生长出人体免疫系统排斥较小的“猪心脏”！流程如图所示： 被改进的序列 体细胞 已重建猪胚胎 异种移植 改良猪细胞与人体免疫系统免疫排斥较小 二、器官移植 探究新知 1.主动运输 阅读P83-84，回答下列问题 什么是器官移植？ 器官移植面临的主要问题有哪些？ 什么是人类白细胞抗原？ 器官移植成功的关键是什么？如何提高器官移植的成活率？ 解释免疫诊断原理，研究免疫治疗的重要性。 二、器官移植 探究新知 1.最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？“猪心”移植前要考虑了什么问题？ 二、器官移植 探究新知 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？“猪心”也是如此为什么？ 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。 22 免疫排斥 不会攻击自身细胞 (1)每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的 蛋白质—— ，也叫做 ，简称 。 (2) 能够识别 ，区分自己和非己。 (3)正情况下，白细胞不攻击自身细胞。 器官移植 HLA 组织相容性抗原 人类白细胞抗原 HLA 白细胞 HLA 白细胞 3.什么是组织相容性抗原(HLA) 二、器官移植 探究新知 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。 4.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，比猪心有何优点？ 二、器官移植 探究新知 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。 5.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？ 二、器官移植 探究新知 供体器官十分短缺 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2 766人在生命终结之时，捐献出了自己的器官。 6.为什么要选择猪心脏？直接用人的心脏不是更好吗？ 二、器官移植 探究新知 (1)定义： ①利用自体干细胞培养相应的组织和器官 ③唤醒爱心，自愿捐献器官。 ①免疫排斥反应 ②供体器官短缺 ④供体与受体的主要HLA有一半以上相同 (2)存在问题： (3)解决方法： ②利用基因工程技术生产没有免疫排斥的猪器官。 ⑤受体在器官移植初期使用免疫抑制剂 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 二、器官移植 探究新知 固相载体 酶标抗体 待测抗原 显色底物显色 下图是相关病原体检测示意图，该过程利用了什么原理？ 体现了免疫学的哪方面应用 ①原理: 抗原抗体反应的高度特异性 ②应用: 免疫诊断 被标记的抗体会与癌细胞上的甲胎蛋白结合（抗原）以显示癌细胞数量和位置。 肿瘤标志物 被标记的抗体 如何检测癌细胞在体内的分布情况？ 二、器官移植 探究新知 免疫学在临床中的应用 癌症晚期，机体免疫力较低，可通过人工改造培养T细胞再输入患者体内称为T细胞免疫疗法 体内定向清除癌细胞 分离出 T细胞 改造培养 输入人体 ①原理: ②应用: 免疫治疗 免疫增强疗法 该过程利用了什么原理？体现了免疫学的哪方面应用？ 二、器官移植 探究新知 免疫学在临床中的应用 29 (3)免疫预防： (2)免疫治疗 (1)免疫诊断 免疫功能低下者 治疗类风湿关节炎等疾病 疫苗 抗原抗体反应的高度特异性 检测病原体和肿瘤标志物 免疫增强疗法： 免疫抑制疗法： 器官移植、 二、器官移植 探究新知 免疫学在临床中的应用 30 项目 时间 注射物质及原理 目的 免疫预防 免疫诊断 免疫治疗 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 抗原抗体反应的高度特异性 检测病原体 和肿瘤标志物 病原体感染后的诊断 二、器官移植 探究新知 免疫学在临床中的应用 原理 类型： 解决方法 面临问题： 疫苗 器官移植 免疫学的应用 免疫预防： 免疫治疗 免疫诊断 灭活疫苗: 减毒疫苗: DNA疫苗RNA疫苗 基因工程疫苗: ①免疫排斥反应 ②供体器官短缺 课堂小结 1.新型疫苗是采用现代生物技术制造出的疫苗，是近年来新发展的疫苗。其中较为突出的是基因工程疫苗，是应用基因工程技术制造出的不含感染性物质的亚单位疫苗、稳定的减毒疫苗及多价疫苗。下列说法错误的是（　　） A. 疫苗是将病原体经过多种有效处理后的一种生物制品 B. 疫苗的原理是处理过的病原体进入接种者体内引起记忆细胞发动的二次免疫 C. 多价疫苗能使机体产生多种抗体预防一种或几种疾病，其效果优于普通疫苗 D. 疫苗接种尤其适合于易大范围传播的疾病，对于易感人群有明显的提 前保护作用 课堂练习 疫苗的原理是激发人体产生特异性免疫反应，使体内产生更多的 抗体和记忆细胞 B 2.mRNA疫苗是一种新型核酸疫苗，接种该疫苗后，脂质体包裹的编码抗原蛋白的mRNA进入细胞内，产生免疫反应，部分机制如图所示。下列叙述正确的是（　　） A. 图中能特异性识别抗原的细胞有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ B. 注射mRNA疫苗能起到预防作用是因为体内产生了Ⅲ和Ⅴ C. 进入细胞内的mRNA作为抗原激发机体产生特异性免疫 D. mRNA疫苗基本上不能与人体核基因组整合，安全性较高 课堂练习 D Ⅲ浆细胞不能识别抗原。 注射mRNA疫苗能起到预防作用是因为体内产生了Ⅳ记忆细胞 mRNA疫苗需表达翻译出蛋白质，作为抗原被免疫系统识别，而不mRNA本身作为抗原 3. 下列关于器官移植的说法，错误的是（　　） A. 供者与受者的主要HLA要有一半以上相同 B. 手术后患者要服用免疫抑制剂，以提高移植器官的成活率 C. 免疫抑制剂的应用会使淋巴细胞减少，患者容易患上感染性疾病 D. 免疫抑制剂主要作用于吞噬细胞 课堂练习 免疫抑制剂主要作用于淋巴细胞以减弱机体的特异性免疫 D B　 布置作业 拓展实践： 情境：疫苗接种、器官捐献是公共健康热点，免疫学守护人体健康。结合本节课知识完成两项任务： ① 查找疫苗相关热点新闻，手绘疫苗诱导免疫过程简图，并撰写科普文字。 ② 查找国内器官捐献案例，结合案例简述器官捐献的社会价值。 课后作业 疫苗预激免疫，提前筑牢防线； 配型降低排斥，移植续写生命。 活用免疫原理，让科学守护人间安康。 选择性必修1《稳态与调节》 $