【生物】免疫学的应用（教学课件）-2023-2024学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第4节免疫学的应用本节聚焦:疫苗的作用是什么？为什么它能够发挥这样的作用？器官移植面临哪些问题？该如何解决这些问题？第4章免疫调节

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。疫苗的研发历程我国是世界上

用

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。最早免疫一、疫苗天花病毒中国人痘接种法——最早用免疫方法预防传染病英国牛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%。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。思考：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？减毒的天花病毒资料1：卡介苗是由减毒牛型结核分枝杆菌悬浮液制成的活疫苗，接种后可增强巨噬细胞活性，加强巨噬细胞杀灭肿瘤的能力，活化T细胞，从而增强机体总体抵抗力。可大幅降低儿童结核病和结核性脑膜炎的发病率。资料2：被称为“糖丸爷爷”的顾方舟研制出“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。资料3：巴斯德将感染了狂犬病的兔的神经组织匀浆注射给一个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，巴斯德将病原微生物灭活后制成了狂犬病疫苗，即过期病兔的神经组织匀浆。一、疫苗【任务1】根据有关疫苗的资料分析，归纳疫苗的概念。问题一：什么是疫苗？疫苗通常是用

的或

的

制成的生物制品。一、疫苗灭活减毒病原体1.概念：战斗力100战斗力10减毒疫苗战斗力0灭活疫苗【任务2】以接种卡介苗为例，归纳疫苗的作用原理。一、疫苗思考：1.你知道自己手臂上“卡疤”的来源吗？2.我国及世界卫生组织为什么规定新生儿要接种卡介苗？3.接种卡介苗后，我们体内发生了什么反应？4.小时候接种的卡介苗，长大了还有用吗？问题二：疫苗的作用机理是什么？一、疫苗2.作用机理接种疫苗后，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。B细胞疫苗浆细胞记忆B细胞抗体辅助性T细胞真正的病原体记忆B细胞浆细胞抗体清除病原体APC一、疫苗3.实例疫苗名称可预防的疾病天花疫苗天花卡介苗肺结核脊髓灰质炎疫苗（OPV）脊髓灰质炎麻疹疫苗麻疹人乳头瘤病毒（HPV）疫苗子宫颈癌风疹疫苗风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常见的疫苗及其预防的疾病一、疫苗3.实例问1：疫苗必须包含一个完整的病原体吗？说出你的依据。

问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。引起免疫反应的并不是整个病原体，而是表面的抗原。可行。将不同抗原联合制成一种疫苗，可预防相应的多种疾病。如：四联疫苗可预防百日咳、白喉、破伤风及由b型流感嗜血杆菌引起的脑膜炎、肺炎、心包炎等。人乳头瘤病毒（HPV）疫苗2006年，HPV（人类乳头瘤病毒）疫苗获得美国的批准。该疫苗可以预防由HPV引起的几种子宫颈癌，是世界上第一个预防癌症的疫苗，在人类研发癌症疫苗的道路上具有里程碑式的意义。11一、疫苗3.实例HPV病毒的“励志演说”一、疫苗4.疫苗的种类（了解）（1）灭活疫苗：

将病原微生物用物理方法灭活后制作而成。优点：制备简单，保存时间长且相对较安全。不足：接种量大，且需要多次接种。实例：狂犬疫苗等。一、疫苗4.疫苗的种类（了解）（2）减毒疫苗：

经处理后丧失致病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。优点：一般接种一次，且接种量少，免疫时间长，效果好。不足：毒力有可能恢复，不易保存、运输。实例：卡介苗、脊髓灰质炎疫苗（顾方舟）、牛痘疫苗、麻疹疫苗等。一、疫苗4.疫苗的种类（了解）（3）新型疫苗①DNA疫苗b.优点：更稳定、更经济、更容易生产，可用于预防，也可用于治疗。使用一次即能产生长期免疫力，无需增加剂量。a.机理：将编码某种抗原蛋白的外源基因与质粒重组后直接导入动物体细胞内，并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答。一、疫苗4.疫苗的种类（了解）（3）新型疫苗②RNA疫苗b.优点：不会整合到被免疫宿主的基因组中；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。a.机理：RNA疫苗的机理是将编码抗原决定簇的mRNA通过一定的设计和修饰，导入细胞，以细胞为“工厂”，生产相应的蛋白质，进而引起机体产生免疫应答。北京时间10月2日，瑞典卡罗琳医学‮宣院‬布，将诺‮尔贝‬生理学‮医或‬学奖授予KatalinKarikó、DrewWeissman，以表彰他们‮核在‬苷碱基修饰方‮面‬的发现，这些发现使得针对COVID-19的有效mRNA疫苗得‮以开‬发。他们将‮均平‬分享1100万瑞典克‮朗的‬奖金。一、疫苗新冠疫苗5条技术路线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①②③④⑤第一代疫苗：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤一、疫苗第一代疫苗“打”病原体“打”蛋白“打”核酸第二代疫苗第三代疫苗一、疫苗问3：为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？问4：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？问5：为什么注射疫苗一段时间后才会起作用？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。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，人体才具有免疫力。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5.疫苗引发免疫反应的特点（2）具有_______，免疫力能维持_____的时间。（1）具有_______，接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病特异性记忆性较长6.疫苗研发的意义（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。1.1885年，巴斯德将患有狂犬病的病犬脑组织提取液注入兔脑中，连续传代90代并进行干燥后，制成了世界上第一支减毒狂犬病疫苗。下列叙述不正确的是A.以兔作为宿主传代90代降低了狂犬病病毒的毒性B.减毒处理后的狂犬病病毒仍然具有抗原特异性C.减毒狂犬病疫苗注入体内可引发特异性免疫反应D.动物实验证明研发的疫苗安全有效即可临床使用D典题应用2.预防传染病的疫苗家族中增加的第三代疫苗——DNA疫苗，是由病原微生物中的一段表达抗原的基因制成，这段基因编码的产物仅仅引起机体的免疫反应。下列关于DNA疫苗的叙述不正确的是A.DNA疫苗导入人体能够产生特异性免疫B.导入人体的DNA疫苗在体内直接产生抗体，起到免疫作用C.DNA疫苗的接种可以达到预防特定微生物感染的目的D.DNA疫苗接种后引起人体产生的抗体是由浆细胞合成的B问题三：什么是器官移植？器官移植面临的问题有哪些？典题应用二、器官移植器官移植（视频）二、器官移植1.概念：用

的器官置换

的器官，以

其

_

的技术。正常丧失功能重建生理功能2.意义：器官移植已经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。二、器官移植【任务3】阅读教材P83资料，分析器官移植面临的问题及希望。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颗肾，然而这颗凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。问1：外来器官于机体来说相当于什么成分？问2：器官移植面临的最大问题是什么？问3：进行器官移植手术后，免疫系统会把外来的器官当作”非己”成分进行攻击，主要是什么免疫（体液/细胞）起作用？抗原免疫排斥细胞免疫二、器官移植3.器官移植所面临的问题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，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。③正常情况下，白细胞不攻击自身细胞。④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。⑤除了同卵双胞胎外，不同的人具有不同的组织相容性抗原。（1）免疫排斥25问题四：什么是免疫排斥？知识拓展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（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。免疫豁免二、器官移植资料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。问4：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？组织相容性抗原越一致,免疫排斥的可能性越低。问5：在不能100%配型成功的情况下，如何提高移植器官的成功率？免疫抑制剂（例如环孢素A）可以降低免疫排斥反应。问6：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？

病人尽量避免接触病原体，或通过适当的锻炼，提高自身免疫力。二、器官移植3.器官移植所面临的问题（2）器官移植的关键：取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。研究表明，HLA的相似度达到50%以上就可以进行器官移植。二、器官移植资料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2000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。问7：从以上材料分析为什么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系统，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。二、器官移植资料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。问8：利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？患者自身干细胞（iPSC）分化而成的细胞，移植回体内之后不会引起免疫排斥。（3）器官短缺二、器官移植①原因：供体器官来源不足3.器官移植所面临的问题②应对措施：通过自体干细胞培养诱导形成相应的组织、器官再进行移植；鼓励志愿者捐献器官。培育无免疫排斥的转基因克隆猪器官抑制抗原决定基因表达或除去抗原决定基因用转基因动物做器官移植的供体2022年1月7日，马里兰大学的外科医生准备将猪心脏移植到人体内。2022年3月8日，接受全球首例猪心脏移植手术的病人去世。科学家认为不是排异，可能是潜伏病毒。器官移植维持2个月，但这不意味着“结束”知识拓展三、免疫学在临床实践上的应用1.免疫预防2.免疫诊断

患病前的措施。即根据特异性免疫原理，采用人工方法将抗原等制成各种制剂，接种到人体内，使人体产生对特定传染病的抵抗能力，达到预防某些疾病的目的。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、免疫学在临床实践上的应用个体表现型A型B型O型AB型红细胞表面抗原类型A抗原B抗原无A抗原无B抗原既有A抗原又有B抗原2.免疫诊断—ABO血型的鉴定三、免疫学在临床实践上的应用2.免疫诊断—检测病原体和肿瘤标志物检测病原体检测肿瘤标志物思考：利用免疫学方法检测病原体和肿瘤标志物利用的原理是什么？抗原和抗体特异性结合T线处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。C线处人绒毛膜促性腺激素类似物抗人绒毛膜促性腺激素抗体三、免疫学在临床实践上的应用2.免疫诊断—早早孕检测三、免疫学在临床实践上的应用3.免疫治疗（患病后）免疫治疗免疫增强疗法免疫抑制疗法针对免疫功能低下者，输入抗体、细胞因子等，增强患者免疫能力器官移植自身免疫病使用免疫抑制剂，抑制免疫系统的功能，延长移植器官的寿命。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癌症的免疫疗法PD1或PD-L1抑制剂对肿瘤的作用机制宫颈癌的预防—HPV疫苗癌症的治疗癌症的预防三、免疫学在临床实践上的应用三、免疫学在临床实践上的应用注射抗体注射抗原免疫疫苗类毒素免疫球蛋白抗毒素主动免疫被动免疫1.（2020·浙江高考真题）对人群免疫接种是预防传染性疾病的重要措施。下列叙述错误的是A．注射某种流感疫苗后不会感染各种流感病毒B．接种脊髓灰质炎疫苗可产生针对脊髓灰质炎病毒的抗体C．接种破伤风疫苗比注射抗破伤风血清可获得更长时间的免疫力D．感染过新型冠状病毒且已完全恢复者的血清可用于治疗新冠肺炎患者A典题应用2.（2021·广东高考真题）我国新冠疫情防控已取得了举世瞩目的成绩，但全球疫情形势仍然严峻。为更有效地保护人民身体健康，我国政府正在大力实施全民免费接种新冠疫苗计划，充分体现了党和国家对人民的关爱。目前接种的新冠疫苗主要是灭活疫苗，下列叙述正确的是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病原的免疫防御功能A．①④ B．①③ C．②④ D．②③A典题应用3.2020年9月21日，中国科学家杨璐菡团队在Nature子刊发表论文，宣布利用基因编辑技术成功开发出第一代可用于临床的异种器官移植雏形——“猪3.0”。据测试这些小猪的器官和人有更好的免疫兼容性，可满足安全、成功移植到人体的要求，减少免疫排斥反应的发生。下列叙述不正确的是A.发生免疫排斥是由于供体和受体细胞表面的HLA不同B.活化的B细胞分泌的细胞因子与免疫排斥反应相关C.T细胞特异性的免疫抑制药物的使用可降低免疫排斥反应D.猪3.0的开发可缓解器官移植中供体器官短缺的问题B典题应用免疫学的应用免疫预防免疫诊断免疫治疗疫苗原理作用免疫抑制疗法器官移植解决方法面临问题如检测病原体、肿瘤标志物免疫功能低下者治疗类风湿关节炎等疾病免疫增强疗法课堂小结一、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