生物人教版（2019）选择性必修1 4.4免疫学的应用课件（共45张ppt）

(共45张PPT)
选择性必修一
第四章 免疫调节
4.4 免疫学的应用
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%。
问题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？
资料1：从人痘接种到牛痘接种
接种物中带有减毒的天花病毒，因此，被接种者会轻度感染天花。但由于接种的天花病毒毒性已经减弱，被接种者完全可以通过免疫系统实现自愈。
(一）疫苗的发现
公元16世纪，中国人首先用人痘疫苗预防天花，我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家
一、疫苗
资料1：从人痘接种到牛痘接种
牛痘接种法：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。
(一）疫苗的发现
问题2：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？
牛痘具有与人痘相同的免疫原性（抗原结构），而且更安全。
一、疫苗
巴斯德：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
研制狂犬病疫苗等疫苗
巴斯德有关疫苗的研制，开创了科学地进行 的新时期。
免疫接种
资料2：
阅读课本P82-83，解决以下问题，展示学习成果：
疫苗概念。
疫苗的作用原理。
疫苗的种类和实例。
研发疫苗的意义。
疫苗为什么要多次注射？
一、疫苗
(三）作用机理：
一、疫苗
接种疫苗（相当于抗原）后，人体内可产生相应的抗体及记忆细胞，从而对特定传染病具有抵抗力。
疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
(二）概念：
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
(三）作用机理：
一、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
(三）作用机理：
【问题探究1】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。
项目 灭活疫苗 减毒疫苗 新型疫苗
定义
优点
缺点
例子
易保存、运输；
毒力无法恢复，安全性高
需要多次接种；只产生体液免疫，不产生细胞免疫
免疫效果持久；
既可产生体液免疫，
也可产生细胞免疫。
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
又称死疫苗，用理化方法将病原微生物杀死制成的疫苗。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。
免疫保护力增强，生产容易标准化，成本低、省时省力等
如新型乙肝疫苗、我国研制的某个亚型的禽流感疫苗（DNA疫苗）。
将病原体中编码某种抗原蛋白的外源基因序列(或RNA)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。
(四）疫苗的种类：
疫苗效率低，安全性有待评估等。
世界上第一个预防癌症的疫苗（美国）
预防结核病
即：糖丸，预防脊髓灰质炎（小儿麻痹）
第一代疫苗：指的是灭活疫苗和减毒活疫苗
第二代疫苗：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
第三代疫苗：是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗
疫苗接种技术线路
（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
(五）疫苗的实例：
（六）疫苗引发免疫发应的特点:
（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
（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。
(七）接种疫苗的意义：
思考·讨论
接种疫苗时遇到的问题
结合自己的疫苗接种经历，讨论以下问题。
讨论：
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。
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；而他听说接种过一次麻疹疫苗，终生就不会得麻疹了，他对此很困惑；这到底是什么原因呢？
讨论2：为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？
思考·讨论
接种疫苗时遇到的问题
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。
注射麻疹疫苗后，终生不得麻疹的原因：
麻疹病毒抗原单一而稳定，因此当一个人感染了麻疹病毒以后身体产生相应的抗体，这些抗体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
思考·讨论
3.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。
可行。将不同抗原联合制成一种联合疫苗，可预防相应的多种疾病。联合疫苗包括多联疫苗和多价疫苗。如，百白破三联疫苗可同时预防百日咳、白喉、破伤风；HPV九价疫苗。
思考·讨论
4.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？
不同类型的免疫缺陷病患者，对是否接种疫苗、可以接种哪种疫苗的要求，是有区别的。但一般情况下，不建议患免疫缺陷病的儿童接种疫苗，特别是减毒活疫苗。这是因为这些儿童的免疫力低下，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。
疫苗多次注射的时间间隔不能太短，也不能太长，原因是？
前一次产生的抗体水平较高，与后一次接种的疫苗发生免疫反应，降低疫苗的作用效果。
①时间间隔太短：
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。
二、器官移植
（1）概念：用正常的器官 丧失 的器官，以 其生理功能的技术。
（2）意义：治疗多种重要疾病的有效手段。
置换
重建
功能
主要依赖于器官保存技术和外科手术方法等的不断改进，以及高效免疫抑制剂的陆续问世。
但器官移植依旧面临很多问题，其解决涉及免疫学的应用。
（3）器官移植面临的问题及希望：
阅读课本83-84页中资料1～4，思考并概括：
器官移植面临的问题有哪些？
①免疫排斥
②供体器官短缺
思考·讨论
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。
讨论：
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。
①
每个人的细胞表面都带有的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
②组织相容性抗原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。
如果将别人的器官或组织移植过来，白细胞就能识别出HLA不同而发起攻击。
器官移植常发生免疫排斥反应，是属于哪种免疫反应？
细胞免疫
③器官移植成败的关键：
主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相似。
④器官移植条件：
只要供者与受者的主要HLA有一半以上相同，就可以进行器官移植。
问题1——免疫排斥
（3）器官移植面临的问题及希望：
思考·讨论
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：
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？
先进行配型是因为，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。
减小免疫排斥的措施：
①选用与受体主要组织相容性抗原（HLA）有一半以上相同的供体器官。
②使用免疫抑制剂，抑制受体免疫系统的功能，使免疫系统暂时处于无应答或弱应答状态，大大提高了器官移植的成活率。
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。
有没有什么方法能不出现免疫排斥？
思考·讨论
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）
讨论：
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？
思考·讨论
讨论：
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是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。
减小免疫排斥的措施：
①选用与受体主要组织相容性抗原（HLA）有一半以上相同的供体器官。
②使用免疫抑制剂，抑制受体免疫系统的功能，使免疫系统暂时处于无应答或弱应答状态，大大提高了器官移植的成活率。
③自体干细胞培养相应的组织、器官的移植。
解决问题的希望主要包括以下两条途径：
①利用自体干细胞培养相应的组织、器官；
②更多的人自愿捐献器官。
问题2——供体器官短缺
（3）器官移植面临的问题及希望：
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
注射抗原
免疫球蛋白：
抗毒素：
如白喉抗毒素
人工被动免疫
注射抗体
如丙种球蛋白
（2）种类
（1）概念：是指在患病前将各种人工制备的免疫制剂（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。
三、免疫学在临床实践上的应用
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：
(1)方法①与方法②哪种方法具有更持久的免疫力？
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。
比较项目 人工主动免疫 人工被动免疫
输入物质
免疫产生的时间
免疫持续时间
免疫记忆
主要用途
疫苗（抗原）
抗体、细胞因子等
慢，1~4周
快，立即
较长，半年至数年，甚至终生
较短，2~3周
有
无
疾病的预防
疾病的治疗
三、免疫学在临床实践上的应用
2.免疫治疗
（1）概念：患病后的措施。即通过对人体输入抗体、胸腺素、淋巴因子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）种类：
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
①免疫增强疗法：
②免疫抑制疗法：
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。
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：
(2)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？
人被疯狗咬伤后，需要抗体尽快与抗原结合。方法②进行免疫产生抗体需要一段时间，故用方法①较好。
由于抗原抗体反应的高度特异性，免疫学技术和制剂在临床诊断上得到了广泛的应用，如检测病原体和肿瘤标志物。
凝集反应
如ABO血型的鉴定、菌种鉴定
沉淀反应
如可溶性抗原与抗体结合，形成沉淀
标记技术
如免疫荧光法
3.免疫诊断
检测病原体
检测肿瘤标志物
检测方法
练习与应用
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。 ( )
×
×
√
一、概念检测
二、拓展应用
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。
二、 拓展应用
（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
（3）现在用的狂犬病疫苗与巴斯德制作的疫苗有区别吗？
本质上它们没有区别，但制作方法是不一样的。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。
复习与提高
一、选择题
1. B细胞、辅助性T细胞和细胞毒性T细胞的共同点不包括 ( )
A. 它们都具有特异性
B. 受刺激后，都可以经历活化、增殖过程
C. 它们都来自骨髓的造血干细胞，并在骨髓里成熟
D. 它们的细胞表面都含有受体，可以识别相应的抗原
2. 在制备抗蛇毒毒素血清时，需将减毒的蛇毒注入家兔体内以引起免疫反应，这一免疫反应和所用的蛇毒分别是 ( )
A. 特异性免疫，抗体
B. 特异性免疫，抗原
C. 非特异性免疫，抗体
D. 非特异性免疫，抗原
C
B
复习与提高
一、选择题
3. 环抱素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，环抱素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
复习与提高
二、非选择题
1. 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。为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈？在这个过程中，免疫系统发生了哪些变化？
【答案】
接种物中带有减毒的天花病毒，因此，被接种者会轻度感染天花。但由于接种的天花病毒毒性已经减弱，被接种者完全可以通过免疫系统实现自愈。
在这个过程中，免疫系统完成了对天花病毒的特异性免疫反应，同时针对天花病毒分化出记忆B细胞和记忆T细胞，当再次遇到天花病毒时能迅速作出反应。
2.人类基因D编码红细胞表面的RhD蛋白， 其等位基因d不编码蛋白质。基因型为DD或Dd 的被称为Rh阳性(Rh+),基因型为dd被称为Rh 阴性(Rh-)。人的血清中不存在抗RhD的天然抗体，只有当Rh-的人接受Rh+人的血液后，才会通过免疫反应产生该抗体。RhD抗体可以透过胎盘。当Rh-的母亲怀有Rh+的胎儿时，胎儿的少量红细胞或RhD蛋白可以在妊娠末期或分娩时进入母体，使母体产生抗体。如果此抗体进入胎儿的循环系统，会使胎儿的红细胞发生溶血，造成新生儿溶血，严重时可导致死亡。
(1)填写下表，预测结果：母亲和胎儿的RhD是否相容？
Rh+
Rh+
相容
Rh-
Rh+
不相容
（2）当母亲和胎儿的RhD不相容时，一般情 况下，第一胎生产不会发生临床的症状。但当母亲第二次生育时，就可能发生新生儿溶血。请解释这是为什么。
【答案】第一胎一般无临床症状，是因为第一胎胎儿红细胞或RhD蛋白进入母体是少量的，并且大多数是在妊娠末期或分娩时期进入母体的，此时母体产生的抗体较少，通过胎盘进入胎儿循环系统的就更少了，所以不易发生新生儿溶血。但当这位母亲第二次怀孕时，胎儿的红细胞或RhD蛋白再次进入母体，引起二次免疫，母体会产生更多的RhD抗体，此时的抗体也更容易进入胎儿循环系统，也就更容易导致新生儿溶血。
(3) 一位Rh-的母亲第一胎生了个Rh+的孩子，她还想生第二胎。请你为她提岀一个预防第二胎新生儿溶血的方案并解释原因。
【答案】可以让该母亲在分娩第一胎之后的很短时间内（如72h之内）接受RhD蛋白的抗体注射，以消耗掉在妊娠末期或分娩时进入她体内的RhD蛋白，这样使母体内不发生针对RhD蛋白的初次免疫，可以预防下一胎发生Rh溶血。
3、人乳头瘤病毒（HPV）可导致子宫颈癌。请回答下列有关HPV疫苗和预防子宫颈癌的相关问题。
（1）当个体接种HPV疫苗后，该疫苗作为 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HPV感染时能够迅速作出反应，因而能够起到降低患子宫颈癌风险的作用。
浆细胞
抗原
（2）研究表明，受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平往往下降，这与患子宫颈癌有什么关系？
受HPV侵染的细胞表面的HLA分子表达水平下降，会导致癌细胞无法有效地向T细胞呈递抗原信息，这样，癌细胞就有可能逃避免疫监视，增加患子宫颈癌的概率。
（3）HPV的衣壳蛋白主要由L1和L2构成，且主要成分是L1。根据这一信息，请你提出一个设计HPV疫苗的思路。
可以纯化HPV的衣壳蛋白L1或利用基因工程生产L1，并以L1蛋白为基础设计HPV疫苗。
现已上市的HPV疫苗，大部分是以L1蛋白或L2蛋白为靶标制备的。