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课题名称 4.4 免疫学的应用（1课时） 课堂类型： 新课 □复习课 □习题课 □实验课 □试卷讲评课 □其他：
学习者 分析 通过前面知识的学习，学生已经能够掌握免疫学的基本知识和理论，学生更希望用自己的理论来解决实际问题，新冠病毒的疫苗问题、器官移植中的免疫排斥问题等生活中的常见现象开始引起学生的深入思考和关注，给与学生独立思考和小组合作的空间，让学生提出自已的看法，尊重学生的个体差异，求同存异。本节内容难度不大，教师做好真实情境的引导以及对健康生活方式的认同。
教学目标 阐明疫苗发挥作用的原理； 说出器官移植面临的问题，认同器官捐献。
教学重点 疫苗发挥作用的原理 落实教学重点的方法： 利用“问题探讨”提供的情境引入新课，激发学生思考疫苗的作用及发挥作用的原理
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。 突破教学难点的方法： 通过问题解决策略，阅读教材中提供的“思考 讨论”，明确器官移植与组织相容性抗原之间的关系
教学资源 选择 教师用书、教材、题单、天天练 技术手段的使用： 电子白板、板书、多媒体
课时： 1课时
核心问题 免疫学的应用具体有哪些？其机理如何？
教学过程设计
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
回顾旧知 导入新课 通过前面的学习，我们知道免疫系统能够保护机体不受外界细菌病毒等病原体的侵染，但这种功能过强可能会患过敏反应和自身免疫病，如果过弱可能会患免疫缺陷病如艾滋病。其中免疫失调中的三种类型主要是针对人体特异性免疫失调进行讲解的吧，在学习特异性免疫的时候我们知道包括细胞免疫和体液免疫，二者都存在二次免疫，二次免疫的特点是当机体再次接触同种病原体时，可以迅速分裂分化产生大量抗体，二次免疫的患病程度和初次免疫相比大大降低。 有没有一种方法可以让机体让第一次接触病原体时就有像二次免疫这样强度的抵抗力呢？——疫苗。 关于疫苗的使用我们可以归纳到免疫学的应用中。 通过回顾旧知，提问学生，引发学生思考疫苗的作用，进而导入新课。
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
什么是疫苗？疫苗的作用是什么？为什么它能发挥这样作用？ 提到疫苗大家应该都不陌生，我国疫苗分为I类和II类。I类是免费的国家免疫规划疫苗，每个人都需要接种，II类疫苗公民自费，自愿接种。有新生儿的家庭里都会有这么一本小绿本，上面会记录小孩子的疫苗接种记录。 我国是世界上最早用免疫的方法预防传染病的国家 把得过天花病的人穿过的内衣，拿给没得过天花的人穿。穿过后，就可以预防住天花。用针尖蘸取天花病人身上的脓，然后将针尖刺进未得过天花的人的皮肤里。如此，顺利的话接种的人会得上一场轻度的天花，痊愈后便会不再患病。 随着科学的发展，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。从前人不知原理，但开启了使用疫苗的历史，到后来巴斯德开创科学接种疫苗的新时代，人们关于疫苗研究越来越深入。 那什么是疫苗呢？ 概念：通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。 作用机理：接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而对特定传染病具有抵抗力 结合细胞免疫和体液免疫，我们来看看疫苗发挥作用的机制。减毒的疫苗相当于病原体，进入机体后会去刺激抗原呈递细胞，然后将抗原处理呈递在细胞表面，呈递给辅助性T细胞，辅助性T细胞表面某些特定分子发生改变，同时减毒疫苗还可直接刺激B细胞，在两个信号和细胞因子的作用下，B细胞分裂分化产生浆细胞和记忆B细胞，浆细胞可以产生抗体，对短时间内的真正病毒有用；除此以外，减毒疫苗也可能趁机进入到靶细胞内，靶细胞表面的分子发生变化，被细胞毒性T细胞识别，然后再细胞因子的促进下，细胞毒性T细胞分裂分化产生新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞，细胞毒性T细胞随着体液循环到全身去接触裂解病原体入侵的靶细胞。 如果短时间内不会接触到这种病原体，抗体和细胞毒性T细胞会逐渐失去活性，当以后被病原体侵染时，记忆B细胞和记忆T细胞就会发挥作用。这就是疫苗发挥作用的机制。 由此可看到，当给机体输入外源抗原时，也就是疫苗时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特异性，除此以外，免疫系统还有记忆性，免疫力能维持较长的时间。所以，疫苗的存在，不仅减弱病原体致病性，在最大化保证人体健康同时，又启动特异性免疫。 到目前为止，疫苗仍然是人类发明的对抗传染病的一种有效的武器。 那么：疫苗必须包含一个完整的病原体吗？——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。 种类：目前为止主要有五大类疫苗。 （1）减毒疫苗：顾名思义就是对病原体的活性进行减弱处理；【丧失治病能力，毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。常见的有卡介苗、牛痘疫苗等。接种一次，且接种量少免疫时间长、效果好。】 （2）灭活疫苗：和减毒疫苗相比就是活性减弱的病原体进行注射，但是这两种疫苗都需要借助细胞培养基进行大量培养；【强抗原病原微生物用物理方法灭活后制作而成。常用的有伤寒疫苗、狂犬疫苗等，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。】 （3）蛋白类疫苗：因为我们知道很多病原体进入机体后引发免疫反应的表面的抗原物质，大部分抗原是蛋白质，所以就有了直接人工合成抗原蛋白的疫苗； （4）病毒载体疫苗：有的病毒活性很强，利用基因编辑技术将表达抗原的基因合成出来移植到活性比较弱的病毒体内进行制备疫苗；【科学家使用基因编辑技术，将病原体中产生抗原的基因片段转入到某些毒性较弱的病毒基因中，让这些毒性较弱的病毒表达出目标病原体的抗原，从而在人体内产生免疫反应。】 （5）核酸疫苗：分为DNA疫苗和mRNA疫苗。【①DNA疫苗：指将编码某种蛋白质抗原的重组真核表达载体（如质粒）直接注射到动物体内，使外源基因在活体内表达，产生的抗原 （外源基因表达的蛋白质）激活机体的免疫系统，从而诱发强而持久的体液免疫和细胞免疫应答。DNA疫苗更稳定、更经济、更容易生产，可用于预防，也可用于治疗。DNA疫苗使用一次，即能产生长期免疫力，无需增加剂量。 ②RNA疫苗：是将编码抗原决定蔟的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，RNA疫苗的特点有三个方面：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。】 这就是我国目前疫苗的五大技术路线，其中核酸疫苗的发展前景较大，感兴趣的同学可以课后查阅资料了解。 实例 我们通过一些实例来了解一下生活中常见的疫苗： 1）天花疫苗的发明和使用，根除了天花这种传染病。 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%。 牛痘接种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。 2）脊髓灰质炎疫苗 是预防和消灭脊髓灰质炎的有效手段，脊髓灰质炎病毒对脊髓灰质造成永久性损害，出现肢体弛缓性麻痹。部分患者可留下瘫痪后遗症，一般多见于5岁以下小儿，故俗称“小儿麻痹症”。由糖丸爷爷顾方舟制备。 卡介苗 新生儿出生24h内完成注射，接种后可以预防肺结核(肺结核杆菌引起的疾病)，一般来说，注射后具有终身免疫力。 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。 5）DNA疫苗 2018年5月，我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书，用于预防某个亚型的禽流感疫苗。这种新型的基因工程疫苗，未来将有广阔的前景。 教师结合介绍的疫苗种类讲解新冠病毒的三代疫苗。回答思考讨论部分问题： 评价对概念的理解。以开放式的问题引导学 生辩证思考。 引导学生了解生物学的科技前沿。 结合常见的疫苗种类加深学生对疫苗的认识。 了解疫苗的制备技术手段，加深对学生科学思维的培养。
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
器官移植面临哪些问题？该如何解决这些问题？ 对于尿毒症等患者来说，我们常常听到根治的途径就是器官移植，医学上把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叫作器官移植。 器官移植发展至今已经有数百年时间，这项技术曾经面临哪些问题呢？这些问题被解决了吗？归纳起来两个问题：一个是免疫排斥，还有一个是供体器官短缺。 免疫排斥 每个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，因此在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。因此，器官移植的成败，主要取决于供体与受体的HLA是否一致或相近。 移植器官短缺 【过渡】：有没有什么方法能不出现免疫排斥？引出自体干细胞移植培养 【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。 原理：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。 人体组织器官通常由不同类型的细胞组成，通常由不同的胚层产生，在模拟给定的组织时需要考虑这些。缺乏功能性的血管系统、神经系统或免疫系统是类器官的缺点，这些缺点使类器官远远比不上体内模型。关于干细胞培养类器官，人类还有很长的路要走。 所以我们现在仍然面临很严峻的问题：免疫排斥、供体器官短缺。通过【资料3】介绍供体器官短缺的现状。 提出问题：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。 我们寄希望于干细胞培养技术，但同时也寄希望于倡导唤醒人们心灵深处的爱心，如有可能，希望更多的人加入自愿捐献器官的行列中来。（布置下一次课前分享主题：学生介绍如何捐献器官，“中国人体器官分配与共享计算机系统”） 通过数据说明供体器官的短 缺，引起学生的关注，引导学生分析由自体干细胞培养的组织器官进行移植的优点，认同器官捐 献，合理分配器官等社会责任行为,主动宣传科普知识，增强学生社会责任意识。
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三、免疫学在临床实践上的应用 （1）免疫预防：指机体抵抗和清除病原微生物或其它异物的功能。免疫预防功能发生异常可引起疾病，如反应过高可出现超敏反应；反应过低可导致免疫缺陷病。 （2）免疫诊断：是应用免疫学的理论、技术和方法诊断各种疾病和测定免疫状态，如检测病原体和肿瘤标志物。 （3）免疫治疗：指针对机体低下或亢进的免疫状态，人为地增强或抑制机体的免疫功能以达到治疗疾病目的的治疗方法。对于免疫低下者使用免疫增强疗法，对于有些疾病则使用免疫抑制疗法。 引导学生关注与人类健康息息相关的医学发展，提高对免疫学的应 用与发展的认识，并激发学生对免疫学的研究意向。
小结：(共26张PPT)
第4章 第4节
01疫苗在人类的历史上，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人，免疫学得到了越来越广泛的应用。01那些年我们一起接种的疫苗我国疫苗分为I类和II类。I类是免费的国家免疫规划疫苗，每个人都需要接种，II类疫苗公民自费，自愿接种。
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
用针尖蘸取天花病人身上的脓，然后将针尖刺进未得过天花的人的皮肤里。如此，顺利的话接种的人会得上一场轻度的天花，痊愈后便会不再患病。
把得过天花病的人穿过的内衣，拿给没得过天花的人穿。穿过后，就可以预防住天花。
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
一
疫苗
1.概念：
通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。
2.机制：
接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而对特定传染病具有抵抗力
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
一
疫苗
一
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
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
一
疫苗
一
疫苗
3.种类：
减毒疫苗
灭活疫苗
蛋白类疫苗
病毒载体疫苗
核酸疫苗
疫苗必须包含一个完整的病原体吗？
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。
一
疫苗
014、实例：1）天花疫苗的发明和使用，根除了天花这种传染病。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%。牛痘接种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。012）脊髓灰质炎疫苗是预防和消灭脊髓灰质炎的有效手段，脊髓灰质炎病毒对脊髓灰质造成永久性损害，出现肢体弛缓性麻痹。部分患者可留下瘫痪后遗症，一般多见于5岁以下小儿，故俗称“小儿麻痹症”。新生儿出生24h内完成注射，接种后可以预防肺结核(肺结核杆菌引起的疾病)，一般来说，注射后具有终身免疫力。3）卡介苗由“糖丸爷爷”顾方舟研制。4）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。2018年5月，我国首个人和动物的DNA疫苗获得新兽药证书，用于预防某个亚型的禽流感疫苗。这种新型的基因工程疫苗，未来将有广阔的前景。5）DNA疫苗01
一
疫苗——新冠疫苗5条技术路线
减毒疫苗
灭活疫苗
蛋白类疫苗
病毒载体疫苗
核酸疫苗
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：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤
一
疫苗
2.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。
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，不同疫苗可引发不同的免疫过程，产生不同的记忆细胞。制备联合疫苗时保证其中含有不同的有效抗原成分。如：百白破三联疫苗可同时预防百日咳、白喉、破伤风，还有HPV二价、四价、九价等。
一
疫苗
二
器官移植
1.概念：
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。
阅读课本资料1～4，思考并概括：
器官移植面临的问题？
免疫排斥
供体器官短缺
二
器官移植
【资料1】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。
问题1：最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？
没有考虑免疫排斥的问题。
二
器官移植
①组织相容性抗原，也叫人类白细胞抗原，简称HLA
每个人的细胞表面都带有的一组与别人不同的蛋白质。
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。
器官移植面临问题1——免疫排斥
3
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。
问题2：在进行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？
组织相容性抗原越一致, 免疫排斥的可能性越低，越易存活，否则不适合移植。
问题3：在不能100%配型成功的情况下，如何提高移植器官的成活率？
降低免疫排斥反应（使用免疫抑制剂）
问题4：免疫抑制剂会使淋巴细胞减少，因而患者易患感染性疾病，这一问题该如何解决？
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？
自体干细胞移植培养
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）
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。
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？
02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年的调查结果显示，全球一年实施了122万例器官移植手术，而这只能满足不到10％移植需求者的需求。为什么器官如此短缺？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。
三
免疫学在临床实践上的应用
疫苗
免疫预防
免疫诊断
免疫治疗
免疫学应用
检测病原体、肿瘤标志物
免疫增强疗法、免疫抑制疗法等
课后练习
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。 ( )
2.有人提议，应该开发一个“器官保险”项目：参与者将承诺在自己死后捐献器官，作为回报，他们在需要移植时，可以优先得到器官。为了避免太多“高风险”的人们申请这种保险，需要进行医学评估，只有器官需求风险正常的人才能买这种保险。你认为，这种策略与当前的自愿捐献器官策略比，哪个更好？理由是什么？你能想到其他更有效地提高器官捐献数量的策略吗？
×
×
开发“器官保险”项目更好。该项目可以提高器官捐献意愿，满足器官移植需求。其他更有效地提高器官捐献数量的策略有：完善器官捐献制度体系；加大器官捐献宣传力度，突破传统观念，强化器官捐献意识；建立健全人体器官捐献者资料库和受者资料库，公开表彰捐献器官人员；通过科学的捐献体系来实现器官登记，并通过合理的捐献程序和政策来确保捐献者的权益。
3.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天的匀浆失去使家兔患病的作用。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？
曾寄生于兔神经组织的狂犬病病毒。
需要进行微量叠加。
课后练习
课后练习
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