【课件】免疫学的应用课件年高二上学期生物人教版选择性必修1.pptx
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1、第第4 4节节 免疫学免疫学的应用的应用本节聚焦本节聚焦:l疫苗的作用是什么?为什么它能够发挥这样的作用?l器官移植面临哪些问题?该如何解决这些问题?选择性必修一选择性必修一/第第4 4章章 免疫调节免疫调节/在在人人类类的的历历史史上上,传传染染病病夺夺去去了了无无数数人人的的生生命命。而而免免疫疫学学正正是是在在人人类类与与传传染染病病斗斗争的过程中发展起来的。争的过程中发展起来的。免疫学免疫学1.1.疫苗的发明疫苗的发明 人痘接种人痘接种法:法:挑取天花脓疱及痂皮,将痘痂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,研磨成粉末给健康人鼻内接种,被接种者大部分被接种者大部分可以自愈
2、,可以自愈,死亡率约死亡率约2%2%。从人痘接种到牛痘接种从人痘接种到牛痘接种 一、疫苗一、疫苗我国是世界上最早用免疫方法预防传染病的国家我国是世界上最早用免疫方法预防传染病的国家爱德华爱德华琴纳琴纳(英)(英)发明牛痘接种发明牛痘接种为什么牛痘接种为什么牛痘接种能够替代人痘接种能够替代人痘接种?牛牛痘痘接接种种法法:牛牛痘痘症症状状通通常常是是在在母母牛牛的的乳乳房房部部位位出出现现局局部部溃溃疡疡。牛牛奶奶厂厂挤挤奶奶女女工工感感染染过过牛牛痘痘后后,仅仅表表现现为为手手上上出出现现一一些些脓脓疱疱,间间或或伴伴随随一一些些轻轻微微的的不不适适。奇怪的是,这些感染过牛痘的女工奇怪的是,这些
3、感染过牛痘的女工就不就不再患天花。再患天花。牛痘具有与人痘相同的免疫原性相同的免疫原性、而且更安全。牛痘病毒与天花病毒具有部分相同的表面抗原牛痘病毒与天花病毒具有部分相同的表面抗原2.2.疫苗的应用疫苗的应用疫苗通常是用疫苗通常是用灭活灭活的或的或减毒减毒的的病原体病原体制成的生物制品。制成的生物制品。(1 1)概念概念:(2 2)疫苗)疫苗的的作用机理作用机理:是人们根据免疫反应的规律免疫反应的规律来设计的,当给机体输入外源抗原输入外源抗原时,免疫系统能够产生反应,而且这种反应具有特异性特异性。除此之外,免疫系统还具有记忆性记忆性,免疫力能维持较长的时间。疫苗刺激机体产生疫苗刺激机体产生特异
4、性抗体特异性抗体和和相应的记忆细胞相应的记忆细胞,当病原体入侵,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。时可以消灭病原体或引发二次免疫快速消灭病原体。真正的病原体记忆B细胞浆细胞抗体抗体清除病原体清除病原体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减毒疫苗APCAPC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灭活疫苗减毒疫苗定义又称死疫苗死疫苗,将病原体经过人工大量培养后,用理化方法灭活制成。用减毒或无毒力的活病原微生物制成的疫苗
5、。优点缺点举例易保存、运输;毒力无法恢复;需要需要多次接种,多次接种,不产生细胞免疫不产生细胞免疫,免疫效果持久免疫效果持久;即;即可产生体液可产生体液免疫,也可产生细胞免疫免疫,也可产生细胞免疫毒力有可能恢复;毒力有可能恢复;不易保存、运输;不易保存、运输;狂犬疫苗狂犬疫苗卡介苗、牛痘疫苗卡介苗、牛痘疫苗灭活疫苗减毒疫苗重组蛋白疫苗核酸疫苗病毒载体疫苗腺病毒载体疫苗腺病毒载体疫苗流感病毒载体疫苗流感病毒载体疫苗DNADNA疫苗疫苗RNARNA疫苗疫苗疫苗种类:疫苗种类:(3 3)重组蛋白疫苗重组蛋白疫苗:将某种病毒的目的抗原将某种病毒的目的抗原基因构建在表达载体上,将已构建的表达蛋白基因构建
6、在表达载体上,将已构建的表达蛋白载体转化到细菌、酵母或哺乳动物或昆虫细胞载体转化到细菌、酵母或哺乳动物或昆虫细胞中,在一定的诱导条件下,表达出大量的抗原中,在一定的诱导条件下,表达出大量的抗原蛋白,通过纯化后制备的疫苗。蛋白,通过纯化后制备的疫苗。例如,例如,重组新重组新冠疫苗冠疫苗等。等。优点:优点:对生产车间的生物安全等级要求低;能实现高产量、高纯度、低成本;纯度高,安全性更好。缺点:缺点:抗原性受到所选用表达系统的影响,在制备疫苗时就需对表达系统进行谨慎选择。(4 4)DNADNA疫苗疫苗:以现代基因工程的手段,以现代基因工程的手段,由病毒由病毒DNADNA的一段无毒序列制成。例如,的一
7、段无毒序列制成。例如,新型乙肝疫苗新型乙肝疫苗、某个亚型的禽流感疫苗、某个亚型的禽流感疫苗等等。优点:优点:安全性好;能够诱导更广泛范围的免疫反应类型;免疫反应集中在目标抗原上;产生持久免疫应答。缺点:缺点:影响基因控制细胞生长的风险;持续表达外源抗原可能产生一些不良后果。(3 3)疫苗种类:)疫苗种类:疫苗通常是用疫苗通常是用灭活灭活的或的或减毒减毒的的病原体病原体制成的生物制品制成的生物制品(常规疫苗)(常规疫苗)第第1 1代疫苗代疫苗:第第2 2代疫苗代疫苗:通过通过基因工程基因工程原理获得的具有免疫活性的原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白病原特异性结构蛋白,刺,刺激人体产生抗体
8、激人体产生抗体(亚单位疫苗)(亚单位疫苗)第第3 3代疫苗代疫苗:接种的接种的核酸疫苗核酸疫苗在人体内表达抗原特性物质,刺激机体产生特异性在人体内表达抗原特性物质,刺激机体产生特异性免疫反应免疫反应(核酸疫苗)(核酸疫苗)“打打”病原体病原体“打打”蛋白蛋白“打打”核酸核酸讨论为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢?问题探讨 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?具有具有_,免疫力能维持,免疫力能维持_的时间。的时间。具有具有_,接种一种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的,接种一
9、种疫苗一般只能预防由一种病原体引起的传染病;传染病;特异性特异性记忆性记忆性较长较长(4)疫苗引发免疫反应的特点:(5)接种疫苗的意义: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,注射疫苗可能是某些疾病来讲,注射疫苗可能是唯一有效唯一有效的的预防措施预防措施。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用已扩展到许多非传染病领域非传染病领域,而且已经出现了,而且已经出现了治疗性制剂治疗性制剂。1:以某
10、种你熟悉的疫苗为例,和同学们交流它的作用。思考:讨论思考:讨论疫苗名称疫苗名称作用作用天花疫苗天花疫苗预防预防天花天花病毒感染病毒感染卡介苗卡介苗预防预防结核结核病病脊髓灰质炎脊髓灰质炎疫苗疫苗(“糖丸糖丸”)”)预防预防脊髓灰质炎脊髓灰质炎人乳头状瘤病毒人乳头状瘤病毒(HPV)疫苗疫苗预防预防宫颈癌宫颈癌麻疹疫苗麻疹疫苗预防预防麻疹麻疹乙脑疫苗乙脑疫苗流行性乙型脑炎流行性乙型脑炎流脑疫苗流脑疫苗流行性脑脊髓膜炎流行性脑脊髓膜炎百白破三联疫苗(百白破三联疫苗(DPTDPT)百日咳、白喉、破伤风百日咳、白喉、破伤风抗狂犬血清抗狂犬血清狂犬病狂犬病新型冠状病毒肺炎灭活疫苗新型冠状病毒肺炎灭活疫苗(
11、Vero 细胞)细胞)预防新冠病毒的感染预防新冠病毒的感染人乳头瘤病毒(HPV)疫苗HPV是世界上第一个预防癌症预防癌症的疫苗的疫苗我国研制的某个亚型的禽流感疫苗是我国首个DNADNA疫苗疫苗接种疫苗时遇到的问题结合自己的疫苗接种经历,讨论以下问题结合自己的疫苗接种经历,讨论以下问题2.2.某同学接种了流感疫苗,大夫提醒他说:某同学接种了流感疫苗,大夫提醒他说:“这一两天要留意,可能这一两天要留意,可能会有轻微发热或其他症状。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?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,接种的疫苗作为外疫苗通常是用
12、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。应相对强烈,能引起可感知的反应。思考:讨论思考:讨论接种疫苗时遇到的问题3 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。这种想法可行吗疾病的疫苗。这种想法可行吗?请谈谈你的理由。请谈谈你的理由。这种想法是可行的,因为免疫反应具有特异性,不同疫苗可引发不同的免这种想法是可行的,因为免疫反应具有特异性,不同疫苗
13、可引发不同的免疫过程,产生不同的记忆细胞。理论上,制备联合疫苗时要保证其中含有疫过程,产生不同的记忆细胞。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。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,流行性脑膜炎二价疫苗等。咳、白喉、破伤风,还有麻疹、风疹二联疫苗,流行性脑膜炎二价疫苗等。思考:讨论思考:讨论接种疫苗时遇到的问题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
14、病原体所含有的抗原病原体所含有的抗原。因此,可以利用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。旁栏思考(P83P83)1、结核杆菌是一种引起结核病的胞内寄生菌,现可通过接种相关的疫苗(卡介苗)预防结核病,卡介苗是由减毒的结核杆菌悬液制成的活疫苗。下列相关叙述正确的是()A.卡介苗相当于抗原,接种后可刺激细胞毒性T细胞分裂、分化B.接种卡介苗的个体仅通过细胞免疫即可抵御结核杆菌的入侵C.结核杆菌是胞内寄生菌,需利用宿主细胞的核糖体合成自身蛋白质D.
15、卡介苗可预防结核病,所以患先天免疫缺陷疾病的婴儿更应积极接种A课堂练习课堂练习2、下列有关疫苗的叙述,正确的是()A疫苗总是作为抗原起作用,激发人体的体液免疫,产生相应的记忆细胞和抗体B麻疹病毒减毒活疫苗是小分子物质,其表面的抗原决定簇可被免疫细胞识别C疫苗只能通过注射的方式接种D接种疫苗的目的是预防疾病,而不是治疗疾病D3、我国政府规定,新生儿必须在六个月内三次接种乙肝疫苗,若接种成功,则相关说法正确的是()A相应抗体遇双缩脲试剂显蓝色B多次注射疫苗后浆细胞能在体内长期停留C产生的抗体可裂解乙肝病毒D产生的抗体可抑制病原体的繁殖和对人体细胞的黏附D课堂练习课堂练习主要依赖于主要依赖于_和和_
16、等的不断改进,等的不断改进,以及高效以及高效_的陆续问世。器官移植已经成为治的陆续问世。器官移植已经成为治疗多种重要疾病的有效手段。疗多种重要疾病的有效手段。2、现状:主要指心、肝、肺、胰腺等器官的移植医学上医学上用用 的器官置换的器官置换 的器官,以的器官,以 其其 的技术;的技术;正常正常丧失功能丧失功能重建重建生理功能生理功能器官保存技术器官保存技术外科手术方法外科手术方法免疫抑制剂免疫抑制剂1、概念:二、器官移植二、器官移植器官移植所面临的问题及希望器官移植所面临的问题及希望(教材(教材P P8383)资料资料1 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
17、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。讨论讨论1.1.最初进行的器官移植,为什么总是不成功呢?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,即免疫排斥免疫排斥。资料资料2 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。主要是细胞免疫在发挥作用每个人的白细胞能够每个人的白细胞能够识别识别HLAHLA,区分自己和非己。
18、正常情况下,区分自己和非己。正常情况下,白白细胞不攻击自身细胞细胞不攻击自身细胞。如果将别人的组织或器官移植过来,就能如果将别人的组织或器官移植过来,就能识别识别HLAHLA不同不同而发起攻击而发起攻击。除了同卵双胞胎外除了同卵双胞胎外,不同的人具有,不同的人具有不同不同的组织相容性抗原。的组织相容性抗原。3、组织相容性抗原(HLA)(1 1)概念:)概念:(2 2)特点:)特点:它们是标明细胞身份的标签物质每个人的细胞每个人的细胞表面表面都带有一组与别人不同的都带有一组与别人不同的蛋白质蛋白质-组织相组织相容性抗原容性抗原(MHCMHC),这类蛋白质在人体中这类蛋白质在人体中也叫也叫人类白细
19、胞抗原人类白细胞抗原,简称(简称(HLAHLA )。4、器官移植的关键:取决于取决于供体与受体的供体与受体的HLAHLA是否一致或相近。是否一致或相近。供者和受者的供者和受者的HLAHLA有有一半以上相同一半以上相同就可以进行器官移植。就可以进行器官移植。讨论讨论2.2.在进行器官移植或骨髓移植时,为什么都要先进行配型配型,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发生免疫排斥的可能性就越低的可能性就越低,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。免疫抑制剂药物能弱化人
20、体的免疫系统,使之不会攻击外来的器官,提升新器官的存活时间。需要在用需要在用免疫抑制剂药物与预防感染之间寻求平衡,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,或通过适当锻炼,提高自身免疫力。通过适当锻炼,提高自身免疫力。讨论讨论4.4.在进行器官移植时,运用在进行器官移植时,运用免疫抑制剂免疫抑制剂可以提高成活率。但这些药物可以提高成活率。但这些药物会使淋巴细胞会使淋巴细胞减少减少,因而患者,因而患者容易容易患感染性疾病。这一问题该如何解决?患感染性疾病。这一问题该如何解决?资料资料3 3:据世界卫生组织于20
21、13年的调查结果显示,全球一年实施了12万例器官移植手术,而这只能满足不到10移植需求者的需求。另有数据表面,2015年,我国实施器官移植手术突破1万例(其中肝移植2000多例、肾移植5000多例),位居世界第二位,但2015年肝移植需求者新增4000多人,肾移植需求者新增了1万多人。l2015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。l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。l2015年中国有2766人在生命终结之时,捐献出了自己的器官。供体器官十分短缺 资料资料4 4:据媒体报道,2015年,研究人员利
22、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。讨论讨论3.3.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植,有何优点?利用由自自体体干干细细胞胞培养出的组织、器官进行移植,移移植植器器官官和和受受体体的的组组织织相相容容性性抗抗原原是是相相同同的,移植后发生免疫排斥的可能性很小。5、器官移植所面临的问题及解决方法:面临问题面临问题解决方法解决方法(1)(1)供体供体器官短缺器官短缺问题问题(
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