【高效课堂】高中生物2025-2026学年同步教案：4.4 免疫学的应用-人教版（2019）选择性必修1

4.4免疫学的应用教案课题4.4免疫学的应用单元第四章学科生物年级高一教学目标与核心素养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。生命观念：了解免疫预防、免疫诊断、免疫治疗的生物学依据。科学思维：通过预防接种的调查和疫苗应用的讨论，说明疫苗的作用，解释其作用机理。社会责任：1.通过疫苗的应用及疫苗研究进展的学习，强化崇尚科学的意识；制作关于免疫学应用的科普宣传板，进社区宣传普及免疫学的科普知识。2.通过讨论器官移植与组织相容性抗原的关系，解释器官移植面临的免疫排斥问题，认同器官捐献，尝试提出器官移植面临的器官短缺解决方案。重点疫苗发挥作用的原理难点疫苗发挥作用的原理；器官移植与组织性抗原之间的关系。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课问题探讨：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？教师引导学生讨论其原因。为什么注射的流感疫苗没起到预防作用呢？提示：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。教师引导学生阅读问题探讨，让学生思考，为什么注射了流感疫苗后还会患流感，而接种麻疹疫苗后，终生不再患麻疹？这是因为流感病毒是RNA病毒，遗传物质不稳定，极易发生变异，这次注射的疫苗对变异后的病毒不起作用，因此需每年接种才能获得有效保护。而麻疹病毒虽然也是RNA病毒，它不容易发生变异，因此注射的疫苗终身管用。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。那么，什么是疫苗？有哪些种类？小组讨论，分析资料。分析资料，从个人的接种疫苗经历展开学习，掌握规律，领悟演绎与推理的科学思维方法。讲授新课一、疫苗【查找资料】围绕以下几个方面查找资料：（1）我国在牛痘疫苗接科方面的贡献；（2）“糖丸爷爷”顾方舟与脊髓灰质炎疫苗的研制；（3）巴新德与狂大病疫苗的研制；（4）“现代疫苗之父”是谁（5）世界上第个预防癌症的疫苗（HPV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。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。巴斯德简介：（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。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提出问题：什么是疫苗？疫苗的作用是什么？疫苗的种类有哪些呢？播放视频《免疫接种的原理及疫苗的分类》组织学生阅读教材P82-83页，结合视频内容，引导学生归纳总结疫苗的概念、种类、作用以及接种疫苗时遇到的问题1.疫苗的概念通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。【补充】传统疫苗种类：①减毒活疫苗【失去侵染性，保留抗原性】经甲醛等处理后丧失致病能力、毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒，仍然保留繁殖能力和刺激人体产生免疫应答的能力。常用的有卡介苗、牛痘疫苗等。一般接种一次，且接种量少，免疫时间长，效果好。②灭活的死疫苗也叫死疫苗，将病原微生物用物理或化学方法灭活后制作而成。常用的有百白破疫苗、狂犬疫苗等。制备简单，保存时间长且相对较安全，接种量大，需要多次接种。2.接种疫苗的作用接种疫苗后，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。3.实例：（1）天花疫苗：根除了天花。（2）卡介苗（预防结核病）、麻疹疫苗（预防麻疹）、脊髓灰质炎疫苗（即糖丸，预防脊髓灰质炎）、百白破三联疫苗（预防百日咳、白喉、破伤风）（3）人乳头瘤病毒（HPV）疫苗：（预防由HPV引起的几种子宫颈癌。第一个预防癌症的疫苗（美国）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。（4）我国研制的某个亚型的禽流感疫苗，是我国首个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。旁栏思考题：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，而是病原体所含有的抗原（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。【知识延伸】疫苗技术的发展——三代疫苗技术第一代疫苗：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。第三代疫苗——核酸疫苗DNA疫苗：是指将含有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细胞内，并通过宿主细胞的转录、翻译系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防和治疗疾病的目的。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。新冠疫苗5条技术路线第一代疫苗：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤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。1.以某种你熟悉的疫苗为例，和同学们交流它的作用。提示：学生能说出熟悉的疫苗，并指出它们预防的疾病即可。2.某同学接种了流感疫苗，大夫提醒他说：“这一两天要留意，可能会有轻微发烧或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应？提示：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。提示：这种想法是可行的，因为免疫反应具有特异性，不同疫苗可以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，流行性脑膜炎二价疫苗等。是否能够设计出针对许多种疾病（具有与它们相关的多个抗原决定簇）的一种疫苗呢？理论上是可行的，但会遇到很多困难。判断常考语句，澄清易混易错（1）注射某种疫苗后，体内可能有细胞毒性T细胞的产生（√）（2）注射过流感疫苗后，就不会再患感冒（×）（3）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（√）当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特异性。除此之外，免疫系统还具有记忆性，免疫力能维持较长的时间。疫苗的应用是人们根据免疫反应的规律来设计的，这样可以促进对机体有利的免疫反应，从而维护人体健康。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。查找资料观看视频学生阅读课本，带着问题，阅读课文，回答问题。归纳总结疫苗的概念、种类、作用以及接种疫苗时遇到的问题小组讨论，回答相关问题。思考问题，小组讨论，并进行回答。在生活中发现问题：人们对疫苗的认知情况，并认同国家的相关政策。带着问题，通过阅读，基于视频资料分析和教材内容，引导学生从具体的事例中得出疫苗的类型进而归纳疫苗的概念。培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。发展归纳与概括的科学思维。小组讨论，分析资料，培养学生获取信息的能力，提升解决实际问题的能力。新课讲授二、器官移植观看视频《器官移植》，阅读教材83-84页，思考以下问题。引导学生归纳总结器官移植的概念、意义、器官移植面临问题。1.器官移植面临哪些问题？2.最初进行的器官移植，为什么总是不成功？3.在进行器官移植或骨髓移植时，为什么都要检查供体和受体之间的组织相容性呢？4.运用免疫抑制剂虽可以提高器官移植成活率。但患者易感染疾病。这一问题该如何解决？5.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，有何优点？归纳总结：1.定义：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。2.意义器官移植已成为治疗多种重要疾病的有效手段。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。教师指导学生阅读“器官移植所面临的问题及希望”的资料，引导学生思考讨论并回答问题。思考•讨论：器官移植所面临的问题及希望讨论资料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，然而这凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。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。资料3据世界卫生组织于2013年的调研结果显示，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。另有数据表明，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2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。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。小组讨论，问题探讨：3.器官移植面临问题1——免疫排斥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。思考：器官移植常发生免疫排斥反应，是属于哪种免疫反应？提示：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。讨论1.最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？提示：可能主要是没有考虑免疫排斥问题。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？提示：在进行器官移植或骨髓移植时，都要先进行配型，这是因为，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。3.器官移植面临问题2——供体器官短缺①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。②免疫抑制剂的应用，大大提高了器官移植的成活率，给需要进行器官移植的患者带来了希望。③希望唤醒潜藏于人们心灵深处的爱心，有更多的人加入到自愿捐献器官的行列中来。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？提示：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？提示：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。学生阅读，分组讨论。学生阅读后讨论相关问题。小组讨论，完成相关表格。小组讨论，回答相关问题。通过阅读，培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。分组讨论，引导学生认识到要基于科学可靠的证据，以及合乎逻辑的推理判断。小组讨论，分析资料，培养学生获取信息的能力，提升解决实际问题的能力。新课讲授三、免疫学在临床实践上的应用1.免疫预防：接种疫苗是指在患病前将各种人工制备的免疫制剂（菌苗、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。2.免疫治疗（患病后的措施）①免疫增强疗法：对免疫功能低下者，如输入抗体、细胞因子等免疫活性物质。增强机体的免疫功能，如有的肿瘤的免疫治疗旨在激活人体免疫系统，依靠自身免疫机能杀灭癌细胞和肿瘤组织②免疫抑制疗法：如治疗类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。增强机体的免疫功能，如有的肿瘤的免疫治疗旨在激活人体免疫系统，依靠自身免疫机能杀灭癌细胞和肿瘤组织③免疫调节：用物理、化学或生物学等手段调节免疫功能。④免疫重建：将正常个体的造血干细胞或淋巴细胞转移给免疫缺陷个体，以恢复其免疫功能。3.免疫诊断（诊断措施）：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。如检测病原体和肿瘤标志物。（1）原理：抗原和抗体反应的高度特异性。（2）操作及现象抗原和相应的抗体之间可以发生特异性结合，这种反应还能在体外进行。如抗原、抗体间发生了特异性结合，则可观察到凝集、沉淀等反应现象。（3）实例：检测病原体、肿瘤标志物。判断常考语句，澄清易混易错（1）器官移植时供者与受者主要HLA要完全一致才可以（×）（2）免疫学技术和制剂在临床诊断中得到了广泛应用，如检测病原体和肿瘤标志物等（√）（3）对免疫功能低下者使用免疫增强疗法，如治疗类风湿关节炎（×）（4）器官移植时产生的排异反应是细胞免疫（√）课堂小结1．概念：通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。2.2006年，人乳头瘤病毒（HPV）疫苗是世界上第一个预防癌症的疫苗。3.2018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。4.当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特异性。除此之外，免疫系统还具有记忆性，免疫力能维持较长的时间。疫苗的应用是人们根据免疫反应的规律来设计的，这样可以促进对机体有利的免疫反应，从而维护人体健康。5.概念：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。6.器官移植容易失败的原因：免疫系统会把来