4.4免疫學的應用教案課題4.4免疫學的應用單元第四章學科生物年級高一教學目標與核心素養(yǎng)目標闡明疫苗發(fā)揮作用的原理；說出器官移植面臨的問題，認同器官捐獻。生命觀念：了解免疫預防、免疫診斷、免疫治療的生物學依據(jù)?？茖W思維：通過預防接種的調(diào)查和疫苗應用的討論，說明疫苗的作用，解釋其作用機理。社會責任：1.通過疫苗的應用及疫苗研究進展的學習，強化崇尚科學的意識；制作關于免疫學應用的科普宣傳板，進社區(qū)宣傳普及免疫學的科普知識。2.通過討論器官移植與組織相容性抗原的關系，解釋器官移植面臨的免疫排斥問題，認同器官捐獻，嘗試提出器官移植面臨的器官短缺解決方案。重點疫苗發(fā)揮作用的原理難點疫苗發(fā)揮作用的原理；器官移植與組織性抗原之間的關系。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入新課問題探討：某同學在流感開始大規(guī)模流行前接種了流感疫苗，可是沒過一兩個月，她患流感了；而她聽說接種過一次麻疹疫苗，終生就不會得麻疹了。她對此很困惑：這到底是什么原因呢？教師引導學生討論其原因。為什么注射的流感疫苗沒起到預防作用呢？提示：流感病毒極易發(fā)生變異，該同學注射的流感疫苗所預防的流感與她所患的流感可能不是同一個類型的，所以沒有起到預防作用。教師引導學生閱讀問題探討，讓學生思考，為什么注射了流感疫苗后還會患流感，而接種麻疹疫苗后，終生不再患麻疹？這是因為流感病毒是RNA病毒，遺傳物質不穩(wěn)定，極易發(fā)生變異，這次注射的疫苗對變異后的病毒不起作用，因此需每年接種才能獲得有效保護。而麻疹病毒雖然也是RNA病毒，它不容易發(fā)生變異，因此注射的疫苗終身管用。在人類的歷史上，傳染病奪去了無數(shù)人的生命，而免疫學正是在人類與傳染病斗爭的過程中發(fā)展起來的。現(xiàn)在隨著人類對免疫系統(tǒng)認識的深入，免疫學得到了越來越廣泛的應用。疫苗的發(fā)明和應用，就是典型的例證。那么，什么是疫苗？有哪些種類？小組討論，分析資料。分析資料，從個人的接種疫苗經(jīng)歷展開學習，掌握規(guī)律，領悟演繹與推理的科學思維方法。講授新課一、疫苗【查找資料】圍繞以下幾個方面查找資料：（1）我國在牛痘疫苗接科方面的貢獻；（2）“糖丸爺爺”顧方舟與脊髓灰質炎疫苗的研制；（3）巴新德與狂大病疫苗的研制；（4）“現(xiàn)代疫苗之父”是誰（5）世界上第個預防癌癥的疫苗（HPV疫苗）我國是世界上最早用免疫的方法預防傳染病的國家。公元16世紀，中國人首先用人痘疫苗預防天花，為后來英國的外科醫(yī)生詹納（Jenner）發(fā)明牛痘疫苗奠定了基礎。法國科學家巴斯德有關疫苗的研制，開創(chuàng)了科學地進行免疫接種的新時期。巴斯德簡介：（1822年12月27日—1895年9月25日），法國微生物學家、化學家，近代微生物學的奠基人。主要成就：疾病的病菌說否定微生物自然發(fā)生說巴氏殺菌法研制狂犬病疫苗等多種疫苗提出問題：什么是疫苗？疫苗的作用是什么？疫苗的種類有哪些呢？播放視頻《免疫接種的原理及疫苗的分類》組織學生閱讀教材P82-83頁，結合視頻內(nèi)容，引導學生歸納總結疫苗的概念、種類、作用以及接種疫苗時遇到的問題1.疫苗的概念通常是用滅活的或減毒的病原體制成的生物制品。【補充】傳統(tǒng)疫苗種類：①減毒活疫苗【失去侵染性，保留抗原性】經(jīng)甲醛等處理后喪失致病能力、毒性減弱或基本無毒的活菌或病毒，仍然保留繁殖能力和刺激人體產(chǎn)生免疫應答的能力。常用的有卡介苗、牛痘疫苗等。一般接種一次，且接種量少，免疫時間長，效果好。②滅活的死疫苗也叫死疫苗，將病原微生物用物理或化學方法滅活后制作而成。常用的有百白破疫苗、狂犬疫苗等。制備簡單，保存時間長且相對較安全，接種量大，需要多次接種。2.接種疫苗的作用接種疫苗后，人體內(nèi)可產(chǎn)生相應的抗體和記憶細胞，從而對特定傳染病具有抵抗力。3.實例：（1）天花疫苗：根除了天花。（2）卡介苗（預防結核病）、麻疹疫苗（預防麻疹）、脊髓灰質炎疫苗（即糖丸，預防脊髓灰質炎）、百白破三聯(lián)疫苗（預防百日咳、白喉、破傷風）（3）人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗：（預防由HPV引起的幾種子宮頸癌。第一個預防癌癥的疫苗（美國）2006年，HPV（人類乳頭瘤病毒）疫苗獲得美國的批準。該疫苗可以預防由HPV引起的幾種子宮頸癌，是世界上第一個預防癌癥的疫苗，在人類研發(fā)癌癥疫苗的道路上具有里程碑式的意義。（4）我國研制的某個亞型的禽流感疫苗，是我國首個DNA疫苗2018年5月，我國首個人和動物的DNA疫苗獲得新獸藥證書，用于預防某個亞型的禽流感疫苗。這種新型的基因工程疫苗，未來將有廣闊的前景。旁欄思考題：疫苗必須包含一個完整的病原體嗎？為什么？疫苗不必包含一個完整的病原體。一般情況下，引起免疫反應的并不是整個病原體，而是病原體所含有的抗原（具有抗原性即可）。因此，可以利用病原體的某些成分（如蛋白質、多糖莢膜類）及其產(chǎn)物制備疫苗。隨著免疫學、生物技術和分子生物學的發(fā)展，DNA疫苗也已經(jīng)在臨床中使用?！局R延伸】疫苗技術的發(fā)展——三代疫苗技術第一代疫苗：指的是滅活疫苗和減毒活疫苗。第二代疫苗：又稱為亞單位疫苗，是通過基因工程原理獲得的具有免疫活性的病原特異性結構蛋白，刺激人體產(chǎn)生抗體。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：是指將含有編碼某種抗原蛋白的外源基因與質粒重組后直接導入動物細胞內(nèi)，并通過宿主細胞的轉錄、翻譯系統(tǒng)合成抗原蛋白，誘導宿主產(chǎn)生對該抗原蛋白的免疫應答，以達到預防和治療疾病的目的。mRNA疫苗：將編碼病原體蛋白的mRNA包裹在脂質體中，當疫苗注射到體內(nèi)時，體內(nèi)的細胞即可通過該mRNA翻譯合成大量的病原體蛋白，并誘導免疫系統(tǒng)識別該蛋白從而產(chǎn)生對病原體的免疫記憶以抵抗病毒感染。新冠疫苗5條技術路線第一代疫苗：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤思考?討論接種疫苗時遇到的問題結合自己的疫苗接種經(jīng)歷，討論以下問題。1.以某種你熟悉的疫苗為例，和同學們交流它的作用。提示：學生能說出熟悉的疫苗，并指出它們預防的疾病即可。2.某同學接種了流感疫苗，大夫提醒他說：“這一兩天要留意，可能會有輕微發(fā)燒或其他癥狀?！睘槭裁唇臃N疫苗可能會有輕微的反應？提示：疫苗通常是用滅活的或減毒的病原體制成的生物制品，接種的疫苗作為外來抗原可激發(fā)機體發(fā)生免疫反應，有些疫苗尤其是減毒疫苗引發(fā)的免疫反應相對強烈，能引起可感知的反應。3.有人認為，接種多種疫苗很麻煩，應該設計一種用來預防多種疾病的疫苗。這種想法可行嗎？請談談你的理由。提示：這種想法是可行的，因為免疫反應具有特異性，不同疫苗可以引發(fā)不同的免疫過程，產(chǎn)生不同的記憶細胞。理論上，制備聯(lián)合疫苗時要保證其中含有不同的有效抗原成分。臨床應用中已有不少聯(lián)合疫苗，例如，百白破三聯(lián)疫苗可以同時預防百日咳、白喉、破傷風，還有麻疹、風疹二聯(lián)疫苗，流行性腦膜炎二價疫苗等。是否能夠設計出針對許多種疾?。ň哂信c它們相關的多個抗原決定簇）的一種疫苗呢？理論上是可行的，但會遇到很多困難。判斷?？颊Z句，澄清易混易錯（1）注射某種疫苗后，體內(nèi)可能有細胞毒性T細胞的產(chǎn)生（√）（2）注射過流感疫苗后，就不會再患感冒（×）（3）疫苗的研制和應用已擴展到許多非傳染病領域，而且已經(jīng)出現(xiàn)了治療性制劑（√）當給機體輸入外源抗原時，免疫系統(tǒng)能夠產(chǎn)生反應，而且這種反應具有特異性。除此之外，免疫系統(tǒng)還具有記憶性，免疫力能維持較長的時間。疫苗的應用是人們根據(jù)免疫反應的規(guī)律來設計的，這樣可以促進對機體有利的免疫反應，從而維護人體健康。隨著免疫學、生物化學的發(fā)展以及生物技術的不斷改進，疫苗的研制和應用已擴展到許多非傳染病領域，而且已經(jīng)出現(xiàn)了治療性制劑。查找資料觀看視頻學生閱讀課本，帶著問題，閱讀課文，回答問題。歸納總結疫苗的概念、種類、作用以及接種疫苗時遇到的問題小組討論，回答相關問題。思考問題，小組討論，并進行回答。在生活中發(fā)現(xiàn)問題：人們對疫苗的認知情況，并認同國家的相關政策。帶著問題，通過閱讀，基于視頻資料分析和教材內(nèi)容，引導學生從具體的事例中得出疫苗的類型進而歸納疫苗的概念。培養(yǎng)學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發(fā)學生的科學研究的興趣。發(fā)展歸納與概括的科學思維。小組討論，分析資料，培養(yǎng)學生獲取信息的能力，提升解決實際問題的能力。新課講授二、器官移植觀看視頻《器官移植》，閱讀教材83-84頁，思考以下問題。引導學生歸納總結器官移植的概念、意義、器官移植面臨問題。1.器官移植面臨哪些問題？2.最初進行的器官移植，為什么總是不成功？3.在進行器官移植或骨髓移植時，為什么都要檢查供體和受體之間的組織相容性呢？4.運用免疫抑制劑雖可以提高器官移植成活率。但患者易感染疾病。這一問題該如何解決？5.利用由自體干細胞培養(yǎng)出的組織、器官進行移植，有何優(yōu)點？歸納總結：1.定義：醫(yī)學上把用正常的器官置換喪失功能的器官，以重建其生理功能的技術叫作器官移植。2.意義器官移植已成為治療多種重要疾病的有效手段。主要依賴于器官保存技術和外科手術方法等的不斷改進，以及高效免疫抑制劑的陸續(xù)問世。但器官移植依舊面臨很多問題，其解決涉及免疫學的應用。教師指導學生閱讀“器官移植所面臨的問題及希望”的資料，引導學生思考討論并回答問題。思考?討論：器官移植所面臨的問題及希望討論資料1人類很早就嘗試做器官移植以挽救一些病人。1901年，法國醫(yī)生卡雷爾在給一位朋友的信中寫道：“腎移植這種手術，在同種異體之間從來還沒有成功過?！?952年，法國另一位醫(yī)生為一位16歲的患者移植了患者母親的一顆腎，然而這凝結著偉大母愛的腎只存活了22天。資料2據(jù)媒體報道，瑞金市3歲男孩張某身患白血病。幸運的是，張某的骨髓與父親的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某卻沒有那么幸運，與其親屬的骨髓配型均沒有成功。資料3據(jù)世界衛(wèi)生組織于2013年的調(diào)研結果顯示，全球一年實施了12萬例器官移植手術，而這只能滿足不到10％移植需求者的需求。另有數(shù)據(jù)表明，2015年，我國實施器官移植手術突破1萬例（其中肝移植2000多例、腎移植5000多例），位居世界第2位，但2015年肝移植需求者新增4000多人，腎移植需求者新增了1萬多人。資料4據(jù)媒體報道，2015年，研究人員利用干細胞培養(yǎng)出具有單個腔室結構的迷你跳動心臟（相當于成人心臟的千分之一）；2017年，研究人員又利用干細胞成功培養(yǎng)出了人類胚胎期的結腸組織，培養(yǎng)成熟后，它與人體的腸組織具有很高的相似性。你還可以搜集到更多的科學家利用干細胞培養(yǎng)組織、器官的研究進展的報道。小組討論，問題探討：3.器官移植面臨問題1——免疫排斥①組織相容性抗原，也叫人類白細胞抗原，簡稱HLA。每個人的細胞表面都帶有的一組與別人不同的蛋白質。②組織相容性抗原是標明細胞身份的標簽物質，每個人的白細胞都認識這些物質，因此正常情況下不會攻擊自身的細胞。如果將別人的器官或組織移植過來，白細胞就能識別出HLA不同而發(fā)起攻擊。思考：器官移植常發(fā)生免疫排斥反應，是屬于哪種免疫反應？提示：細胞免疫③器官移植成敗的關鍵：主要取決于供者與受者的HLA是否一致或相似。④器官移植條件：只要供者與受者的主要HLA有一半以上相同，就可以進行器官移植。討論1.最初進行的器官移植，為什么總是不成功呢？提示：可能主要是沒有考慮免疫排斥問題。討論2.在進行器官移植或骨髓移植時，為什么都要先進行配型，即檢查供體和受體之間的組織相容性呢？提示：在進行器官移植或骨髓移植時，都要先進行配型，這是因為，受體和供體的組織相容性抗原越一致，在進行移植時發(fā)生免疫排斥的可能性就越低，移植的器官就越容易存活。如果配型不合適，發(fā)生排斥的可能性就大，就不適合移植。3.器官移植面臨問題2——供體器官短缺①利用由自體干細胞培養(yǎng)出的組織、器官進行移植，移植器官和受體的組織相容性抗原是相同的，移植后發(fā)生免疫排斥的可能性很小。②免疫抑制劑的應用，大大提高了器官移植的成活率，給需要進行器官移植的患者帶來了希望。③希望喚醒潛藏于人們心靈深處的愛心，有更多的人加入到自愿捐獻器官的行列中來。討論3.利用由自體干細胞培養(yǎng)出的組織、器官進行移植，有何優(yōu)點？提示：利用由自體干細胞培養(yǎng)出的組織、器官進行移植，移植器官和受體的組織相容性抗原是相同的，移植后發(fā)生免疫排斥的可能性很小。討論4.在進行器官移植時，運用免疫抑制劑可以提高成活率。但這些藥物會使淋巴細胞減少，因而患者容易患感染性疾病。這一問題該如何解決？提示：需要在用免疫抑制劑藥物與預防感染之間尋求平衡，并盡量使運用免疫抑制劑的病人避免接觸病原體，或通過適當?shù)腻憻?，提高自身免疫力。學生閱讀，分組討論。學生閱讀后討論相關問題。小組討論，完成相關表格。小組討論，回答相關問題。通過閱讀，培養(yǎng)學生獲取信息的能力，鍛煉學生的語言表達能力，提高學生分析問題，解決問題的能力。分組討論，引導學生認識到要基于科學可靠的證據(jù)，以及合乎邏輯的推理判斷。小組討論，分析資料，培養(yǎng)學生獲取信息的能力，提升解決實際問題的能力。新課講授三、免疫學在臨床實踐上的應用1.免疫預防：接種疫苗是指在患病前將各種人工制備的免疫制劑（菌苗、疫苗或血清等）接種到人體內(nèi)，使人體產(chǎn)生抗體及記憶細胞，增強人的免疫力，以達到預防傳染病的目的。2.免疫治療（患病后的措施）①免疫增強療法：對免疫功能低下者，如輸入抗體、細胞因子等免疫活性物質。增強機體的免疫功能，如有的腫瘤的免疫治療旨在激活人體免疫系統(tǒng)，依靠自身免疫機能殺滅癌細胞和腫瘤組織②免疫抑制療法：如治療類風濕關節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等。增強機體的免疫功能，如有的腫瘤的免疫治療旨在激活人體免疫系統(tǒng)，依靠自身免疫機能殺滅癌細胞和腫瘤組織③免疫調(diào)節(jié)：用物理、化學或生物學等手段調(diào)節(jié)免疫功能。④免疫重建：將正常個體的造血干細胞或淋巴細胞轉移給免疫缺陷個體，以恢復其免疫功能。3.免疫診斷（診斷措施）：根據(jù)抗原和抗體反應的高度特異性，將免疫學技術和制劑用于臨床診斷。如檢測病原體和腫瘤標志物。（1）原理：抗原和抗體反應的高度特異性。（2）操作及現(xiàn)象抗原和相應的抗體之間可以發(fā)生特異性結合，這種反應還能在體外進行。如抗原、抗體間發(fā)生了特異性結合，則可觀察到凝集、沉淀等反應現(xiàn)象。（3）實例：檢測病原體、腫瘤標志物。判斷?？颊Z句，澄清易混易錯（1）器官移植時供者與受者主要HLA要完全一致才可以（×）（2）免疫學技術和制劑在臨床診斷中得到了廣泛應用，如檢測病原體和腫瘤標志物等（√）（3）對免疫功能低下者使用免疫增強療法，如治療類風濕關節(jié)炎（×）（4）器官移植時產(chǎn)生的排異反應是細胞免疫（√）課堂小結1．概念：通常是用滅活的或減毒的病原體制成的生物制品。2.2006年，人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗是世界上第一個預防癌癥的疫苗。3.2018年5月，我國首個人和動物的DNA疫苗獲得新獸藥證書，用于預防某個亞型的禽流感。4.當給機體輸入外源抗原時，免疫系統(tǒng)能夠產(chǎn)生反應，而且這種反應具有特異性。除此之外，免疫系統(tǒng)還具有記憶性，免疫力能維持較長的時間。疫苗的應用是人們根據(jù)免疫反應的規(guī)律來設計的，這樣可以促進對機體有利的免疫反應，從而維護人體健康。5.概念：醫(yī)學上把用正常的器官置換喪失功能的器官，以重建其生理功能的技術。6.器官移植容易失敗的原因：免疫系統(tǒng)會把來