特异性免疫|特异性免疫

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第2节 免疫
一、
知识方面：
（1）了解非特异性免疫的特点和功能；
（2）识记淋巴细胞的起源和分化；
（3）理解抗原和抗体的知识；
（4）理解体液免疫和细胞免疫的过程以及两者的关系。
教学重点：
（1）抗原和抗体
（2）体液免疫和细胞免疫的过程。
教学难点：体液免疫和细胞免疫的过程
教师承上启下引入新课：关于特异性免疫具体是怎样发挥作用的是本节课要学习的内容。
    特异性免疫
    教师用摄像头展示：中国古代种人痘和詹纳种牛痘的图。使学生了解古代中国人通过穿患者的衣服、用痘痂研细吹入鼻孔的方法预防天花，这在防治传染病方面是一大创举，而詹纳的工作开创了免疫疗法的先河。
    教师提问：为什么种牛痘可以预防天花？
    教师引导学生讨论：由于牛痘病毒和天花病毒的结构很相似，牛痘病毒进入人体后刺激人体产生的抗体与天花病毒进入人体后刺激人体产生的抗体相似，所以能用牛痘病毒刺激人体产生对抗天花病毒的抗体。我们就把天花病毒、牛痘病毒都称为抗原。
    1．抗原。通过上面的分析得出抗原的概念是：凡是能够刺激机体的免疫系统产生抗体或效应细胞，并且能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应的物质，就叫做抗原。
    教师提出启发性问题：（1）由上述抗原的概念分析抗原有哪两种性能。（2）是否人体内部和外界环境中各种各样的物质都是抗原？（3）抗原具有哪些性质呢？（4）人体的免疫系统会与自身成分发生免疫反应吗？为什么？
    学生以小组合作的形式自学课本上的相关内容，分析讨论上述问题，教师根据学生的实际水平适当扩展相关知识，明确如下问题：①抗原有两种性能，即免疫原性和反应原性。免疫原性是指能够刺激机体产生抗体或效应细胞；反应原性是指能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应。兼备这两种性能的物质叫做完全抗原。如病原体、异种动物血清等。只具有反应原性而没有免疫原性的物质叫做半抗原。如青霉素、吗啡等。但半抗原如果和大分子蛋白质结合后就可成为完全抗原。例如，吗啡和蛋白质结合就有了抗原性，能够刺激细胞产生对吗啡特异的抗体。把嗜吗啡者的血液取出一滴，用特异抗体鉴定，就可根据有无抗体——抗原反应而确定此人血液中有无吗啡，是不是吸毒者。②并非人体内部和外部所有物质都可以成为抗原。③抗原应该具有如下性质：
    第一，异物性：一般说抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，其免疫原性越强。各种病原体、动物蛋自制剂等对人都是强抗原；同种异体也用异物，也有免疫原性；自身成分在胚胎期未与免疫活性细胞充分接触过的物质也具有免疫原性，如精子、脑组织、眼球晶状体蛋白和免疫球蛋自的独特型抗原，都属自身抗原。另外，外伤和癌变细胞也能成为抗原。
    第二，大分子性：相对分子量小于6 000的物质一般无抗原性；不能引起免疫反应。一般说来，蛋白质的抗原性强于多糖，寡糖和低聚精、脂质均没有抗原性，不能刺激动物产生抗体。
    第三，特异性：一种抗原只能与相应的抗体或效应t细胞发生特异性结合，这种特异性取决于抗原物质表面具有的某些特定的化学基团，即抗原决定簇。1234
    ④人体的免疫系统一般不会与自身成分发生免疫反应。但当自身细胞因某些特殊憎况（如外伤、癌变等）而发生改变后，免疫系统会与这些细胞发生免疫反应。
    2．抗体。教师介绍抗体的发现过程：
    （1） 19世纪末20世纪初，科学家们在实验中发现，用细菌或其外毒素给动物注射，过一段时间后，该动物的血清中出现一些有防御作用的保护性成分。（2）在20世纪30年代，科学家用电泳法鉴定，证明抗体是一种球蛋白。（3） 1959年科学家对抗体的结构进行了研究，证明它是由四条肽链组成，借二硫键连接在一起，形成一个“y”型的四链分子。不同的抗体某些部分氨基酸序列各不相同，决定抗体的特异性。
    学生根据以上资料归纳总结：
    抗体的概念：机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
    抗体的分布：主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中，如乳汁中，所以新生儿在一定时间内可由于获得母体乳汁内的抗体而获得免疫。那么，抗体是由哪里产生的呢？
    3.淋巴细胞的起源和分化。教师提供科学研究过程：
    （1）用大剂量的射线照射大鼠，杀死其淋巴细胞和其他白细胞，大鼠就失去了免疫的功能，因而很容易感染疾病。（2）给上述大鼠分别输入各种类型的白细胞，发现只有在注入了淋巴细胞之后，大鼠才能恢复免疫功能。
    提问：上述实验能证明什么？结论：在特异性免疫中发挥免疫作用的主要是淋巴细胞。
    教师提供科学研究过程：（1）用大剂量x射线照射去掉胸腺的小鼠，小鼠可失去全部免疫功能。（2）此时如果输给小鼠来自胸腺的淋巴细胞，免疫功能虽得到恢复，但仍与正常小鼠不同，即不能产生游离于体液中的抗体。（3）如果在x射线照射后不输给小鼠来自胸腺的淋巴细胞，而输给来自骨髓的淋巴细胞，去胸腺小鼠的细胞免疫功能不能恢复，但产生抗体的功能却得到一定恢复。（4）如果同时给x射线照射过的去胸腺小鼠输入来自胸腺和骨髓的淋巴细胞，小鼠就可恢复全部免疫功能。（5）将新生小鼠的胸腺切除，小鼠仍能住长发育，对某些抗原入侵仍有一定的产生抗体的能力，即仍能发生有所减弱的体液免疫反应，但却失去了细胞免疫功能，（6）做器官移植时，如果切除小鼠胸腺，移植器官较易停留在小鼠体内；如果将小鼠胸腺的淋巴细胞再输给去胸腺小鼠，免疫功能又得到恢复，而移植器官又被抵制。
    学生分析上述实验得出结论：胸腺内的淋巴细胞和骨髓中的淋巴细胞在免疫中起不同的作用，分别称为t细胞和b细胞。
教师引导学生总结以下内容：（1）淋巴细胞的起源：骨髓中的造血干细胞。（2）分化：在中心淋巴器官。造血干细胞在胸腺分化成t细胞。造血干细胞在骨髓分化成b细胞。
（3）分布：在外周淋巴器官，如淋巴结、脾、扁桃体等。（4）免疫系统的组成。
免疫器官：胸腺，骨髓、脾、淋巴结等。免疫细胞：淋巴细胞、吞噬细胞等。体液中的各种抗体和淋巴因子等。
三、学习新课
    4．体液免疫（1）概念：靠抗体实现的免疫方式就称为体液免疫。（2）过程：体液免疫的过程是教学重点和难点，教师指导学生分成若干个自学小组，结合课本上“体液免疫的示意图”自学相关内容，然后由学生提出小组内不能解释的疑难问题，列在黑板上，作为进一步深入学习的内容。这些问题可能是：①抗原既然已经被吞噬细胞吞噬，是怎样把其内部隐蔽的抗原决定簇暴露出来的？②细胞之间是怎么呈递这些抗原的？③记忆细胞引起的二次免疫有什么特点？④抗体是怎样把抗原清除的？1234
    为帮助学生理解体液免疫的过程，有条件的学校可根据学生的实际水平，参考相关资料，制成计算机课件，加深学生的理解。同时教师可适当扩展如下相关知识：
    （1）感应阶段：指抗原进入机体与b细胞相互作用的过程。①少数抗原的抗原决定簇与b细胞表面的受体分子结合，从而直接刺激b细胞使之活化长大并迅速分裂。②多数抗原要先经过吞噬细胞无特异性的吞噬后，一些抗原分子穿过吞噬细胞的细胞膜而露到细胞表面，夹在吞噬细胞本身的组织相容性附合体分子的沟中。t细胞中有一类助t细胞，不同的助t细胞表面带有不同的受体，能识别不同的抗原。那些能识别吞噬细胞表面组织相容性抗原加上特异的抗原分子结合物的助t细胞，在遇到这些吞噬细胞后，就活化分裂而产生更多有同样特异性的助t细胞。b细胞表面也带有组织相容性附合体，可和特异的抗原分子结合。上述特异的助t细胞的作用是刺激已经和特异的抗原分子结合的b细胞，使之分裂分化。这一b细胞依靠助t细胞和吞噬细胞而活化的步骤，比第一个不需要助t细胞参与的步骤作用更强大。
    （2）反应阶段：指b细胞接受抗原刺激后，增殖分化形成效应b细胞和记忆细胞的过程。所谓效应b细胞也称浆细胞，一般停留在各种淋巴结中，它们产生抗体的能力很强，每个效应b细胞每秒钟能产生2 000个抗体，可以说是制造特种蛋白质的机器。浆细胞的寿命很短，经过几天大量产生抗体以后就死去。抗体离开浆细胞后，随血液淋巴流到全身各部，发挥消灭抗原的作用。记忆细胞的特点是寿命长，对抗原十分敏感，能“记住”入侵的抗原。如果有同样的抗原第二次入侵时，记忆细胞比没有记忆的b细胞更快地做出反应，很快分裂产生新的效应b细胞和新的记忆细胞。
    （3）效应阶段：指抗体与抗原特异性结合而发挥免疫效应的过程。在该阶段抗体的作用有以下几个方面：
    ①有些抗原，如病毒等，由于抗体的结合而失去对寄主细胞表面受体的结合能力，因而不能侵入细胞。
    ②有些细菌产生的毒素，如白喉毒素、破伤风毒素，可因抗体的结合而不为细胞所接受，因而无效。
    ③沉淀和凝集：如果抗原分子是可溶性蛋白质，抗体的结合就使抗原分子失去溶解性而沉淀；如果抗原分子是位于细胞上的，抗体的结合就使这些细胞凝集成团而失去活动能力，例如血液凝集。
    ④补体反应：补体是存在于血清、体液中的蛋白质分子，在正常情况下没有活性，只有在发生了免疫后，才陆续被激活，其终产物是使细菌等抗原的外膜穿孔而死亡的破膜复合体。
    ⑤k细胞（杀伤细胞）的激活：抗体可以促进血液中的另一种细胞，即杀伤细胞活跃起来，其表面受体能和抗原表面的抗体结合，将抗原杀死。除k细胞外，巨噬细胞以及中性和嗜酸性粒细胞也同样可被抗体激活，杀死抗原。
    教师引导学生小结上述体液免疫的过程，并引出细胞免疫的内容：体液免疫能利用抗体消灭外物，但病毒和其他蛋白质颗粒等外物一旦侵入细胞或被细胞吞入（如吞噬细胞），抗体就无能为力了，这时就需要细胞免疫发挥作用。另外，寄生的原生动物、真菌，外来的细胞团块，如移植器官以及被病毒感染的自身细胞都能引起细胞免疫。1234
    5．细胞免疫
    细胞免疫的概念：不依靠体液中的抗体，而是依靠t淋巴细胞来完成的免疫方式，称为细胞免疫。
    关于细胞免疫的过程，教师可组织学生结合书上的示意图自学相关内容，并且与前述的体液免疫过程比较异同。理解细胞免疫过程也大体分为三个阶段，其中第一和第二阶段与体液免疫的基本相同，主要的不同点是第三阶段，表现在作用对象和作用方式上的不同。
    如果学生对细胞免疫的具体过程感到不易理解，例如，学生可能不明白参与抗原呈递的t胞与效应t细胞属于不同的t细胞亚群，也不明白效应t细胞的杀伤过程具体是如何进行的，那么教师可适当补充下面的内容，以利于学生的进一步理解：
    （1）在感应阶段，吞噬细胞如果吞噬了侵入的细菌等微主物，其表面就出现组织相容性抗原和微生物抗原的结合物。助t细胞遇到这种与之互补的抗原结合物的细胞时，就与它们互补结合，结果是吞噬细胞分泌白细胞介素i来刺激助t细胞分泌白细胞介素ii，而白细胞介素ii可刺激t细胞分化成更多的效应t细胞。
    （2）在反应阶段，病毒感染细胞后，病毒表面的抗原决定簇穿过被感染的细胞膜外，形成二者的抗原结合物，带有与这一结合物互补受体的1细胞接触到被感染的靶细胞时，就分裂分化出大量效应t细胞和记忆细胞。
    （3）在效应阶段，效应t细胞结合到靶细胞上，激活靶细胞内的溶酶体酶，使靶细胞裂解死亡，细胞内的病毒也因此失去藏身之所而被抗体消灭。
    6．体液免疫与细胞免疫的关系
    教师引导学生对特异性免疫反应进行归纳，使学生理解无论是体液免疫还是细胞免疫都可以分为三个阶段，二者之间既各自有其独特的作用，又可以相互配合，共同发挥免疫效应。在这部分内容中可以结合细菌外毒素，胞内寄生菌和病毒感染等实例说明上述关系。
    四、反馈应用
    要点提示
    1.在教学中应该注重通过生物科学的事实、科学研究过程过渡到有关概念、原理、规律。例如，通过介绍抗体的发现过程，使学生理解抗体的化学本质和功能，进而理解抗体的概念；通过介绍科学家发现淋巴细胞具有不同功能的实验，让学生自己分析实验结果，进一步理解淋巴细胞的起源和分化。
    2．体液免疫和细胞免疫的过程比较复杂，教材上的文字和图解过于简单，反而不利于学生的理解。教师可根据学生的实际水平扩展相应的知识，便于学生理解该基本过程。

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