人教版 (2019)选择性必修1免疫学的应用教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修1免疫学的应用教学设计，共9页。教案主要包含了疫苗，器官移植，免疫学在临床实践上的应用等内容，欢迎下载使用。
教学目标
1.了解疫苗发挥作用的原理和特点。
2.说出器官移植的原理和其所面临的问题。
核心素养
1.生命观念:通过真实案例分析免疫排斥和供体器官短缺等问题的内在原因,培养学生解决问题的能力,激发学生对器官移植政策的认同感,倡导器官捐献的观念转变。
2.科学思维:通过分析天花疫苗的发现过程,对疫苗的作用原理进行说明,认识疫苗的本质,培养学生的信息获取能力和批判性思维,渗透结构与功能观。
3.社会责任:通过个人接种疫苗的经历和真实生活情境问题,论述疫苗的有效性和安全性,正确理解我国的免疫政策,理性选择接种疫苗。
教学重难点
重点:疫苗发挥作用的原理。
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。
教学方法
1.讲授法,讨论法。
2.自主学习法,合作学习法。
课时安排
1课时。
教学准备
多媒体,学案,PPT等。
教学设计
导入新课
利用教材“问题探讨”进行导入。
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?
讨论:为什么注射的流感疫苗没有起到预防作用呢?
流感病毒极易发生变异;该同学注射的流感疫苗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。
(设计意图:利用学生熟悉的流感作为导入,真实的情境能迅速激发学生的学习兴趣。)
讲授新课
探究一、疫苗
教师活动:1.以疫苗是预防传染病最行之有效的措施引出免疫学的应用例证——疫苗。
2.介绍天花病毒和人痘、牛痘的接种策略。
教师提问:为什么被接种者会轻度感染天花并痊愈?为什么牛痘接种替代了人痘接种?牛的天花病毒和人的天花病毒一样吗?为什么可以在人体内激发相同的免疫反应?在这个过程中,免疫系统发生了哪些变化?请回忆免疫学知识并回答。
教师根据学生的回答总结。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%。牛痘接种法: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。
列表比较两种接种方法不同:
教师提问:为什么牛痘接种能够替代人痘接种?牛痘病毒和人的天花病毒是不同的病毒,为什么可以在人体内引起相同的免疫反应呢?
教师总结:牛痘具有与人痘相同的免疫原性而且更安全。介绍疫苗引起机体产生免疫反应的机理。
在此基础上引出疫苗的概念:疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。引导学生回忆自身接种疫苗的经历。学生可能产生的三种疑问:
1.有的同学接种了流感疫苗后,有时会有轻微的发热,接种部位有些红肿。注射疫苗一段时间后,人体才具有免疫力,这是为什么?
2.患免疫缺陷病的儿童,能否接种疫苗,尤其是减毒活疫苗?为什么?
3.有的同学接种了流感疫苗,可是没过一两个月,还是患流感了,这是为什么?
教师总结:1.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活疫苗引发的免疫反应相对强烈,能引起可感知的反应。疫苗作为抗原进入人体后,要经过处理、传递、识别以及淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此,注射疫苗一段时间后,人体才具有免疫力。
2.不能,免疫缺陷病患者特异性免疫功能缺失,而疫苗是通过刺激机体发生特异性免疫反应而起到预防疾病的目的的。
3.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。
介绍我国疫苗的分类: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。
通过真实案例启发学生思考器官移植面临的问题:严重肝硬化患者徐某某的黄疸指数为700,超出正常人40多倍。器官移植面临哪些问题呢?
通过学生发散思维总结:
1.手术能否成功?(主要是免疫排斥反应)
2.供体器官短缺。
3.费用昂贵等。
(设计意图:这一部分的内容学习既提到了学生感兴趣的内容,又有助于学生的探究能力的培养,最后通过介绍我国的疫苗情况,以及我国科研工作者的研究成果,进一步激发了学生的爱国热情和远大理想抱负。)
探究二、器官移植
教师提问:什么是器官移植?
学生回答后总结:医学上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。
教师提出免疫排斥问题:
1.最初进行的器官移植,为什么总是不成功呢?
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?
在学生回答基础上总结:
1.没有考虑免疫排斥的问题。
2.组织相容性抗原越一致,免疫排斥的可能性越低。
进一步引出组织相容性概念:
1.每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的蛋白质,是标明细胞身份的标签物质。
2.白细胞能够识别HLA,区分自己和非己。
3.正常情况下,白细胞不攻击自身细胞。
教师设问:1.在不能100%配型成功的情况下,如何提高移植器官的成活率?
2.在进行器官移植时,运用免疫抑制剂可以提高成活率,但这些药物免疫抑制剂会使淋巴细胞减少,因而患者容易患感染性疾病。这一问题该如何解决?
学生回答:1.免疫抑制剂(例如环孢素A)可以降低免疫排斥反应。
2.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。
教师介绍器官移植中面临的问题:供体器官十分短缺。
1.2015年中国全面停止使用死囚器官,公民自愿捐献成为器官移植唯一的合法来源。
2.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 2 000多例。
教师进一步提问:为什么认同器官捐献的人很少呢?
学生回答后总结:
1.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,仅在短时间内(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。
教师提问:国家如何保证供体器官公平合理地分配给器官坏死的患者?
学生回答后教师总结:1.2007年,国务院颁布了《人体器官移植条例》;2.2011年,全国人大常委会通过了《刑法修正案(八)》明确禁止人体器官买卖,增加了“器官买卖罪”;3.同年,《人体器官捐献登记管理办法(试行)》和《人体器官捐献协调员管理办法(试行)》发布;4.2013年,我国人体器官分配与共享计算机系统正式启用。
人们普遍认为,患者自身干细胞(IPSC)分化而成的细胞,移植回体内之后不会引起免疫排斥。展示科学家利用干细胞培养组织、器官的研究进展报道,鼓励学生探讨干细胞的移植价值。
探究三、免疫学在临床实践上的应用
免疫学应用在下面三个领域:预防、诊断、治疗。
教师讲解总结:
1.免疫预防与免疫治疗
2.免疫诊断
(1)原理:抗原—抗体杂交原理。
(2)方法:用抗原检测病原体或肿瘤标志物等。
检测方法凝集法,如ABO血型的鉴定沉淀法,如可溶性抗原与抗体结合免疫荧光法
(3)适用对象:患者或疑似患者。
(4)特点:灵敏度高。
3.免疫治疗
种类免疫增强疗法:针对免疫功能低下者,输入胸腺 激素、抗体、细胞因子等,增强患者的免疫力免疫抑制疗法:使用免疫抑制剂,抑制免疫系统 的功能,使免疫系统暂时处于无应答或弱应答 状态,如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等疾 病的治疗
课堂小结
(设计意图:生物知识点比较琐碎,通过概念图等形式帮助学生抓住这节课学习的主干内容,构建了知识框架,提高了学生的归纳提升能力,也利于学生掌握这节课的学习内容。)
教学反思
在生物教学中,往往会涉及一些常见以及热点问题。本节课涉及的疫苗、器官移植以及免疫诊断、治疗等都是这方面的热点。从学生非常熟悉的疫苗引入本节课的学习,增加了学生对本节学习的兴趣,再通过器官移植这一热点问题,进一步激发学生对问题的探究欲望,后引导学生针对这一问题思考如何解决器官移植面临的来源短缺和免疫排斥问题,最后引入免疫抑制剂的应用以及免疫学在临床上的其他方面的应用。本节课设计紧凑,环节层层深入,由表象到问题解决,由身边熟悉内容到社会热点,再到科学前沿的介绍,非常符合学生认知的逻辑规律。
板书设计
第4节 免疫学的应用
一、疫苗
1.概念
2.发挥作用的机理
二、器官移植
1.概念
2.失败的原因
3.免疫排斥的解决措施
三、免疫学在临床实践上的应用
备课资源
1.目前应用的疫苗主要有三种:减毒活疫苗、灭活疫苗和新型的基因工程疫苗,各有优缺点。
(1)减毒活疫苗:接种后能感染人体并使人产生免疫力,从而达到预防效果。如“糖丸”就是一种减毒活疫苗,口服后可预防小儿脊髓灰质炎。
(2)灭活疫苗:这类疫苗中的病原体已被杀死,安全性很好,但产生的免疫效果不如减毒活疫苗,需要多次强化免疫,如狂犬病疫苗、流感疫苗。
(3)新型的基因工程疫苗:新型的基因工程疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗。
①DNA疫苗
a.DNA疫苗的机理
DNA疫苗是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。
b.DNA疫苗的特点
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
a.RNA疫苗的机理
RNA疫苗的机理是将编码抗原决定簇的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。
b.RNA疫苗的特点
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,无须运输到核内;免疫后抗原表达迅速达到高峰,然后又立刻衰减。
2.器官移植介绍
移植是指将一个个体的细胞、组织或器官用手术或其他方法,导入自体或另一个个体的某一部分,以替代原已丧失功能的器官的技术。根据导入移植物不同,分为细胞、组织和器官移植。由于器官移植患者术前即存在器官功能不全,手术创伤大,术后需要常规应用免疫抑制药物治疗,术后早期容易发生感染性并发症和手术技术相关性并发症。近年来,随着外科手术方法和围手术期治疗水平的提高,术后早期并发症发生率和死亡率已经显著下降。免疫排斥反应是器官移植患者需要终生警惕的问题。临床上常规应用免疫抑制药物进行预防。术后早期是免疫排斥反应的高发时间段,常需联合应用大剂量免疫抑制药物进行预防,随着移植术后时间的延长,免疫排斥反应的发生风险逐渐降低,可以逐步降低免疫抑制程度。依据移植物种类不同,移植术后的免疫抑制方案也存在较大差异,其中肝脏移植术后免疫排斥反应的发生率较低、程度也较轻,因而术后应用的免疫抑制药物剂量也最小。对于急性排斥反应,可以采取激素冲击和增加免疫抑制药物浓度等方法进行治疗,而对于慢性排斥反应,尚缺乏有效的逆转措施,主要以预防为主。由于长期应用免疫抑制药物,器官移植受者容易罹患移植术后新发肿瘤、移植术后新发糖尿病、高脂血症、高尿酸血症、心脑血管疾病等并发症。移植术后患者需定期门诊随访检查,以期早期发现和治疗上述并发症。
3.免疫诊断方法
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。在医学上,它是确定疾病的病因和病变部位,或是确定机体免疫状态是否正常的重要方法。此外,还应用于法医学的血迹鉴定、生物化学的血清成分鉴定和物种进化关系的研究等。可在体内和体外进行。
从免疫学的角度,免疫诊断可应用于①检查免疫器官和功能发生改变的疾病:如免疫缺陷病、自身免疫病;②由免疫机制引起的疾病:如输血反应、移植免疫排斥反应;③一些内分泌性的疾病:从临床学的角度来说,免疫诊断可应用于检查传染性疾病、免疫性疾病、肿瘤和其他临床各科疾病。就所检测的反应物免疫诊断大致可以分为两类,即①免疫血清学诊断:检测病人血清或组织内有无特异性抗体或特异性抗原;②免疫细胞学诊断:测定病人细胞免疫力的有无和强弱。
免疫诊断须体现3项要求:①特异性强,尽量不出现交叉反应,不出现假阳性,以保证诊断的准确性;②灵敏度高,能测出微量反应物质和轻微的异常变化,有利于早期诊断和排除可疑病例;③简便、快速、安全。
4.免疫治疗是指通过诱导、增强或抑制免疫反应的疾病治疗方法。其中旨在引起或增强免疫反应的免疫疗法,称为激活免疫疗法,而减少或抑制免疫反应则是抑制免疫疗法。免疫疗法往往比现有药物的副作用少,包括减少对微生物疾病的抗药性反应。基于细胞的免疫疗法对一些癌症有效。免疫治疗可按三种方式分类:
(1)对机体免疫应答的影响:免疫增强疗法、免疫抑制疗法。
前者主要用于治疗感染、肿瘤、免疫缺陷病等免疫功能低下的疾病;后者主要用于治疗超敏反应、自身免疫性疾病、移植免疫排斥等免疫功能亢进性疾病。
(2)治疗特异性:特异性免疫治疗、非特异性免疫治疗。
前者主要有三种方式:接种疫苗、输注特异性免疫应答产物、利用抗体特异性剔除免疫细胞亚群或进行导向治疗,具有抗原特异性;后者包括非特异性免疫增强剂和免疫抑制剂的应用,没有抗原特异性。
(3)治疗所用制剂:主动免疫、被动免疫。
前者人为提供免疫原性的制剂,使机体主动产生特异性免疫力;后者人为提供免疫应答的效应物质,直接发挥免疫效应。
5.免疫防御(immunligic defence)指机体抵抗和清除病原微生物或其他异物的功能。免疫防御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。
(1)主动免疫目前常用百白破(白喉类毒素、百日咳疫苗、破伤风类毒素)三联疫苗(DPT),对出生3~6个月的婴儿进行基础免疫,皮下注射三次。在流行期,1个月的患儿即可接受疫苗接种。强调全程免疫,以后再按规定加强。百日咳疫苗偶可引起脑病等神经性反应,故原有脑部疾患或惊厥性疾病、或首剂百日咳疫苗注射后曾有惊厥者,一概不应再予注射。乙型脑炎流行季节也不进行百日咳疫苗注射。现用的全细胞百日咳疫苗虽发挥了一定的作用但效果尚不够理想,免疫后再患百日咳的儿童和成人发病者屡有报道。
无细胞百日咳疫苗:即使用百日咳杆菌的某些组成部分,而不是用全细胞百日咳杆菌制成的百日咳疫苗,其保护效果较全细胞百日咳疫苗好,同时避免了全细胞疫苗的副反应。1981年日本SATO(佐滕制药)开始用以百日咳毒素(PT)和丝状血凝素(FHA)为主要组分的无细胞百日咳疫苗获得成功。英、美、瑞典等国家随后研制出各种无细胞百日咳组分的疫苗用于人群。已证实无论何种无细胞百日咳组分疫苗,百日咳毒素(PT)抗原是必不可少的成分。进一步研究揭示百日咳毒素单克隆抗体(PT-McAb)具有特异性中和体外和体内百日咳毒素的多种生物学活性的特征,同时也具有防御百日咳杆菌感染的保护作用。
(2)被动免疫对于幼婴或体弱者,在接触病人后可应用百日咳高效价免疫球蛋白,但预防和减轻症状的效果不显著,故应用者少。
接种方法
接种物
接种后反应
免疫效果
人痘接种
人减毒天花病毒
脓疱、2%的致死率
不再感染天花
牛痘接种
牛减毒天花病毒
脓疱,间或伴随一些轻微的不适
不再感染天花
比较项目
免疫预防
免疫治疗
原理
抗原刺激机体主动产生免疫力
提高或降低免疫系统的功能
获得方式
抗原入侵获得;注射疫苗获得
用抗体、细胞因子等免疫活性物质进行免疫增强疗法;用免疫抑制剂进行免疫抑制疗法
适用对象
健康人
患者或疑似患者