人教版 (2019)选择性必修1第3节 免疫失调学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第3节 免疫失调学案，文件包含43免疫失调教师版-高二生物同步讲义人教版选择性必修1docx、43免疫失调学生版-高二生物同步讲义人教版选择性必修1docx等2份学案配套教学资源，其中学案共55页， 欢迎下载使用。

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【学习目标】
1.举例说明特异性免疫中免疫系统对病原体的识别作用。
2.概述体液免疫和细胞免疫的过程和特点。
3.阐明特异性免疫是通过体液免疫和细胞免疫两种方式，针对特定病原体发生的免疫应答。
【任务驱动】
播放
播放：熊出没《光头强花粉过敏》视频片段。提醒同学们注意观察过敏反应的相关症状；举例说明常见的过敏反应。
展示图片：
周杰伦18岁那年，一次意外周杰伦腰部受伤，不料却被检查出患有强直性脊柱炎，可能会导致瘫痪。面对这个结果，生活本就贫穷母子两个痛苦万分，抱头通哭。然而坚强的母亲毅然要紧牙关，用自己的爱为儿子撑起一片天。然而，以后无论生活多么艰苦，周杰伦从未放弃对音乐的追求。周杰伦现在取得的成就。
播放强直性脊柱炎的原因录音（）。简要说明强直性脊柱炎发病的原因。
强直性脊柱炎的原因录音录音内容：强直性脊柱炎是一种好发于青年男性，以腰背部间断反复疼痛为主要表现的一种自身免疫病。强直性脊柱炎，过去称为血清阴性脊柱关节病。这种病最主要的特点是反复的腰背部僵硬、疼痛。
当然，强直性脊柱炎也可以出现外周关节的肿胀疼痛，尤其是大关节的肿胀疼痛。还可以出现虹膜炎，牛皮癣或者经常拉肚子等一些关节外的表现。强直性脊柱炎，和免疫功能紊乱相关，尤其是带有HLA-B27基因的人可能得这种病的几率要大一些，但是确切的病因目前还不是非常清楚。带有HLA-B27基因的这组人，当他遇到某些环境因素，比如某些肠道感染或者一些恶劣环境时，可能会诱发强直性脊柱炎病情的出现或者病情加重。举例说明所知道的自身免疫病。
指导学生阅读、讨论教材79页“HIV的感染与艾滋病的治疗”。思考：
①HIV的结构及其侵染辅助性T细胞的过程。
②为什么HIV感染的是辅助性T细胞，而患者会死于严重感染或恶性肿瘤。
③艾滋病的传播途径有哪些？预防艾滋病最主要的措施是什么？
④你了解我国关于艾滋病的相关政策及世界艾滋病日吗？
⑤我们应以怎样的态度对待艾滋病人？
课前导学
一、过敏反应
1．概念：已免疫的机体，在再次接触相同的抗原时，有时会发生引发组织损伤或功能紊乱的免疫反应。
2．原因：由过敏原引起的。
3．机理：在接触过敏原时，在过敏原的刺激下，_B细胞会活化产生抗体。抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞的表面。当相同的过敏原再次进入机体时，就会与吸附在细胞表面的相应抗体结合，使这些细胞释放出组织胺等物质，引起毛细血管扩张、血管壁通透性增强、平滑肌收缩和腺体分泌增多，最终导致过敏者出现皮肤红肿、发疹、流涕、打喷嚏、哮喘、呼吸困难等症状。
4．特点
①过敏反应有快慢之分。
②有明显的遗传倾向和个体差异。
5．主要预防措施：找出过敏原并且尽量避免再次接触该过敏原。
【特别提醒】过敏反应与体液免疫
二、自身免疫病
1．概念：自身免疫反应对组织和器官造成损伤并出现症状。
2．举例：风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。
3．风湿性心脏病发病机理
某种链球菌的表面有一种抗原分子，与心脏瓣膜上一种物质的结构十分相似，当人体感染这种病菌后，免疫系统不仅向病菌发起进攻，而且也向心脏瓣膜发起进攻。结果，在消灭病菌的同时，心脏也受到损伤，这就是风湿性心脏病。
三、免疫缺陷病
1．概念：指由机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。
2．种类
①先天性免疫缺陷病：由于遗传而生来就有的免疫缺陷。
②获得性免疫缺陷病：由疾病和其他因素引起的免疫缺陷。大多数免疫缺陷病都属于获得性免疫缺陷病。
3．典型实例：艾滋病
①原因：HIV能够攻击人体的免疫系统，主要侵染辅助性T细胞。
②主要传播途径：性接触传播、血液传播和母婴传播。
③预防措施：①采取安全的性行为；②避免注射吸毒；③接受检测并积极治疗HIV等性传播感染；④不与他人共用牙刷和剃须刀；⑤不用未经消毒的器械文眉、穿耳等。
【特别提醒】
①艾滋病的直接死因并非是HIV，而往往是由念珠菌、肺囊虫等多种病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病。
②艾滋病属于获得性免疫缺陷病，但获得性免疫缺陷病不只有艾滋病一种。
知识精讲
知识点01 过敏反应
1.过敏原
（1）定义：过敏原是指能诱导机体产生IgE，引起I型过敏反应的抗原物质，可为蛋白质和与蛋白质结合的小分子半抗原物质。
（2）种类：
①药物或化学性过敏原：如青霉素、磺胺、普鲁卡因，多为半抗原，进人机体与某种蛋白结合后获得免疫原性，成为过敏原；
②吸入性过敏原：如花粉颗粒、尘螨排泄物、真菌菌丝及孢子、昆虫毒液、动物皮毛等；
③食物过敏原：如奶、蛋、鱼虾、蟹贝等食物蛋白或肽类物质；
④某些酶类物质：如尘螨中的半胱氨酸蛋白可引起呼吸道过敏反应；细菌酶类物质（如枯草菌溶素）可引起支气管哮喘。
2.IgE及其受体
（1）IgE
过敏原诱导特异性IgE产生是I型过敏反应的先决条件。IgE主要由鼻咽、扁桃体、气管和胃肠道黏膜下固有层淋巴组织中的浆细胞产生，这些部位也是过敏原易于侵入并引发I型过敏反应的部位。
IgE为亲细胞抗体，可在不结合抗原的情况下，通过其Fc段与肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgE Fc受体结合，而使机体处于致敏状态。
2.IgE受体
与IgE Fc段特异性结合的高亲和力受体在肥大细胞和嗜碱性粒细胞高水平表达，而低亲和力受体分布比较广泛。
（二）发生机制
1.机体初次致敏
变应原初次进入机体后，诱导变应原特异性B细胞产生IgE类抗体应答。IgE以其Fc段与肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面的受体结合，形成致敏的肥大细胞或嗜碱性粒细胞，使机体处于对该变应原的致敏状态。通常致敏状态可维持数月甚至更长。如长期不接触相应变应原，致敏状态逐渐消失。
2.致敏细胞活化
处于致敏状态的机体再次接触相同变应原时，变应原与致敏的肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面IgE特异性结合,刺激致敏细胞活化。
3.发生过敏反应
活化的肥大细胞、嗜碱性粒细胞或嗜酸性粒细胞释放的生物活性介质导致机体出现过敏症状，不同介导发挥的生物学效应不同。
（1）组胺
是一种小分子量的血管活性胺。组胺通过结合受体，发挥其效应功能。介导肠道和支气管平滑肌的收缩、杯状细胞黏液分泌增多、血管扩张和通透性增强，刺激外分泌腺的分泌。
（2）细胞因子
淋巴因子促进B细胞产生IgE、嗜酸性粒细胞分化与活化，TNF-α参与全身过敏反应性炎症，增加血管内皮细胞黏附分子表达。
（3）脂类介质
前列腺素D2（PGD2）和白三烯与平滑肌细胞和白细胞上的受体结合，促平滑肌收缩，也可使毛细血管扩张、通透性增加和黏膜腺体分泌增加。
（4）酶类
蛋白酶切割纤维蛋白原、活化胶原酶引起组织损伤，嗜酸性粒细胞过氧化物酶可刺激组胺释放。
Ⅰ型过敏反应发生机制示意图
知识点02 自身免疫病
一、自身免疫病的诱发因素及机制
1.自身抗原的改变
（1）免疫隔离部位抗原的释放
免疫豁免部位，如脑、睾丸、眼球、心肌和子宫等，由于其中的某些自身抗原成分（如神经髓鞘磷脂碱性蛋白、精子、眼晶状体等）和免疫系统相对隔离，因此在免疫系统发育过程中，针对这些隔离自身抗原的淋巴细胞克隆未被清除，而存在于外周免疫器官中。存在于免疫隔离部位的自身抗原成分称为隐蔽抗原或隔离抗原。在手术、外伤或感染等情况下，隔离抗原可释放人血液和淋巴液，与免疫系统接触，使自身反应性淋巴细胞活化，导致自身免疫病。
白身免疫性交感性眼炎的发生
（2）自身抗原的改变
生物、物理、化学以及药物等因素可使自身抗原发生改变，从而产生针对改变自身抗原的自身抗体和T细胞，引起自身免疫病。如肺炎支原体感染可改变人红细胞的抗原性，使其刺激机体产生抗红细胞抗体，引起溶血性贫血。一些小分子药物，如青霉素、头孢菌素等，可吸附到红细胞表面，使其获得免疫原性，刺激机体产生抗体，引起药物相关的溶血性贫血。抗原性发生变化的自身IgG，可刺激机体产生针对此IgG的IgM类自身抗体，称为类风湿因子（RF）。RF和变性的自身IgG形成的免疫复合物可引发包括类风湿关节炎等多种自身免疫病。
（3）分子模拟
有些微生物与人体细胞或细胞外成分有相同或类似的抗原表位，在感染人体后激发针对微生物抗原的免疫应答，也能攻击含有相同或类似表位的人体细胞或细胞外成分，这种现象被称为分子模拟。如柯萨奇病毒感染激发的免疫应答可攻击胰岛细胞，引发糖尿病。
（4）表位扩展
一个抗原可能有多种表位。表位扩展指免疫系统先针对抗原的优势表位发生免疫应答，如果未能及时清除抗原，可相继对隐蔽表位发生免疫应答。在自身免疫病的进程中，随着免疫系统对自身组织的不断损伤，表位扩展使隐蔽的自身抗原不断受到新的免疫攻击，导致疾病迁延不愈不断加重。在类风湿关节炎和胰岛素依赖性糖尿病（IDDM）患者也能观察到表位扩展现象。
表位扩展示意图
2.免疫系统的异常
（1）自身反应性淋巴细胞清除
异常自身反应性T细胞和B细胞分别在胸腺和骨髓中经历阴性选择而被克隆清除。若胸腺或骨髓微环境基质细胞缺陷，阴性选择发生障碍，引起自身反应性T、B细胞的克隆清除异常，则可能产生对自身抗原的免疫应答，导致自身免疫病。
（2）免疫忽视的打破
免疫忽视是指免疫系统对低水平抗原或低亲和力抗原不发生免疫应答的现象，相应淋巴细胞克隆没有被清除。多种因素可打破这些淋巴细胞克隆对自身抗原的免疫忽视。如在微生物感染的情况下，DC可被激活并表达高水平的共刺激分子，该DC若提呈被免疫忽视的自身抗原就可能激活自身反应性T细胞克隆，引起自身免疫病。
（3）淋巴细胞的多克隆激活
一些病原微生物成分或超抗原可多克隆激活淋巴细胞。如果自身反应性B细胞被多克隆活化，即可产生自身抗体，引发自身免疫病。某些革兰氏阴性细菌和多种病毒如巨细胞病毒、EB病毒、HIV等均是B细胞的多克隆刺激剂。
（4）活化诱导的细胞死亡障碍
免疫应答都以大部分效应淋巴细胞的死亡（AICD）、少数效应淋巴细胞分化为记忆淋巴细胞为结局。AICD相关基因缺陷时，细胞调亡不足或缺陷，使效应淋巴细胞不能被有效清除而长期存在，易患自身免疫病。
（5）调节性T细胞功能异常
Treg的免疫抑制功能异常是自身免疫病发生的原因之一，易发生自身免疫病（包括Ⅰ型糖尿病、甲状腺炎和胃炎等），补充正常的Treg给缺陷个体可抑制其自身免疫病的发生。
（6）MHCⅡ类分子表达异常
除了APC外，正常细胞几乎不表达MHCⅡ类分子。若某些因素使非APC表达较高水平的MHCⅡ类分子，这种细胞就可能利用MHCⅡ类分子将自身抗原提呈给自身反应性T细胞，使之活化导致自身免疫病。
3.遗传因素
遗传因素与自身免疫病的易感性密切相关。大多数自身免疫病被多个易感基因所影响，其中对自身免疫病发生影响最大的是HLA基因。在环境因素的影响下，自身免疫病发生相关基因通过影响机体对自身免疫耐受的维持以及自身免疫应答的水平，促进自身免疫病的发生和发展。
HLA基因与重症肌无力、自发糖尿病、突眼性甲状腺肿、类风湿关节炎、强直性脊柱炎关联、肺出血肾炎综合征等密切关联等。
此外，性别和年龄等因素也会影响自身免疫病的发生。
性别：一些自身免疫病的易感性和性激素相关。女性发生多发性硬化MS和SLE的可能性比男性大10~20倍，患强直性脊柱炎的男性约为女性的3倍。
年龄：自身免疫病多发生于老年人，儿童发病非常少见。其原因可能是：老年人胸腺功能低下或衰老导致免疫系统功能系乱，从而易发生自身免疫病。
二、自身免疫病的损伤机制
1.自身抗体介导
（1）细胞破坏
针对自身细胞膜成分的自身抗体通过激活补体系统、促进释放酶和炎症介质和促进吞噬细胞、NK细胞等方式杀伤自身细胞。
自身免疫性血细胞减少症、中性粒细胞减少症发生机制
（2）细胞功能异常
抗细胞表面受体的自身抗体可通过模拟配体的作用，或竞争性阻断配体的效应导致细胞和组织的功能紊乱，引发自身免疫病。
①模拟配体的作用：如毒性弥漫性甲状腺肿。针对促甲状腺激素（TSH）受体的自身抗体高亲和力持续结合甲状腺上皮细胞膜上的TSH受体，模拟TSH效应，导致甲状腺上皮细胞长期分泌过量的甲状腺素，引起甲亢。
②竞争性阻断配体的效应：如重症肌无力。机体产生了抗乙酰胆碱受体（AchR）的自身抗体，该自身抗体与神经肌肉接头处AchR结合，通过阻断乙酰胆碱与AchR结合，以及加速AchR的内化和降解，致使肌肉细胞难以兴奋而出现肌肉收缩无力等症状。
2.自身效应T细胞介导
参与此型组织损伤的效应细胞主要为CD4+Th1和CD8+CTL，如 IDDM患者体内存在的自身反应性CTL可特续杀伤胰岛B细胞，致使胰岛素的分泌严重不足。有些重症肌无力患者的体内既存在抗乙酰胆碱受体的自身抗体，也存在针对乙酰胆碱受体的自身反应性T细胞。常见的人类自身免疫病如下表。
常见的人类自身免疫病
知识点03 免疫缺陷病
免疫缺陷病（IDD）是因遗传因素或其他原因造成免疫系统先天发育障碍或后天损伤所致的综合征。患者对病原体（细菌、病毒、真菌）微生物高度易感；对自身免疫病及超敏反应性疾病易感；某些肿瘤特别是淋巴细胞恶性肿瘤的发生率增高。免疫缺陷病按病因不同分为先天性免疫缺陷病（CIDD）和获得性免疫缺陷病（AIDD）两大类。
一、获得性免疫缺陷病
获得性免疫缺陷病（AIDD）是因感染、肿瘤、理化等因素导致暂时或永久性免疫功能受损，人群发病率较高，各年龄组人群均可发病。
（一）诱因
1.感染因素
许多病原生物包括病毒细菌、真菌及原虫等感染常引起机体防御功能低下，使病情迁延且易合并其他病原体感染。如先天性风疹综合征的患儿，伴有T、B细胞免疫缺陷和血IgG、IgA明显降低。感染所致的AIDD中，HIV感染引起的AIDS是其代表性疾病。
2.恶性肿瘤
免疫系统肿瘤如霍奇金淋巴瘤、淋巴肉瘤、各类急慢性白血病以及骨髓瘤等，在发生淋巴细胞增殖紊乱同时伴随着低丙种球蛋白血症和抗体反应低下，伴有细胞免疫缺陷。
3.射线和药物
大多数淋巴细胞对射线十分敏感，射线、细胞毒性药物和免疫抑制剂等会损伤免疫系统，大剂量或长期应用将使机体的免疫功能遭受严重抑制甚至出现免疫缺陷。
环孢素是导致免疫缺陷的常见免疫抑制剂，能阻断IL-2依赖性T细胞的增殖和分化。
4.营养不良
营养不良常导致继发性免疫缺陷病。维生素A、B6、B12及叶酸缺乏显著抑制T、B细胞功能；维生素B1、B2、H、P缺乏影响B细胞功能；锌、铁及硒缺乏影响T细胞功能；维生素B2、B、铁、铜缺乏则抑制中性粒细胞和巨噬细胞功能。
（二）获得性免疫缺陷综合征
获得性免疫缺陷综合征（ AIDs）即艾滋病，是因人类免疫缺陷病毒（HIV）感染并破坏机体CD4+T细胞和单核巨噬细胞，引起细胞免疫严重缺陷，导致患者易感染、易患恶性肿瘤等综合征。
1.HIV形态结构
（1）组成成分
HIV属逆转录病毒，分为HIV-1（引起约95%的AIDS，以下阐述的均指该类型）和HIV-2两型。从内至外将其分为核心、衣壳与包膜3 个部分（下图）。病毒外膜是类脂包膜，来自宿主细胞，并嵌有病毒的蛋白。半锥形衣壳内含有病毒的RNA（两条正股链）基因组、一系列工具酶（如逆转录酶、整合酶、蛋白酶等）。
HIV结构模式图
（2）工具酶作用
①逆转录酶——具有多种酶活性，主要包括以下几种活性：
i. RNA指导的DNA聚合酶活性：以RNA为模板，催化dNTP聚合成DNA的过程。此酶需要RNA为引物，多为色氨酸的tRNA，在引物tRNA3′－末端以5′→3′方向合成DNA。逆转录酶中不具有3′→5′外切酶活性，因此没有校正功能，所以由逆转录酶催化合成的DNA出错率比较高。
ii. RNase H活性；由逆转录酶催化合成的cDNA与模板RNA形成的杂交分子，将由RNase H从RNA5′端水解掉RNA分子。
iii. DNA指导的DNA聚合酶活性；以反转录合成的第一条DNA单链为模板，以dNTP为底物，再合成第二条DNA分子。
②整合酶——将逆转录产生的双链cDNA整合至宿主细胞染色体。
③蛋白酶——加工处理HIV-1 特异性蛋白。
2.HIV遗传机制
在宿主细胞质中，以病毒遗传物质正链RNA为模板，在病毒的逆转录酶作用下，借宿主的tRNA作为引物，产生互补负链cDNA，构成 RNA-DNA杂交体。杂交体中的亲代RNA由逆转录酶发挥RNA酶H水解去除。再在逆转录酶作用下，由负链cDNA产生正链cDNA，从而形成双链cDNA。双链cDNA环化后，由胞浆移行到胞核内，在病毒整合酶的作用下，随机切开细胞核中某一条染色体上的DNA，将双链cDNA整合到切口处，成为前病毒。前病毒转录出单一的RNA前体，有些RNA前体拼接而形成病毒的mRNA，翻译形成蛋白，在病毒蛋白酶作用下，加工成病毒的结构蛋白和非结构蛋白，另一些RNA前体经加帽加尾作为子代病毒的遗传物质RNA。
HIV遗传信息传递表达过程
3. HIV侵染机制
HIV包膜表面的糖蛋白gp120是侵染宿主细胞的关键蛋白， gp120能特异性识别宿主细胞膜表面CD4分子，因此细胞膜上含有CD4分子的细胞（CD4+T细胞、单核/巨噬细胞、DC和神经胶质细胞等）成为HIV侵染对象。
HIV的gp120与靶细胞膜表面CD4分子结合后，病毒膜蛋白变构，暴露新的位点与靶细胞膜表面的趋化因子受体CXCR4（T细胞）或CCR5（巨噬细胞或DC）结合，导致gp120构象改变，暴露出被其掩盖的gp41。gp41的N末端疏水序列（融合肽）直接插人靶细胞膜，介导病毒包膜与细胞膜融合，将病毒核衣壳注入靶细胞。
HIV侵染宿主细胞机制示意图
4. HIV侵染过程
HIV的生命周期包括６个关键步骤，依次为吸附与融合、合成与加工、组装与释放。
HIV侵染增殖过程及阻断示意图
（1）第一步：吸附与融合
HIV主要侵染人体的CD4+T淋巴细胞及巨噬细胞，HIV通过膜蛋白gp120与细胞膜面CD4吸附，经gp41完成包膜与细胞膜融合，毒粒进入胞内脱壳，释放遗传物质RNA及工具酶。
（2）第二步：合成与加工
以病毒自身RNA为模板，在工具酶作用下，经逆转录产生cDNA并整合到宿主细胞染色体上。然后以cDNA为模板，转录、翻译出病毒前体RNA和蛋白质，有些RNA前体经加工拼接形成病毒的mRNA，翻译出前体蛋白，另一些RNA前体经加帽加尾作为病毒的子代基因组RNA，前体蛋白经加工形成病毒的结构蛋白和非结构蛋白。
（3）第三步：组装与释放
P24将RNA基因组、结构蛋白组装形成毒粒，gp160经内质网和高尔基体加工成gp41和gp120，它们被转运至宿主的胞浆膜后，毒粒在此处以出芽方式形成完整病毒体释放到细胞外。
5.免疫学诊断
（1）抗原检测
HIV的核心抗原p24出现于急性感染期和AIDS晚期，可作为早期或晚期病毒量的间接指标。在潜伏期，该抗原检测常为阴性。
（2）抗体检测
检测抗HIV抗体，用于AIDS诊断、血液筛查、监测等。
（3）T细胞计数
CD4+T细胞和CD8+T细胞的数量可评价HIV感染者免疫状况，辅助临床进行疾病分期、疾病进展评估、预后判断、抗病毒治疗适应证选择及疗效评价。如当CD4+T淋巴细胞