人体免疫
人体通过三层协同运作的防御来抵御致病病原体。本章先介绍阻止大多数病原体侵入的物理与化学屏障,再说明吞噬细胞与淋巴细胞如何处理侥幸突破屏障的病原体、抗体如何识别并使特定抗原失效,以及主动免疫与被动免疫在保护持续时间上的差异。
你还将学习接种疫苗如何训练免疫系统对尚未真正遇过的病原体作出快速反应:通过引入减毒或灭活的抗原,在不引发疾病本身的情况下促使身体产生抗体与记忆细胞。这也说明了为何有些疾病可被预防,而有些疾病一旦感染,仍会为身体留下持久的保护。
最后一项内容标准涵盖免疫系统运作出现问题时产生的健康问题:过敏,即免疫系统对无害物质反应过度;自身免疫疾病,即免疫系统攻击身体自身的组织;免疫缺陷,即某道防线(如 T 淋巴细胞数量)被削弱,如同 HIV 感染的情况;以及移植器官排斥,即受体的免疫系统把供体组织识别为外来物。
考试题目常要求比较容易混淆的术语,例如抗原与抗体、主动免疫与被动免疫,并要求把三道防线应用到陌生情境,而不只是罗列它们。建立清晰的思路顺序,先屏障,再吞噬细胞,再淋巴细胞与抗体,能让结构题与论述题都答得更准确。
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本章的内容标准
- 11.1 身体对病原体的防御
- 11.2 抗体的作用
- 11.3 免疫的类型:主动与被动
- 11.4 Health Issues Related to Immunity
关键概念
- 身体防御
- 第一道防线,皮肤、呼吸道中的黏液与胃酸,构成物理与化学屏障,阻止大多数病原体侵入身体。第二道防线是非特异性的:吞噬细胞吞噬并消化任何突破屏障的病原体。第三道防线是特异性的:淋巴细胞识别特定抗原并产生相应的抗体。
- 抗体
- 抗体是由淋巴细胞产生的 Y 形蛋白质。每一种抗体都有一个与某一特定抗原相配的结合位点,就像一把钥匙只配一把锁,因此身体会针对以往遇过的每一种病原体抗原建立不同的抗体。这种特异性正是为何针对一种病原体产生的抗体,通常无法为另一种不相关的病原体提供保护。
- 抗体的作用
- 抗体以三种方式发挥作用:使病原体凝集成团,让吞噬细胞能一次吞噬大量病原体;中和病原体释放的毒素;以及包被病原体,使吞噬细胞能更快识别并将其摧毁。这些综合作用能清除感染,同时限制病原体在被清除之前造成的损害。
- 主动免疫
- 主动免疫是身体自身的淋巴细胞产生抗体,可发生于对抗真实感染之后,或接种减毒抗原之后。由于过程中形成了记忆细胞,这种保护建立需要时间,但随后可持续多年,有时甚至终身。
- 被动免疫
- 被动免疫是身体获得来自其他来源的现成抗体,例如婴儿经胎盘或母乳从母亲那里获得的抗体,或在接触危险病原体后通过注射获得的抗体。由于没有产生记忆细胞,这种保护立即起效,但会在数周或数月内减弱。
- 接种疫苗
- 接种疫苗把减毒、灭活或部分形式的病原体,即抗原,引入体内,而不引发疾病本身。淋巴细胞随之产生抗体,更重要的是产生记忆细胞,因此日后真正感染时能触发比首次接触快得多、强得多的抗体反应。
- 过敏
- 过敏是免疫系统对通常无害的物质(称为过敏原,如花粉、尘螨或某些食物)产生过度反应。免疫系统把过敏原当作危险物质,释放化学物质引起打喷嚏、皮疹或肿胀等症状;严重反应即过敏性休克,需要紧急处理。
- 自身免疫疾病
- 自身免疫疾病是免疫系统未能区分身体自身细胞与外来抗原,转而像攻击病原体一样攻击健康组织。被攻击的组织决定了症状,例如攻击集中在关节内衬时会造成关节损伤。此级别常见的例子包括免疫系统攻击胰腺或关节,因此这类疾病通常需要长期的医学管理,而非单一疗法就能治愈。
- 免疫缺陷
- 免疫缺陷是免疫系统某部分被削弱或缺失,使人较难抵御健康身体通常能迅速清除的感染。HIV 是常见病因:该病毒感染并摧毁 T 淋巴细胞,使免疫系统逐渐失去协调防御的能力。免疫缺陷也可能自出生起就存在,属于遗传性状况,而不仅是后来因感染获得。
- 器官移植排斥
- 移植的器官携带与受体自身不同的抗原,因此受体的免疫系统可能把移植物识别为外来物并加以攻击。通过使供体与受体组织类型紧密匹配,并使用免疫抑制药物,这种排斥风险可以降低,但无法完全消除。这也是为何来自近亲的器官,其组织抗原更可能相近,往往比来自无关供体的器官更为匹配。
本章如何考查
SPM 生物通过三张试卷评估。试卷一有40道客观题(40分),时长1小时15分钟;试卷二为100分,分 A、B、C 部分,时长2小时30分钟;试卷三是考查科学过程技能的实作卷。本章内容可能出现在其中任何一张,因此课程为试卷一训练记忆、为试卷二训练结构化作答。
常见考法
- 以表格比较主动免疫与被动免疫,包括起效速度与保护持续时间。
- 解释疫苗如何通过触发记忆细胞形成而提供长期保护。
- 按病原体会遇到的先后顺序描述三道防线。
- 解释过敏、自身免疫疾病与免疫缺陷分别源于免疫反应中的哪种缺陷。
- 描述移植器官为何可能被排斥,以及如何降低该风险。
- 把 HIV 感染与 T 淋巴细胞数量下降及对其他感染的易感性联系起来。
常见错误
学生常写: 说抗体直接‘吃掉’病原体将其摧毁。
能得分的写法: 抗体结合抗原并使病原体凝集或中和;随后是吞噬细胞而非抗体将其吞噬并消化。抗体的这种标记与失活作用,使吞噬细胞的工作更快、更有效。
学生常写: 把被动免疫说成持久。
能得分的写法: 被动免疫即时但短暂,因为未产生记忆细胞,一旦借来的抗体分解,保护便会消退。这就是为何来自母亲的被动免疫抗体会随婴儿成长而逐渐减弱,通常在出生后第一年内消退。
学生常写: 写疫苗含有抗体。
能得分的写法: 疫苗含有减毒或灭活的病原体,即抗原,使身体自行产生抗体,而不是提供现成的抗体。这也是为何接种疫苗的人仍需依靠自身的免疫系统作出反应。
学生常写: 混淆抗原与抗体。
能得分的写法: 抗原是病原体或移植组织上的外来标记;抗体是身体产生用以结合该标记的特定蛋白质。一个简单的判断方法是:抗原存在于入侵者身上,而抗体是宿主为与之结合而产生的。
学生常写: 认为疫苗会导致其所预防的疾病。
能得分的写法: 疫苗中的抗原是减毒、灭活或仅为病原体的一部分,因此不能引发完整的疾病,只能触发抗体与记忆细胞的产生。接种后出现的轻微症状,如手臂酸痛或轻微发热,源自这种免疫反应,而非疾病本身。
学生常写: 把过敏当作一种感染。
能得分的写法: 过敏是免疫系统对花粉或灰尘等无害物质反应过度,而不是身体在对抗活的病原体。
学生常写: 认为每一个移植器官都必然被排斥。
能得分的写法: 排斥的发生是因为免疫系统可能把供体抗原识别为外来物;紧密的组织匹配与免疫抑制药物能大幅降低这一风险。即使组织匹配良好,患者通常仍需密切监测,并可能需要在保留移植器官期间持续服用免疫抑制药物。
学生常写: 把 HIV 与 AIDS 当作同一个词。
能得分的写法: HIV 是感染并摧毁 T 淋巴细胞的病毒;AIDS 是更晚期的阶段,此时免疫系统已过于虚弱,无法抵御其通常能够清除的感染。
学习本章
常见问题
主动免疫与被动免疫有何区别?
疫苗如何起作用?
三道防线是什么?
自身免疫疾病中会发生什么?
为何 HIV 会如此严重地削弱免疫系统?
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