高中生物人教版 (2019)选择性必修1免疫学的应用学案设计

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【学习目标】
1．阐明疫苗发挥作用的原理，了解几种常见的疫苗。 2.说出器官移植面临的问题，认同器官捐献。
聚焦·学案一 疫苗
[学案设计]
1．理清疫苗的概念、作用、实例及特点
2．比较疫苗的常见类型及特点
3.辨清人工主动免疫与人工被动免疫的差异
|情|境|探|究|思|考|
流感开始大规模流行前接种了流感疫苗,可是过了两个月,她又患流感了;而她听说接种过一次麻疹疫苗,终生就不会得麻疹了。
(1)为什么注射的流感疫苗没有起到预防作用呢？





(2)接种麻疹疫苗后，人体为何对麻疹病毒具有终生免疫能力？





(3)九价宫颈癌疫苗可预防人乳头瘤病毒(HPV)引起的宫颈癌，该疫苗分三次接种，其目的是什么？


(4)为什么注射疫苗一段时间后才起作用？




[典例] 减毒活疫苗是在人工条件下使病原体丧失致病性，但仍保留其繁殖能力和免疫原性；亚单位疫苗是用化学方法获得病原体的某些具有免疫原性的物质。下列说法错误的是( )
A．亚单位疫苗能激发机体产生免疫反应，属于免疫活性物质
B．减毒活疫苗既能激发机体的体液免疫也能激发细胞免疫
C．亚单位疫苗通常不能引起机体的细胞毒性T细胞活化
D．亚单位疫苗免疫持久性不如减毒活疫苗，但安全性相对高
尝试解答：选________
[易错提醒] “疫苗”与“抗原”的区别与联系
(1)疫苗是将病原微生物(如细菌、病毒等)及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染的自动免疫制剂。而抗原是指能引发免疫反应的物质。抗原的范围更广。
(2)疫苗保留了病原体刺激动物体免疫系统的特性，起抗原作用，进入体内主要是诱导相应抗体和记忆细胞的产生。抗体存留时间短，在一定时间内可以发挥免疫作用，记忆细胞存留时间长，保留了对相应抗原的长期免疫能力。
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)利用病原体制备疫苗一定将病原体灭活。( )
(2)根据乙型肝炎病毒表面抗原可制备预防乙型肝炎的乙肝疫苗。( )
(3)疫苗接种后可立即实现有效保护，无需其他防护。( )
(4)我国首个用于预防某个亚型禽流感的DNA疫苗是新型的基因工程疫苗。( )
2．(2024·贵州高考)接种疫苗是预防传染病的重要手段，下列疾病中可通过接种疫苗预防的是( )
①肺结核 ②白化病 ③缺铁性贫血 ④流行性感冒 ⑤尿毒症
A．①④ B．②③ C．①⑤ D．③④
3．灭活的疫苗只能引起机体产生体液免疫，减毒的活疫苗可引起机体产生体液免疫和细胞免疫。卡介苗通常用于儿童免疫接种，能预防致命的结核病，在中国是新生儿的“出生第一针”。卡介苗是由减毒牛型结核杆菌制成的活菌苗。下列说法正确的是( )
A．卡介苗进入机体后不能被体内的免疫细胞摄取
B．注射卡介苗后产生的记忆T细胞可对含有结核杆菌的靶细胞进行攻击
C．灭活疫苗和减毒的活疫苗能激发机体产生免疫反应，属于免疫活性物质
D．接种灭活疫苗后，人体内可以产生相应的抗体
4．主动免疫是指利用抗原刺激，使机体产生抗体和记忆细胞的方法，对随后的感染有高度抵抗的能力。被动免疫是指机体被动接受抗体、致敏淋巴细胞或其产物所获得的特异性免疫能力，其特点是效应快，不需经过潜伏期，一经输入，立即可获得免疫力，但维持时间短，主要用于疾病的治疗。下列叙述不正确的是( )
A．疫苗保留了病原体刺激动物体免疫系统的所有特性或部分特性
B．一般情况下，建议患免疫缺陷病的儿童要主动接种疫苗
C．对于群体而言，接种疫苗的最终目的是形成群体免疫屏障
D．疫苗效果好不好，要看抗体水平、抗体持久性、免疫记忆以及预防疾病的效果等
因素
5．(教材P85“概念检测”拓展)脊髓灰质炎病毒侵犯人体主要通过消化道传播。病毒常侵犯中枢神经系统，损害脊髓前角运动神经细胞，导致肢体松弛性麻痹，多见于儿童，故又名小儿麻痹症。
(1)脊髓灰质炎减毒活疫苗能够口服而灭活病毒不能口服的原因是什么？



(2)“糖丸”能放在热水或加热的食物中服下吗？为什么？


聚焦·学案二 器官移植
[学案设计]
(一)了解器官移植的概念与面临的问题
1．器官移植的概念
医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其 的技术叫作器官移植。
2．器官移植面临的问题
(1)免疫排斥
(2)供体器官短缺。
|情|境|探|究|思|考|
某医疗专家团队将猪心脏移植到某心脏病患者体内。接受移植的患者患有终末期心脏病,不符合人体心脏移植手术以及使用心脏辅助装置的条件,接受异种移植成了其活下去的唯一希望。最终专家团队在获得授权以及患者同意后,开展了这项手术。成功移植到患者体内的是一颗经过基因编辑的猪心脏——敲掉了3个会引发免疫排斥反应的猪的基因和1个会导致心脏组织过度生长的猪的基因,并插入了6个来自人类的基因。
(1)目前器官移植主要存在的2个问题是什么？



(2)人体白细胞根据什么成分不同能够识别异体器官？


(3)为了提高异体器官移植的成活率，器官接受者要经常服用一些药物，如类固醇、环孢霉素A等，这样做的目的是什么？



(4)试说出解决供体器官短缺问题的措施。



(二)免疫学在临床实践上的其他应用
1．基本应用
2．免疫预防与免疫治疗的区别
微点拨：免疫预防的局限性：通过免疫预防，人们能预防多种传染病，但是不能预防所有的传染病。因为接种一种疫苗只能预防一种传染病，而且有些传染病的病原体还可能发生变异，如流感病毒。
[迁移训练]
1．判断下列表述的正误
(1)人类白细胞抗原，简称HLA，是白细胞表面特有的一组蛋白质。( )
(2)免疫排斥反应主要是体液免疫作用的结果。( )
(3)移植的器官难以存活主要问题是外科手术方法的不稳定。( )
(4)利用自身的干细胞诱导产生的器官，易于移植成功。( )
(5)免疫增强疗法的应用提高了器官移植的成功率。( )
2．除同卵双胞胎以外，异体器官移植通常会发生不同程度的排斥反应。糖皮质激素和环孢霉素A(能选择性抑制辅助性T细胞的增殖)等药物可以减弱排斥反应。下列叙述错误的是( )
A．免疫排斥反应体现了免疫系统的免疫防御功能
B．利用患者自体干细胞培养出的组织和器官进行移植，不会发生免疫排斥
C．在进行器官移植前后使用糖皮质激素，可增强受体免疫系统的功能
D．与环孢霉素A相比，具有骨髓抑制作用的抗排斥药更易使受体出现严重感染
3．我国科学家发表论文，宣布利用基因编辑技术成功开发出有望用于临床的异种器官移植雏形——“猪3.0”。据测试，这些小猪的器官和人有更好的免疫兼容性，能减少免疫排斥反应的发生。下列叙述错误的是( )
A．发生免疫排斥是由于供体和受体细胞表面的HLA不同
B．免疫排斥反应是由非特异性免疫引起的
C．T细胞特异性的免疫抑制药物的使用可减弱免疫排斥反应
D．“猪3.0”的开发可缓解器官移植中供体器官短缺的问题
4．免疫学在临床的应用，包括了免疫预防、免疫诊断和免疫治疗，下列关于免疫的叙述，错误的是( )
A．每个人的细胞表面都有一组与别人不同的组织相容性抗原，即人类白细胞抗原(HLA)，只要供者和受者的主要HLA有一半以上相同，就可以进行器官移植
B．风湿性心脏病是由于免疫系统清除链球菌时，与链球菌含有相似结构的心脏瓣膜也受到攻击，导致心脏受到损伤，治疗这类疾病常使用免疫抑制剂
C．艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的，使用抗逆转录病毒联合疗法可阻止HIV在人体内的繁殖
D．“糖丸爷爷”顾方舟研制的“糖丸”——脊髓灰质炎疫苗是用灭活的病毒制成的

一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．利用mRNA制作疫苗是划时代的创新，注射该mRNA疫苗以后可以预防相应病毒对机体的侵染，原因是 。
2．由脊髓灰质炎病毒引起的脊髓灰质炎，亦称“小儿麻痹症”，儿童接种脊髓灰质炎灭活疫苗可有效预防疾病的发生。接种脊髓灰质炎灭活疫苗需间隔时间注射多次，理由是 。
3．某病毒疫苗需要两次接种，即第一次接种产生免疫后，间隔一段时间进行第二次接种。若提前进行第二次接种，则会减弱免疫的效果，其原因是
。
4．利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，容易移植成功，这是因为 。
三、综合检测反馈
1．接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒，重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。下列叙述正确的是( )
A．乙肝病毒的主要遗传物质是DNA
B．巨噬细胞可特异性识别并吞噬重组乙肝疫苗
C．接种重组乙肝疫苗可引发机体的体液免疫和细胞免疫
D．接种疫苗后，若机体接触乙肝病毒可产生更多的相应抗体
2．我国自主研制的艾滋病疫苗已顺利完成临床试验，49位受试者均未出现明显不良反应，接种疫苗受试者体内产生了针对HIV的特异性细胞免疫反应。下列相关叙述正确的是( )
A．临床上使用的各种疫苗中都含有相应病原体中的关键蛋白质
B．HIV最初侵入人体时，大多数会被免疫系统摧毁
C．接种艾滋病疫苗后，人体通过记忆细胞可直接消灭入侵的HIV
D．HIV侵入人体的各种B细胞后，在逆转录酶的催化作用下合成DNA
3．2023年诺贝尔生理学或医学奖授予两位科学家，以表彰他们在mRNA研究上的突破性发现，推动了mRNA疫苗的研发和使用。mRNA疫苗的免疫应答过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．mRNA被包裹在LNP的磷脂双分子层中的原因是mRNA是脂溶性物质
B．注射的mRNA疫苗作为抗原直接刺激机体发生体液免疫
C．mRNA疫苗进入人体后，既能激发体液免疫，也能激发细胞免疫
D．接种mRNA疫苗后再感染病毒，体内的记忆细胞会迅速增殖分化并产生大量抗体
4．人的角膜、妊娠的子宫等能容忍外来的抗原而不产生排异反应，这种现象称为“免疫赦免”，这些部位称“免疫赦免区”，该区域细胞有赦免基因的表达，启动免疫细胞的自杀程序让免疫细胞凋亡。下列有关说法正确的是( )
A．“免疫赦免”说明人体的免疫系统存在进化缺陷，不利于人类适应环境
B．移植心脏难以存活的主要原因是机体会将移植心脏当作“非己”成分进行攻击
C．若使移植器官获得“免疫赦免”，可利用药物抑制移植器官赦免基因的表达
D．赦免基因的启动，使得人体浆细胞的增殖分化过程出现异常现象
5．研究人员利用与癌细胞在某些方面具有相似性的诱导多能干细胞(iPSC)进行了抗肿瘤的免疫学研究。研究人员进行的系列实验如下：免疫组小鼠：每周注射1次含失去增殖活性的iPSC悬液，连续4周；空白组小鼠：
每周注射1次不含失去增殖活性的iPSC的缓冲液，连续4周。取免疫组和空白组小鼠的血清分别与iPSC、DB7(一种癌细胞)和MEF(一种正常体细胞)混合，检测三种细胞与血清中抗体的结合率，结果见下表。下列有关说法错误的是( )
A．免疫组数值明显高于空白组数值，说明iPSC刺激小鼠产生了特异性抗体
B．表中DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据差异较小，说明DB7和iPSC的表面有共同的抗原
C．表中MEF实验数据表明该细胞表面没有与iPSC细胞相同的抗原而无法与血清抗体结合
D．给免疫组和空白组小鼠皮下注射DB7，一周后形成肿瘤。随后空白组小鼠肿瘤体积逐渐增大，免疫组小鼠肿瘤体积逐渐缩小，由此推测：抗iPSC抗体介导的体液免疫可以杀死癌细胞
eq \a\vs4\al(课下请完成课时跟踪检测十五)
第4节 免疫学的应用
聚焦·学案一
[学案设计]
1.灭活的或减毒 抗体 癌症
[情境探究思考]
(1)提示:流感病毒的种类有很多,一种流感疫苗只能预防特定流感病毒引起的流感。另外,流感病毒易发生变异,因此流感疫苗需定期接种才能获得有效保护。
(2)提示:接种麻疹疫苗后,体内经过特异性免疫反应产生了相应抗体和记忆细胞,其中记忆细胞对该病毒具有终生记忆能力。另外,麻疹病毒不易发生变异。
(3)提示:目的是让机体产生更多的相应抗体和记忆细胞。
(4)提示:疫苗作为抗原进入人体后,要经过处理、呈递、识别以及淋巴细胞的增殖、分化后,才能产生相应抗体,因此注射疫苗一段时间后人体才具有免疫力。
[典例] 选A 亚单位疫苗能激发机体产生免疫反应,属于抗原,A错误;减毒活疫苗是在人工条件下使病原体丧失致病性,但仍保留其繁殖能力和免疫原性,则减毒活疫苗既能激发机体的体液免疫也能激发细胞免疫,B正确;亚单位疫苗不能进入细胞,则不会引起细胞免疫,所以通常不能引起机体的细胞毒性T细胞活化,C正确;由题意分析可知,亚单位疫苗的免疫持久性不如减毒活疫苗,但安全性相对高,D正确。
[迁移训练]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.选A 肺结核是由结核分枝杆菌引起的传染病,可以通过接种卡介苗预防;白化病是一种遗传性疾病,不能通过接种疫苗预防;缺铁性贫血是由于铁摄入不足等原因导致的营养性疾病,不是传染病,不能通过接种疫苗预防;流行性感冒是由流感病毒引起的传染病,可以通过接种流感疫苗预防;尿毒症是各种晚期的肾脏病共有的临床综合征,不是传染病,不能通过接种疫苗预防;综上①④符合题意,故选A。
3.选D 卡介苗是由减毒牛型结核杆菌制成的活菌苗,相当于抗原,进入机体后能被体内的免疫细胞摄取,A错误;注射卡介苗后产生的记忆T细胞可以分化为细胞毒性T细胞,细胞毒性T细胞对含有结核杆菌的靶细胞进行攻击,B错误;疫苗是抗原,不是免疫活性物质,C错误;疫苗相当于抗原,进入机体后可激发机体的特异性免疫过程,人体内可以产生相应的抗体,D正确。
4.选B 不同的疫苗,有的保留了病原体刺激动物体免疫系统的部分特性,有的保留了全部特性,A正确;患免疫缺陷病的儿童因其体液免疫和细胞免疫几乎完全丧失,所以不建议接种疫苗,B错误;对于群体而言,接种疫苗的最终目的是形成群体免疫屏障,C正确;疫苗的作用是抵抗病原体的侵染,不能对身体造成伤害,所以评价疫苗效果好不好,要看抗体水平、抗体持久性、免疫记忆以及预防疾病的效果等因素,D正确。
5.(1)提示:脊髓灰质炎减毒活疫苗可以通过消化道侵入人体引发免疫反应,而灭活病毒则不能。
(2)提示:不能。“糖丸”里是减毒活疫苗,高温会导致其死亡。
聚焦·学案二
[学案设计]
(一)1.生理功能 2.(1)蛋白质 一半以上 免疫抑制剂
[情境探究思考]
(1)提示:供体器官短缺和移植后的免疫排斥。
(2)提示:细胞表面的组织相容性抗原(也叫人类白细胞抗原)。
(3)提示:主要是使T细胞增殖受阻,从而使免疫系统暂时处于无应答或弱应答状态。
(4)提示:一是寄希望于利用(患者自身)干细胞培养相应的组织、器官;二是寄希望于唤醒潜藏于人们心灵深处的爱心,有更多的人加入到自愿捐献器官的行列中来。
(二)1.免疫排斥 病原体 免疫增强 免疫抑制
[迁移训练]
1.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.选C 对异体器官的免疫排斥反应体现了免疫系统的免疫防御功能,A正确;利用患者自体干细胞培养出的组织和器官进行移植,该组织和器官与个体自身的主要组织相容性抗原相同,不会发生免疫排斥,B正确;糖皮质激素和环孢霉素A等药物可以减弱排斥反应,说明糖皮质激素可以降低受体免疫系统的功能,C错误;环孢霉素A能选择性抑制辅助性T细胞的增殖,主要影响细胞免疫,而T淋巴细胞和B淋巴细胞等免疫细胞都起源于骨髓中的造血干细胞,所以与环孢霉素A相比,具有骨髓抑制作用的抗排斥药更易使受体出现严重感染,D正确。
3.选B 器官移植时排斥反应之所以发生,是由于供体和受体细胞表面的HLA不同,A正确;免疫排斥反应是由特异性免疫中的细胞免疫引起的,B错误;排斥反应主要与T细胞分化形成的细胞毒性T细胞有关,T细胞特异性的免疫抑制药物的使用可减弱免疫排斥反应,C正确;“猪3.0”的器官和人有更好的免疫兼容性,能减少免疫排斥反应的发生,缓解器官移植中供体器官短缺的问题,D正确。
4.选D 每个人的细胞表面都有一组与别人不同的组织相容性抗原,即人类白细胞抗原(HLA),在器官移植中,只要供者与受者的主要HLA有一半以上相同,就可以进行器官移植,A正确;风湿性心脏病属于自身免疫病,是由于免疫系统清除链球菌时,与链球菌含有相似结构的心脏瓣膜也受到攻击,导致心脏受到损伤,治疗这类疾病常使用免疫抑制剂,B正确;艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的,HIV在宿主细胞中可以进行逆转录过程,使用抗逆转录病毒联合疗法可阻止HIV在人体内的繁殖,C正确;“糖丸”是用减毒的脊髓灰质炎病毒制成的,D错误。
随堂小结
二、融通科学思维
1.接种疫苗后,机体可产生中和相应病毒的抗体及相应的记忆细胞
2.可以使机体产生更多的抗体和记忆细胞,提供对相关疾病的长期保护
3.第二次接种的疫苗会与第一次免疫后产生的抗体结合而被清除
4.利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植,移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的,移植后不会发生免疫排斥反应
三、综合检测反馈
1.选D 乙肝病毒是一种DNA病毒,其遗传物质是DNA,A错误;巨噬细胞能识别抗原,但不具有特异性,B错误;重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白),接种重组乙肝疫苗可引发机体的体液免疫,不能引发细胞免疫,C错误;接种疫苗后,机体产生了记忆B细胞,当机体再次接触乙肝病毒时,记忆B细胞会迅速增殖分化形成浆细胞,浆细胞产生更多的相应抗体,D正确。
2.选B 临床上使用的各种疫苗中不一定都含有相应病原体中的关键蛋白质,如核酸疫苗含有的是相应病原体的核酸片段,A错误;HIV最初侵入人体时,机体可将其作为抗原,通过免疫系统将大多数HIV摧毁,B正确;记忆细胞不能直接消灭入侵的HIV,记忆细胞可受到抗原刺激后增殖分化形成浆细胞,浆细胞分泌的抗体可与抗原发生特异性结合,C错误;HIV侵染的主要是人体的辅助性T细胞,D错误。
3.选C 在磷脂双分子层构成的脂质体中,水溶性物质被包裹在磷脂双分子层中,脂溶性物质被包裹在两层磷脂分子之间,因此mRNA被包裹在LNP的磷脂双分子层中的原因是mRNA是水溶性物质,A错误。由题图可知,mRNA疫苗进入人体细胞后合成抗原肽,能激发人体发生体液免疫和细胞免疫,B错误,C正确。再次感染病毒,体内的记忆细胞会迅速增殖分化,但记忆细胞不能产生抗体,D错误。
4.选B “免疫赦免”现象不能说明人体的免疫系统存在一定的缺陷,这是自然选择的结果,是对环境的适应,A错误;移植心脏难以存活的主要原因是机体会将移植心脏当作“非己”成分进行攻击,即发生免疫排斥反应,B正确;为了提高移植器官的存活率,使移植器官获得“免疫赦免”,应利用药物降低人体免疫系统的敏感性,C错误;浆细胞属于高度分化的细胞,不具有细胞增殖的能力,D错误。
5. 选D 分析表格数据可知,iPSC与两组小鼠血清作用后,免疫组数值明显高于空白组数值,说明iPSC刺激小鼠产生了特异性抗体,A正确;表中DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据差异较小,说明DB7和iPSC的表面有共同的抗原,从而使得DB7可与iPSC刺激小鼠产生的特异性抗体结合,B正确;表中MEF实验数据免疫组与空白组相近,表明MEF和iPSC的表面没有共同的抗原, 无法与血清中相应抗体结合，C正确;由D项实验结果与推测:免疫组血清中有能与肿瘤结合的细胞毒性T细胞,这属于细胞免疫,D错误。
概念
通常是用 的病原体制成的生物制品
作用
接种疫苗后，人体内可产生相应的 ，从而对特定传染病具有抵抗力
实例
(1)卡介苗、脊髓灰质炎疫苗等；
(2)HPV疫苗是世界上第一个预防 的疫苗；
(3)我国首个DNA疫苗用于预防某个亚型的禽流感
特点
(1)特异性：免疫系统的反应具有特异性；
(2)记忆性：免疫系统具有记忆性
疫苗类型
特点
减毒活
疫苗
接种后能感染人体而使人产生免疫力，从而达到预防效果。如“糖丸”
灭活
疫苗
这类疫苗中的病原体已被杀死，安全性很高，但产生的免疫效果不如减毒活疫苗，常需要多次强化免疫，如狂犬病疫苗、流感疫苗
新
型
疫
苗
DNA
疫苗
将编码某种抗原蛋白的基因片段(DNA)通过一定方法处理后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
RNA
疫苗
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
比较项目
人工主动免疫
人工被动免疫
注射物质
疫苗(抗原物质)
血清(抗体)
作用效果
免疫预防，产生抗体和记忆细胞
紧急预防和治疗，特异性结合、消除病原体
产生作用
时间
较慢，一般接种后2～4周才产生
很快
维持时间
较长(维持半年到数年，有的保持终生)
较短(只有2～3周)
常用实例
卡介苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗等
破伤风抗毒素、胎盘球蛋白、丙种球蛋白等
组织
相容性
抗原
每个人的细胞表面都带有的一组与别人不同的 ，也叫人类白细胞抗原，简称HLA
器官移植
成败关键
主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近
移植条件
只要供者与受者的主要HLA有 相同，就可以进行器官移植
应对措施
的应用，大大提高了器官移植的成活率
项目
时间
注射的物质
目的
免疫
预防
病原体感染前的预防
疫苗
激发机体自身免疫反应，产生相应抗体和记忆细胞
免疫
治疗
病原体感染后的治疗
免疫增强剂或免疫抑制剂
通过增强或减弱患者免疫能力，使患者恢复健康
血清
细胞与抗体的结合率/%
iPSC
DB7
MEF
免疫组
77
82
8
空白组
10
8
9