C.3.2 · Pertahanan terhadap penyakit

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: sel dan membran dari B.2 serta enzim dari B.1.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Kebanyakan orang terkena campak air sekali dan tidak lagi, sementara pilek bisa kembali setiap tahun. Apa yang diingat sistem imun, dan mengapa gagal melawan pilek?

Bangun modelnya

• Patogen membawa antigen — struktur molekuler yang dikenali oleh reseptor imun spesifik. Fagosit menelan dan mencerna patogen, sementara limfosit menghasilkan antibodi, protein yang dibentuk untuk mengikat satu antigen spesifik. Respons awal lambat karena limfosit yang cocok harus dipilih dan dikalikan.
• Selepas jangkitan pertama, sel memori kekal. Apabila terdedah semula, mereka menghasilkan respons sekunder yang lebih pantas dan kuat, sering memusnahkan patogen sebelum gejala muncul. Vaksinasi boleh menyediakan memori imun untuk pendedahan masa hadapan. Imuniti dalam populasi dapat mengurangkan penularan dan secara tidak langsung melindungi individu yang rentan — imuniti kawanan. Perlindungan bergantung pada patogen, populasi dan vaksin; ia tidak menjamin tiada jangkitan atau wabak akan berlaku.
• antigen: Struktur molekuler yang dikenali oleh antibodi atau reseptor imun spesifik; antigen dapat berasal dari dalam tubuh sendiri atau dari luar; antibodi: Protein yang mengikat satu antigen spesifik; sel memori: Limfosit berumur panjang yang memungkinkan respons sekunder cepat; vaksinasi: Pemberian vaksin untuk mempersiapkan respons imun spesifik dan memori; kekebalan kelompok: Perlindungan populasi tidak langsung ketika kekebalan mengurangi transmisi.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Jejak kepekatan antibodi selepas pendedahan pertama dan kedua kepada antigen yang sama: model meramalkan puncak kedua yang lebih tinggi dan lebih cepat. Sejuk boleh berulang kerana banyak virus dan strain berbeza menyebabkan sejuk; imuniti terhadap satu tidak semestinya melindungi terhadap yang lain.
• Bandingkan ukuran wabah dalam populasi dengan cakupan vaksinasi yang berbeda; di atas ambang batas, wabah seharusnya gagal tumbuh.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: sebuah patogen memiliki angka reproduksi dasar R₀ = 4, yang berarti empat kasus sekunder per kasus rata-rata dalam populasi yang sepenuhnya rentan di bawah model ini. Ambangnya adalah 1 − 1/R₀ = 1 − 1/4 = 0.75. Dengan pencampuran seragam dan perlindungan lengkap, tepat 75% kekebalan memberikan R = 4 × (1 − 0.75) = 1. Proporsi yang kebal harus melebihi 75% untuk mendapatkan R < 1 dan penurunan transmisi dalam model.

Contoh:

Patogen lain memiliki R₀ = 2.5. Temukan ambang batas imunitas kelompok dalam persentase menggunakan urutan yang sama: besaran diketahui → model → hubungan → substitusi → unit dan interpretasi. (Jawaban: 1 − 1/2.5 = 1 − 0.4 = 0.6 = 60%. Patogen yang kurang menular membutuhkan cakupan lebih rendah.)

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Model ambang menganggap pencampuran seragam, kerentanan sama dan perlindungan lengkap terhadap penularan antara individu berimuniti; populasi sebenar berkumpul dan perlindungan boleh berkurang. Jika vaksinasi memberikan perlindungan tidak lengkap terhadap penularan, nisbah vaksinasi yang diperlukan adalah lebih tinggi daripada ambang imuniti dalam model mudah ini.

Peringatan:

Sebuah antibodi boleh mengikat sama baik dengan sebarang patogen. Tesis ini salah: antibodi mengenal pasti bentuk antigen tertentu. Antigen berbeza dapat melarikan diri daripada respons sedia ada; vaksin menargetkan antigen yang dipilih.

Kunci:

Pertahanan terhadap penyakit: fagosit menelan; limfosit menghasilkan antibodi spesifik antigen; sel memori memberikan respons kedua yang lebih cepat dan kuat. Vaksinasi dapat mempersiapkan memori imun spesifik. Ketika kekebalan populasi mengurangi transmisi, kekebalan kelompok dapat memberikan perlindungan tidak langsung. Ambang tersederhana 1 − 1/R₀ adalah batas model, bukan jaminan bahwa semua orang terlindungi.

Tulis dari ambang batas 80 persen

• Sebuah patogen memiliki R₀ = 5.
• Temukan ambang batas kekebalan kelompok: 1 − 1/5 = 0.8, sehingga 80 persen kekebalan.

Tulis dari ambang batas 50 persen

• strain yang lebih ringan memiliki R₀ = 2.
• Temukan ambangnya: 1 − 1/2 = 50 persen — ambang batas mengikuti 1/R₀, menurun menuju nol saat R₀ mendekati satu.

Tuliskan dari cakupan yang kurang

• R₀ = 4 dan vaksinasi mencakup 60 persen populasi.
• Apakah ambang batas tercapai? 1 − 1/4 = 75 persen diperlukan, jadi tidak — transmisi terus berlanjut di celah tersebut.