免疫系統是生物體體內一系列的生物學結構和過程所組成的疾病防禦系統。免疫系統可以檢測小到病毒大到寄生蟲等各類病原體和有害物質，並且在正常情況下能夠將這些物質與生物體自身的健康細胞和組織區分開來。
病原體可以快速地演化和調整，來躲避免疫系統的偵測和攻擊。為了能夠在與病原體的對抗中獲勝，生物體演化出了多種識別和消滅病原體的機制。
就連簡單的單細胞生物，如細菌，也發展出了可以對抗噬菌體感染的酶系統。一些真核生物，例如植物和昆蟲，從它們古老的祖先那裡繼承了簡單的免疫系統。
這些免疫機制包括抗微生物多肽（防禦素）、吞噬作用和補體系統。包括人類在內的有頜類脊椎動物則發展出更為複雜多樣的防禦機制。
典型的脊椎動物免疫系統由多種蛋白質、細胞、器官和組織所組成，它們之間相互作用，共同構成了一張精細的動態網絡。
作為複雜的免疫應答的一部分，人類的免疫系統可以通過不斷地適應來更有效地識別特定的病原體。這種適應過程被定義為「適應性免疫」或「獲得性免疫」。
針對特定的病原體的初次入侵，免疫系統中的記憶T細胞能夠產生「免疫記憶」；當該種病原體再次入侵時，這種記憶就可以使免疫系統迅速作出強化的免疫應答（即「適應性」）。而適應性免疫正是疫苗注射能夠產生免疫力的生物學基礎。
免疫系統的紊亂會導致多種疾病的產生。免疫系統的活力降低就會發生免疫缺陷，進而導致經常性和致命的感染。免疫缺陷可以是遺傳性疾病，如重症聯合免疫缺陷；也可以由藥物治療或病菌感染引發，如愛滋病就是由於愛滋病毒感染而引發的適應性免疫缺陷綜合症。
另一方面，免疫系統異常會將正常的組織作為入侵者而進行攻擊，從而引起自體免疫疾病。常見的自體免疫疾病包括慢性甲狀腺炎、類風濕性關節炎、第一型糖尿病和全身性紅斑性狼瘡。
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