江苏省邳州市第二中学高中生物《免疫》相关知识 新人教版必修3

1 江苏省邳州市第二中学高中生物江苏省邳州市第二中学高中生物 免疫免疫 相关知识相关知识 新人教版必修新人教版必修 3 3 动物体内存在两种免疫机制 体液免疫和细胞免疫 人种牛痘后 或患天花 麻疹等 病痊愈之后 人体淋巴细胞 B 细胞 产生的抗体游离于体液 遇有天花病毒入侵 抗体就 将它们迅速消灭 这种靠抗体实现免疫的方式为体液免疫 做器官移植手术时 移植的器 官常常萎缩脱落 这也是一种免疫反应 但这种免疫反应和体液免疫不同 不产生游离的 抗体 而是依靠另一种淋巴细胞 T 细胞 直接冲击移植器官 使移植器官萎缩脱落 这种 不依靠体液中的抗体 而依靠 T 细胞的免疫方式为细胞免疫 一 抗原 任何进入人或动物体内 能和抗体结合或和淋巴细胞的表面受体结合 引起人或动物 免疫反应的体外物质都称抗原 普通抗原包括 大部分大分子 如蛋白质 来自遗传上不 同于自我个体的细胞 病原微生物 如病毒 细菌 真菌 原生动物与肠虫 以及如花粉 及动物皮垢等 细胞和病原体由它们表面的大分子决定它们的抗原性 抗原是蛋白质或多糖类分子 相对分子质量在 10000 以上 相对分子质量小于 6000 的 一般都没有抗原性 不能引起免疫反应 一般说来 蛋白质的抗原性强于多糖 但复杂的 多糖 如肺炎球菌 沙门氏杆菌等的膜多糖也能引发很强的免疫反应 细菌的表面带有抗 原分子 所以细菌有抗原性 细菌分泌的毒素大多是蛋白质 也有抗原性 病毒表面是蛋 白质 因而病毒颗粒有抗原性 除细菌等微生物外 外来细胞的膜表面都有蛋白质和糖蛋 白大分子 因而外来细胞或组织器官也都有抗原性 血液凝集反应就是一种抗原 凝集原 抗体 凝集素 反应 有些人对花粉过敏 花粉实际上起了抗原的作用 敏感的人吸人花粉 后产生免疫反应 即过敏反应 变态反应 短链的糖类 即只含 2 10 个单糖的寡糖或低聚糖 脂类 核糖分子等都没有抗原性 不能刺激动物产生抗体 有些分子本身没有抗原性 不能引起免疫反应 但如果把它们和某些载体分子 如蛋 白质分子结合起来 就有了抗原性 就能使动物产生对这一分子 或者说是对这一复合分 子有特异性的抗体 这种本身无抗原性 与载体蛋白结合后有了抗原性的物质 称为半抗 原或不完全抗原 吗啡是一种半抗原 吗啡和蛋白质结合就有了抗原性 能刺激细胞产生 对吗啡特异的抗体 取嗜吗啡者的血液一滴 用特异抗体鉴定 就可根据有无抗体 抗原 反应而确定此人血中有无吗啡 是否是吸毒者 抗原虽然都是大分子 但抗原分子能与抗体或与淋巴细胞表面受体结合的部位只是抗 2 原分子一些特定部分 即在分子构象上与抗体互补的部分 或者说是能与抗体分子嵌合的 化学基团 即抗原决定子 每一抗原有多种抗原决定子 有的多达200 种 有的只有 3 种 抗原有特异性 对一种花粉敏感的人对其他花粉不一定敏感 牛痘病毒能使人和牛发 病 但症状甚微 只是出水痘 而天花病毒能使人发生可以致死的天花 但是 这两种病 毒结构很相似 抗原决定子相似 所以用牛痘病毒能使人产生对天花病毒的抗体 现在 利用基因工程技术已经能够合成抗原分子 并利用合成的抗原分子制造疫苗来 预防疾病 如利用人工制成的乙型病毒性肝炎疫苗来防治乙型肝炎 二 抗体 体液免疫 负责体液免疫的细胞是 B 细胞 体液免疫的抗原多为相对分子质量在 10000 以上的蛋 白质和多糖大分子 病毒颗粒和细菌表面都带有不同的抗原 也能引起体液免疫 抗原的 种类非常多 B 细胞表面的受体种类也非常多 不同受体的区别在于分子构象上的不同 每一种受体分子只能和一种抗原或少数几种相近的抗原结合 从形态上看 所有 B 细胞似 乎都相同 其实它们表面上的受体是不同的 每一种 B 细胞的表面只有一种受体分子 因 而只认识一种抗原 因此 体内淋巴细胞的种类是非常多的 据估计 人体淋巴细胞至少 有 1010 种 1 B 细胞产生浆细胞和记忆细胞 这个过程一般包括两个步骤 3 第二个步骤需要巨噬细胞和 T 细胞的参与 图 1 3 55 巨噬细胞有强大的吞噬能力 其表面带有第 类 MHC 分子 它们 无特异性地 吞噬入侵的细菌抗原物后 一些抗原分子 穿过细胞膜而露到细胞表面 夹在第 类 MHC 分子的沟中 T 细胞中有一类助 T 细胞 不 同的助 T 细胞表面带有不同的受体 能识别不同的抗原 那些能识别巨噬细胞表面 MHC 特 异的抗原分子结合物的助 T 细胞 在遇到这些巨噬细胞后 就活化分裂而产生更多有同样 特异性的助 T 细胞 B 细胞表面也带有第 类 MHC 可和特异的抗原分子结合 上述特异的 助 T 细胞的作用是刺激已经和特异的抗原分子结合的 B 细胞 分裂分化产生浆细胞和记忆 细胞 这一 B 细胞依靠助 T 细胞和巨噬细胞而活化的步骤比第一个不需要助 T 细胞参与的 步骤作用更强大 4 2 浆细胞产生抗体 浆细胞一般停留在各种淋巴结中 它们产生抗体的能力很大 每一个浆细胞每秒钟能产 生 2000 个抗体 可以说是制造特种蛋白质的机器 浆细胞的寿命很短 几天后就死去 抗体离开浆细胞后 随血液 淋巴流到身体各部 发挥消灭抗原的作用 3 记忆细胞与二次免疫反应 记忆细胞也分泌抗体 它们的特点是寿命长 对抗原十分敏感 能 记住 入侵的抗 原 如果有同样抗原第二次入侵 记忆细胞比没有记忆的 B 细胞更快地作出反应 即很快 分裂产生新的浆细胞和新的记忆细胞 浆细胞再产生抗体消灭抗原 这就是二次免疫反应 二次免疫反应不但比初次反应快 也比初次反应强 能在抗原侵入 尚未为患之前将它们 消灭 成年人比幼儿少患传染病 就是这个原因 有些抗原诱发的记忆细胞能对这种抗原 记忆终生 因而动物或人对这种抗原有了终生免疫的能力 人患麻疹或天花 伤寒 百日 咳等病后 终生不再感染 道理在此 由此可知 体液免疫的两个关键过程是 产生高效而短命的浆细胞 由浆细胞分泌 5 抗体清除抗原 产生寿命长的记忆细胞 在血液和淋巴中循环 随时 监察 如有同样 抗原再度入侵 立即发生二次免疫反应 4 抗体结构 抗体是游离在血液 淋巴液等体液中的一类特殊的球蛋白 主要是 球蛋白 或称 免疫球蛋白 Ig 在其分子上还常附有少量糖类基团 图 1 3 56 人体免疫球蛋白约占血 浆蛋白总量的 20 B 细胞表面的受体分子也是 球蛋白分子 实际是淋巴细胞分泌的 抗体 只是这些抗体不能脱离细胞罢了 抗体种类非常多 它们各有特殊的抗原结合部位 免疫球蛋白分为五类 都有如下共同结构 每一分子包含 4 条肽链 其中两条相同的短链 称为轻链 L 链 两个相同的长链 称为重链 H 链 四链互以二硫键 一 S S 一 相结合 形成一个 Y 形的四链分子 每一链又分为两段 一段为恒定部分 每一类免疫球蛋白 的恒定部分都是相同的 但与其他种类的恒定部分不同 所以 恒定部分的氨基酸序列是 确定免疫球蛋白类型的一个标准 另一段是变异部分 轻链和重链的变异部分等长 这一 部分的氨基酸序列各不相同 并且是多种多样的 因而才能分别和多种多样的抗原相结合 这一部分决定抗体的特异性 重链和轻链的可变部分位于 Y 形分子的两臂末端 它们互相结合而构成抗原结合部 位 所谓结合部位 是两个链可变部分的 20 30 个氨基酸组成的囊状或裂隙状分子构象 抗体的特异性就决定于结合部位的构象 只有分子构象能与抗体结合部位的分子构象互补 的抗原才能与该种抗体结合 一个抗体有两个抗原结合部位 分别位于两臂的末端 因而 两臂为抗原结合片段 Y 形分子的柄部则为结晶片段 同一抗体的两个抗原结合部位是 相同的 能和同一种类抗原结合 6 5 免疫球蛋白的类别 免疫球蛋白是在动物进化过程中逐渐发生变异的 原始的脊椎动物 如七鳃鳗等圆口 类动物 只有一种免疫球蛋白 哺乳类的免疫球蛋白则可根据重链氨基酸序列不同而分为 五类 即 IgM IgG IgA IgD 和 IgE 图 1 3 57 每一类还可进一步分为多种 例如 有 些哺乳类的 IgG 可分为 4 种 即 IgGl IgG2 IgG3 和 IgG4 这五类免疫球蛋白的重链各不相同 分别以 表示 构成这五类免 疫球蛋白的轻链只有 2 种 称为 K 和 链 每个抗体的 2 个轻链是相同的 都是 K 或都是 因而 每个抗体的 2 个抗原结合部位是一样的 IgA 是 2 个抗体的复合体 lgM 含 5 个亚单位 以一个共同的结合蛋白 JP 聚在一起 的复合体 是抗原侵入时最早产生的抗体 免疫力最强 IgG IgD IgE 都是单一的抗体 分子 IgG 是人体最多的一类免疫球蛋白 约占全部免疫球蛋白的 70 lgG 也是惟一 能穿过胎盘而进入胎儿体内的抗体 所以 新生儿在前几周是依靠来自母体的 IgG 来抵御 细菌 病毒等外物入侵的 6 抗体的作用 抗体与抗原的结合十分有力 比酶和底物的结合有力得多 有些抗原 如病毒等 由 于抗体的结合而失去对寄主细胞表面受体结合的能力 因而不能侵入细胞 有些细菌产生 的毒素 如白喉毒素 破伤风毒素等 可因抗体的结合而不为细胞所接受 因而无效 但这 种情况是很少的 多数情况是 抗原抗体结合后出现进 步变化 从而使寄主获得免疫效 果 抗体的作用可归纳为以下三种 沉淀和凝集 已知每一个抗体分子至少有一个结合点 一个抗原分子常有多个能与 抗体结合的部位 即常有多个抗原决定子 因此 一个抗体可和 2 个以上抗原结合 而一 个抗原则可和多个抗体结合 于是 多个抗体和多个抗原可辗转结合形成大而复杂的结合 7 网 图 1 3 58 如果抗原分子是可溶蛋白质 抗体的结合就使抗原分子失去溶解性而沉淀 如果抗原分子是位于细胞上的 抗体的结合就使这些细胞凝集成团而失去活动能力 如血 液凝集 血液中的单核细胞可长大而成吞噬能力强大的巨噬细胞 有些巨噬细胞在体液中 到处漫游 有些固定在脾或淋巴结中 免疫反应能刺激巨噬细胞和粒细胞的吞噬能力 将 抗原抗体反应形成的沉淀或细胞团吞噬 吞噬作用 至此 侵入的抗原分子被彻底清除 补体反应 对于细菌等细胞性质的抗原 只靠抗体的作用往往不能消灭 必须有 补体 产生的破膜复合体的参加才能使它们溶解死亡 补体是存在于血清 体液中的蛋 白质分子 补体系统不是抗体 也不是单一的蛋白质 而是相对分子质量在 24000 400000 之间的一系列蛋白质分子 分别称为 C1 C9 B 因子 D 因子等 此时 还包括许 多调节蛋白分子 C1 C4 和 B 因子 D 因子都是酶原分子 在正常情况下 没有活性 只有 在发生了免疫反应之后 或在细菌等抗原直接刺激下 才陆续被激活 这个激活过程