生命科学导论免疫学

生命科学导论免疫学第1页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第一节：人类的免疫系统概述什么是免疫？拉丁文immunis是免除服役、免除课税。简单的说免疫就是机体识别“自我”与“非我”，并对“非我”进行清除的生理作用。异己（“非我”）外来入侵者自身“变坏了”的细胞细菌病毒低等生物第2页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第一节：人类的免疫系统什么是免疫？拉丁文immunis是免除服役、免除课税。简单的说免疫就是机体识别“自我”与“非我”，并对“非我”进行清除的生理作用。免疫学是一门“新兴”的学科据记载，1000年前宋朝有人接种“人痘”的方式预防天花。英国医生Jenner在1796年首创接种“牛痘”预防天花。1870s，巴斯德和科赫首次用弱毒疫苗接种，预防羊炭疽病、鸡霍乱、狂犬病等疾病免疫学的研究方法在其他领域（生物化学、分子生物学）的研究中的应用很广泛第3页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第一节：人类的免疫系统一、免疫系统的基本组成（一）、免疫细胞 1、粒细胞 2、淋巴细胞 3、树突细胞和单核细胞（二）、免疫器官 1、中枢免疫器官 2、外周免疫器官二、获得性免疫系统第4页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论（一）、免疫细胞造血干细胞

红细胞血小板骨髓干细胞粒细胞巨噬细胞淋巴干细胞NK细胞CD8+CD4+B细胞T细胞CTLTh2Th1一、免疫系统的基本组成第5页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论（一）、免疫细胞粒细胞（Granulocytes）淋巴细胞（Lymphocytes）树突细胞（DendriticCells，DC）单核细胞（Monocytes）第6页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论1、粒细胞系(Granulocytes)中性粒细胞（Neutrophil）嗜酸性粒细胞（Eosinophils）嗜碱性粒细胞（Basophils）（一）、免疫细胞第7页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论1、粒细胞系(Granulocytes)中性粒细胞（Neutrophil）是最主要的两类吞噬细胞之一，占白细胞总数的60%-70%。胞浆中含多种蛋白水解酶、过氧化物酶及防卫素具有较强的杀伤细胞、真菌甚至病毒的能力免疫系统的“肉搏兵种”第8页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论1、粒细胞系(Granulocytes)第9页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第10页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论1、粒细胞系(Granulocytes)嗜酸性粒细胞(Eosinophils）胞浆中富含碱性蛋白肽，该蛋白肽能够结合于寄生虫的表面，介导其体表损伤介导I型超敏反应调节第11页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论1、粒细胞系(Granulocytes)嗜碱性粒细胞与肥大细胞(Basophilsandmastcells）胞浆中含有椭圆形深蓝色（嗜碱）颗粒（肥大细胞仅存在于组织中）胞浆颗粒中均含有组胺和肝素等炎症介质均表达IgE的高亲和力受体(FcεR）介导I型超敏反应免疫系统的“侦察兵”第12页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论1、粒细胞系(Granulocytes)

静息肥大细胞激活后5

分钟激活后60

分钟第13页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论（一）、免疫细胞粒细胞（Granulocytes）淋巴细胞（Lymphocytes）树突细胞（DendriticCells，DC）单核细胞（Monocytes）第14页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论2、淋巴细胞（Lymphocytes）淋巴细胞是分布于血液、淋巴液中体积较小的游离细胞。人体中大约有1012个淋巴细胞，每天生成约109个淋巴细胞。体内的淋巴细胞在血液循环系统和淋巴系统之间不断循环，在抗原刺激下被活化后具有进入外周组织的能力。根据细胞的功能以及膜表面的标志将淋巴细胞分为T细胞、B细胞、NK细胞（NaturalKillerCells)3个群。（一）、免疫细胞第15页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论2、淋巴细胞（Lymphocytes）T淋巴细胞占外周血淋巴细胞总数的60%左右。是获得性免疫应答发生过程中最重要的免疫细胞类群。具有特异性识别抗原分子片段的受体－－TCR绝大多数T细胞表达CD4或者CD8分子。CD4+T细胞：Th细胞，具有辅助B细胞和巨噬细胞活化的功能。CD8+T细胞：CTL细胞，能够直接杀伤靶细胞，发挥免疫学效应。免疫系统的“司令和高级军官”第16页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论CD4+T细胞CD4+T细胞：辅助性T细胞（Th细胞）第17页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论CD8+T细胞CD8+T细胞（细胞毒性T细胞，CTL）胞浆内含毒性颗粒（穿孔素、颗粒酶），能特异性杀伤肿瘤和病毒感染细胞主要机制：(1)颗粒外排（穿孔素，颗粒酶，颗粒溶解素）(2)Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡第18页，共78页，2023年，2月20日，星期一CTL识别靶细胞后，颗粒内容物穿孔素和颗粒酶释放穿孔素在靶细胞膜上构筑小孔，细胞裂解颗粒颗粒外排途径生命科学导论第19页，共78页，2023年，2月20日，星期一凋亡途径CTL特异性识别抗原肽：MHC-I分子复合物，导致靶细胞凋亡FasLFas生命科学导论第20页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论2、淋巴细胞（Lymphocytes）几个概念CD分子：是ClusterDeterminant或者CellDifferentiation的缩写，是淋巴细胞表面标记分子，后面常缀以发现顺序的序号。表达某种膜表面分子的细胞也被称为该分子阳性细胞，如CD4+细胞、CD8+细胞等。抗原递呈细胞：AntigenPresentationCell(APC)，能够通过一种称之为“MHC”的蛋白分子将内源或外源性肽段递呈于细胞表面，供T淋巴细胞识别。MHC分子：MajorHistocompatibilityComplex，主要组织相容性复合体的简称。因与器官移植排斥相关而得名，但主要的生理功能为递呈抗原。人的MHC称为HLA即HumanLeukocyteAntigen，人白细胞抗原第21页，共78页，2023年，2月20日，星期一第22页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论2、淋巴细胞（Lymphocytes）B淋巴细胞占淋巴细胞总数的30%左右。参与获得性免疫应答，主要功能是合成抗体分子。有特异性识别抗原分子的受体－－BCR。免疫系统的“导弹部队”第23页，共78页，2023年，2月20日，星期一2、淋巴细胞（Lymphocytes）NK细胞细胞体积较大，胞浆中含有大的细胞颗粒，故又被称为大颗粒淋巴细胞。具有直接杀伤被病毒感染的细胞或者肿瘤细胞的能力。杀伤细胞手段同CTL相似：通过分泌穿孔素或者FasL杀伤靶细胞。免疫系统的“化学武器部队”生命科学导论第24页，共78页，2023年，2月20日，星期一（一）、免疫细胞粒细胞（Granulocytes）淋巴细胞（Lymphocytes）树突细胞（DendriticCells，DC）单核细胞（Monocytes）生命科学导论第25页，共78页，2023年，2月20日，星期一（一）、免疫细胞DC是功能最强的专职抗原递呈细胞（APC）DC细胞表达高水平的MHC－Ⅱ类分子，具有直接激活初始T细胞能力参与免疫应答调控3、树突状细胞Dendriticcells,DC)免疫系统的“高级侦察兵”生命科学导论第26页，共78页，2023年，2月20日，星期一（一）、免疫细胞粒细胞（Granulocytes）淋巴细胞（Lymphocytes）树突细胞（DendriticCells，DC）单核细胞（Monocytes）生命科学导论第27页，共78页，2023年，2月20日，星期一（一）、免疫细胞4、单核细胞与巨噬细胞monocytesandmacrophages单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）。透射电镜显示其高尔基体发达、粒体丰富、胞浆颗粒明显（中）。扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）。单核巨噬细胞有很强的变形运动和吞噬能力单核巨噬细胞第28页，共78页，2023年，2月20日，星期一单核巨噬细胞的主要功能吞噬消化作用杀伤肿瘤细胞加工递呈抗原免疫系统的“肉搏兵”生命科学导论第29页，共78页，2023年，2月20日，星期一30单核巨噬细胞（monocytesandmacrophages）第30页，共78页，2023年，2月20日，星期一31第31页，共78页，2023年，2月20日，星期一免疫系统“部队”组成肉搏兵（吞噬、消化）导弹部队（分泌抗体）化学武器部队（诱导调亡等）肥大细胞、树突细胞（DC）

侦查部队（募集炎症细胞抗原递呈）

野战部队

三军总司令（启动适应性免疫反应）中性粒细胞、单核巨噬细胞B淋巴细胞Tc淋巴细胞、NK细胞Th淋巴细胞

民兵（合成补体、分泌干扰素等）肝细胞、表皮细胞等体细胞生命科学导论第32页，共78页，2023年，2月20日，星期一（二）、免疫器官中枢免疫器官胸腺（Thymus)

骨髓（Bonemarrow)外周免疫器官淋巴结（Lymphnodes)脾脏(Spleen)生命科学导论第33页，共78页，2023年，2月20日，星期一胸腺（Thymus)

是一个扁平的双叶器官，出现于胚胎发育的第9周，是发生最早的免疫器官生命科学导论第34页，共78页，2023年，2月20日，星期一胸腺的主要功能T细胞发育成熟的场所阳性选择：赋予T细胞MHC限制性。阴性选择：保证T细胞对自身抗原不能够识别免疫系统的“黄埔军校”生命科学导论第35页，共78页，2023年，2月20日，星期一骨髓是免疫器官，也是造血器官其内的造血干细胞是所有血细胞（包括免疫细胞）的共同祖先是B细胞发育成熟的场所骨髓基质细胞为干细胞和B细胞的发育提供微环境免疫系统的“导弹部队训练营”生命科学导论第36页，共78页，2023年，2月20日，星期一脾脏位于腹腔左上方，是体内最大的免疫器官脾脏中的免疫细胞主要有T细胞（35%），B细胞（55%）和巨噬细胞（10%）是血液的主要滤器，脾中的巨噬细胞能有效的直接清除病原体及衰老的红细胞免疫系统的“全国总兵营”生命科学导论第37页，共78页，2023年，2月20日，星期一淋巴结遍布全身，通过淋巴循环与血液相连，成熟的淋巴细胞在其间往复流动淋巴结的主要功能是过滤淋巴液、捕捉外源性物质并且为T和B淋巴细胞的活化与应答提供微环境免疫系统的“兵营”生命科学导论第38页，共78页，2023年，2月20日，星期一第一节：人类的免疫系统一、免疫系统的基本组成免疫细胞免疫器官二、人体的免疫系统人体的免疫系统分类1、天然免疫系统2、获得性免疫系统抗原与抗体1、抗体的结构2、抗体的生物学功能3、抗体的生成免疫应答的基本过程生命科学导论第39页，共78页，2023年，2月20日，星期一人体内的两道防线天然免疫系统INNATEIMMUNESYSTEM

获得性免疫系统ADAPTIVEIMMUNESYSTEM物理屏障：皮肤、粘膜化学物质：干扰素、蛋白、补体细胞：NK细胞、吞噬细胞、嗜酸性细胞特点：反应快，无记忆性人体的免疫系统生命科学导论第40页，共78页，2023年，2月20日，星期一天然免疫细胞第41页，共78页，2023年，2月20日，星期一干扰素抗病毒作用病毒入侵后细胞产生干扰素，进而作用于同种细胞，使之获得抗病毒能力第42页，共78页，2023年，2月20日，星期一人体内的两道防线天然免疫系统INNATEIMMUNESYSTEM

获得性免疫系统ADAPTIVEIMMUNESYSTEM物理屏障：皮肤、粘膜化学物质：干扰素、蛋白、补体细胞：NK细胞、吞噬细胞、嗜酸性细胞免疫活性细胞T、B细胞免疫活性分子抗体人体的免疫系统特点：反应快，无记忆性特点：反应慢，有记忆性第43页，共78页，2023年，2月20日，星期一获得性免疫应答的记忆效应第44页，共78页，2023年，2月20日，星期一（一）抗原与抗体抗原（Antigen，Ag）是一类能被识别并启动特异性免疫应答、并能与相应的特异性免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞）在体内外发生特异性结合的物质。抗体（Antibody，Ab）：是一类糖蛋白分子；体内由浆细胞产生；特异性的与抗原结合T、B淋巴细胞ImmuneserumAgadsorbedserumα1α2βγ+-albuminglobulinsMobilityAmountofprotein二、获得性免疫系统生命科学导论第45页，共78页，2023年，2月20日，星期一1、抗体分子的基本结构（一）、抗原与抗体生命科学导论第46页，共78页，2023年，2月20日，星期一抗体分子的类别免疫球蛋白的重链可分为五种类型

α链－－－－IgAγ链－－－－IgGδ链－－－－IgDε链－－－－IgE

μ链－－－－IgM免疫球蛋白的轻链可分为两种类型

κ型和λ型生命科学导论第47页，共78页，2023年，2月20日，星期一2、抗体分子的主要生物学功能结合抗原，中和毒素（V区）调理和吞噬ADCC（Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity）激活补体抗原结合区补体结合区Fc段（一）、抗原与抗体生命科学导论第48页，共78页，2023年，2月20日，星期一结合抗原、中和毒素中和反应：抗体结合抗原，以便吞噬细胞吞噬聚集反应：抗体是双价的，可以使抗原聚集，以便吞噬。沉淀反应：抗体结合后，使可溶性抗原大分子沉淀，便于吞噬。2、抗体分子的主要生物学功能生命科学导论第49页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第50页，共78页，2023年，2月20日，星期一2、抗体分子的主要生物学功能调理和吞噬ADCC生命科学导论第51页，共78页，2023年，2月20日，星期一活化补体补体是存在于血浆中的一类蛋白质，参与免疫反应。活化补体：抗体结合在细菌细胞表面，FC段结合并活化一系列补体，活化了的补体分子会在细菌细胞膜上打个洞，使后者裂解并死亡。2、抗体分子的主要生物学功能生命科学导论第52页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第53页，共78页，2023年，2月20日，星期一问题：抗体是如何生成的？问题二：免疫细胞表面对付千变万化的抗原的受体又是从哪里来的呢？问题一：免疫细胞如何识别千变万化的抗原？回答：免疫细胞表面有结合抗原的受体生命科学导论第54页，共78页，2023年，2月20日，星期一抗体生成的理论侧链学说（Sidechaintheory）模板学说（Templatetheory）克隆选择学说（Clonalselectiontheory）生命科学导论第55页，共78页，2023年，2月20日，星期一侧链学说PaulEhrlich生命科学导论第56页，共78页，2023年，2月20日，星期一模板学说：先有钥匙后有锁？AbAg淋巴细胞最初并不是分别带有不同受体的，只有在它们与抗原分子接触之后，在抗原分子的影响下才分化出与抗原分子的抗原决定子互补的抗体第57页，共78页，2023年，2月20日，星期一FrankBurnet1900--1990NobelPrize1960体内早已准备好多种带有不同受体的淋巴细胞，当一种抗原侵入人体后，在无数种淋巴细胞中，只有表面本来就带有和这种抗原互补的受体的少数淋巴细胞能和抗原结合。一经结合，这种淋巴细胞就恢复了分裂的能力，连续分裂产生大量带有同样抗体的淋巴细胞群。－克隆选择学说。克隆选择学说生命科学导论第58页，共78页，2023年，2月20日，星期一第59页，共78页，2023年，2月20日，星期一IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH

结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。抗体基因重排第60页，共78页，2023年，2月20日，星期一抗体基因重排编码抗体L链可变区的基因有三组V基因400种拷贝J基因5种拷贝C基因2种C这样，L链可变区的编码基因可能有的组合方式是：400×5×2=4000种编码抗体H链可变区的基因有四组V基因400种D基因5种J基因10种C基因8种这样，H链可变区的编码基因可能有的组合方式是：400×5×10×8=160000种L链和H链组合在一起，可能出现的组合方式：4000×160000=6.4×108种再加上个体可能发生的突变，各种组合总数可达

109-1010种生命科学导论第61页，共78页，2023年，2月20日，星期一外显子1内含子

RNA转录本mRNA蛋白质多肽链基因1基因2基因3基因4外显子2外显子4外显子3内含子内含子染色体DNA完整基因基因的结构、转录与翻译第62页，共78页，2023年，2月20日，星期一

LVHCμ1.胚系基因2.基因重排3.重排基因4.RNA转录本5.mRNA剪切6.成熟mRNA7.Igμ前体多肽

V1

V2V3Vn

D1D2

D3Dn

J1J2J3J4Cμ

Cσ

CγCε

Cα

V1

V2D2

J3J4CμCσ

CγCε

Cα

V1V2D2J3J4CμCσCγCε

Cα

V2D2J3J4CμCσ

V2D2J3CμCσ

V2D2J3CσCμJ4J4

V2D2J3Cμ

V2D2J3Cσ

LVHCσ

Ig重链基因重排

引自高晓明《医学免疫学基础》第63页，共78页，2023年，2月20日，星期一抗原识别和抗原递呈免疫细胞活化、增殖和分化免疫效应免疫应答的基本过程生命科学导论第64页，共78页，2023年，2月20日，星期一生命科学导论第65页，共78页，2023年，2月20日，星期一第二节：微生物与传染性疾病第66页，共78页，2023年，2月20日，星期一第二节：微生物与传染性疾病一、常见病原微生物 1、细菌 2、病毒3、消毒与灭菌二、常见传染性疾病

1、细菌传染病 2、病毒传染病

生命科学导论第67页，共78页，2023年，2月20日，星期一一、常见病原微生物细菌是一类个体微小（几微米）、结构简单的原核单细胞生物。根据其外形可分为球菌、杆菌和螺旋菌三类。根据ChristianGram创立的细菌染色方法，可将细菌划分为革兰氏阳性菌（G+）和革兰氏阴性菌（G-）。细菌的致病性通过在体内快速的生长繁殖直接造成机体细胞和组织的破坏。分泌细菌毒素（toxin）内毒素（endotoxin）外毒素（exotoxin）1、细菌生命科学导论第68页，共78页，2023年，2月20日，星期一一、常见病原微生物是一类具有基因、复制、进化、并占据着一定的生态学地位的生物实体，是结构及其简单、性质十分特殊的一种生命形式。病毒的分类根据携带遗传物质不同：DNA病毒、RNA病毒和蛋白质病毒。根据宿主不同：噬菌体、植物病毒和动物病毒。2、病毒生命科学导论第69页，共78页，2023年，2月20日，星期一病毒的复制1、吸附2、侵入3、脱壳4、病毒大分子的合成5、装配与释放生命科学导论第70页，共78页，2023年，2月20日，星期一一、常见病原微生物消毒：指杀死物体上病原微生物的方法，芽胞或非病原微生物可能仍存活。2.5%的碘酒70%-75%的乙醇3%过氧化氢灭菌：用剧烈的物理、化学方法杀灭物体上所有的细菌（包括芽孢）的方法。高温蒸汽灭菌法紫外线照射电离辐射3、消毒与灭菌