基因与发育课件.ppt

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1、第九章 基因与发育,第九章 基因与发育,*免疫系统发育及免疫球蛋白基因表达果蝇的胚胎发育高等植物花发育的基因调控,*免疫系统发育及免疫球蛋白基因表达,免疫系统发育及免疫球蛋白基因表达,免疫相关的 分子,细胞和器官 1.抗原 2. 抗体 3. 补体 4. 细胞因子 5.免疫细胞. 6.免疫器官免疫应答免疫病理免疫学的临床应用,免疫系统发育及免疫球蛋白基因表达免疫相关的 分子,细胞和器官,免疫相关的 分子,细胞和器官 -器官,中枢免疫器官(发育分化) 哺乳动物-胸腺(T细胞), 骨髓(干细胞,B细胞) 禽类 -法氏囊(B细胞)周围免疫器官(成熟和免疫应答) 睥, 淋巴结, 粘膜免疫系统, 皮肤免疫

2、系统.,免疫相关的 分子,细胞和器官,免疫相关的 分子,细胞和器官 -细胞,1.非特异性免疫细胞 (与抗原无关) 天然杀伤细胞 ( NK细胞 )2.特异性免疫细胞 (1) B细胞-产生抗体, 体液免疫 (2) T细胞 -细胞免疫.,免疫相关的 分子,细胞和器官,免疫相关的 分子,细胞和器官 -分子,一.抗原 (1) 抗原（antigen，Ag）是一类能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫应答、并能与相应免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞）在体内外发生特异性结合的物质。 (2)抗原的性质: 免疫原性 + 反应原性 = 完全抗原(仅有) 反应原性 = 半抗原 (用于检测)(仅有) 免疫原性 = X,免

3、疫相关的 分子,细胞和器官,(3) 抗原的种类: 细菌, 病毒, 蛋白, 多糖(半抗原), 脂质(半抗原), 核酸(难)(4) 抗原性影响因素: 异物性, 一定的分子大小, 立体构象, 分子表面电荷, 特定的化学基团等. eg. 4kD无免疫原性, 正电荷强.,(3) 抗原的种类:,佐剂( adjuvant): 能提高针对某种注入体内的免疫原而产生免疫反应的任何物质(无机, 有机,合成).*弗氏佐剂 完全弗氏佐剂(羊毛脂+石蜡油+卡介苗)-第一次免疫 不完全弗氏佐剂(羊毛脂+石蜡油)-加强免疫原理: (1) 形成抗原储存库 (2) 刺激免疫反应,佐剂( adjuvant):,抗原表位(蛋白为例

4、),1. B细胞抗原表位-抗体识别位点（）位于分子表面(亲水）（）包括线形表位和非线形表位（空间构型）（）8氨基酸T细胞抗原表位-细胞免疫识别位点（）可位于分子内部（）都是线形表位（连续氨基酸序列）（）CD8+ : 91 氨基酸 (与MHC I结合呈递)CD4+: 氨基酸 (与MHC II结合呈递),抗原表位(蛋白为例)1. B细胞抗原表位-抗体识别位点,B细胞抗原表位,B细胞抗原表位,基因与发育课件,抗原表位的预测人工合成小肽,1.设计疫苗设计检测抗原（半抗原），检测抗体（B细胞抗原表位）,抗原表位的预测人工合成小肽1.设计疫苗,抗原表位的预测,相关软件（GCG) 或网站（1）MMBPred

5、数据库（MHC I分子结合抗原肽预测数据库-T细胞CD8+）http:/www.imtech.res.in/raghava/mmbpred/User Name: Password: s12705 （2） ProPred数据库（MHC II分子结合抗原肽预测数据库-T细胞CD4+）http:/www.imtech.res.in/raghava/propred/index.htmlUser Name: Password: s12705 （3）BCIPEP数据库(B 细胞识别表位数据库-抗体识别的抗原位点)http:/www.imtech.res.in/raghava/bcipep/ User Na

6、me: Password: s12705,抗原表位的预测相关软件（GCG) 或网站,二抗体,免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。抗体（antibody,Ab)是B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能,二抗体免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指,第一节 免疫球蛋白的结构,第一节 免疫球蛋白的结构,四肽链结构 所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。两条重链（H）和两条轻链（L）。每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。,四肽链结构 所有Ig的基本单位都

7、是四条肽链的对称结构。两,人类Ig根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，其重链分别为：、轻链可分为两型：、型,人类Ig根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五,可变区 根据氨基酸排列顺序的不同分为可变区（V）和恒定区（C）。 比较不同抗体V区的氨基酸序列，发现VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，这些区域称为高变区。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补性决定区,可变区 根据氨基酸排列顺序的不同分为可变,高变区,高变区,恒定区 重链和轻链的C区分别称为CH和CL，不同类Ig的重链CH长度不一

8、，同一种属动物中，同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。,恒定区 重链和轻链的C区分别称为CH和CL，不同类Ig,铰链区 位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。,铰链区 位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸,免疫球蛋白的结构,免疫球蛋白的结构,免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解IgG 得到两个相同的Fab段和一个Fc段。,免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解IgG 得到两,第二节. 免疫球蛋白的特性与功能,结合特性: (1) 抗原结合特性-高变区 (2) 补体 结合特性- 重链保守区 (3) 与NK细胞表面受体

9、作用 *其它: 与二抗作用(重链保守区) Protein A, protein G (重链保守区),第二节. 免疫球蛋白的特性与功能结合特性:,2. 生物功能: (本身仅有结合活性,发挥功能需要其它分子,细胞参与) (1) 清除异源细胞- 补体参与, 破坏细胞; ADCC:抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 调理作用 (2) 清除异源分子-调理作用 (3) 中和作用, 封闭受体结合位点. (病毒) (4)通过胎盘, 被动免疫 (IgG),2. 生物功能:,基因与发育课件,基因与发育课件,基因与发育课件,血液中最主要的免疫球蛋白(75%)IgG是唯一能通过胎盘的抗体IgG多为单体，半衰期约为23天I

10、gG于出生后3个月开始合成,1、IgG,第三节. 不同免疫球蛋白的特性,血液中最主要的免疫球蛋白(75%)1、IgG第三节. 不同免,为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。IgM是个体发育过程最早能产生的抗体.IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。IgM是B细胞抗原受体的主要成分.,2、IgM,为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。2、IgM,基因与发育课件,分为血清型和分泌型两种血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生。而分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化

11、道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜,3、IgA,分为血清型和分泌型两种3、IgA,IgD是B细胞的重要表面标志B细胞的分化过程中首先出现SmIgM，后来出现SmIgD，他的出现标志着B细胞成熟了。功能不清,4、IgD,IgD是B细胞的重要表面标志4、IgD,又称亲细胞抗体,血清中较少.CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fc受体结合，引起I型超敏反应,5、IgE,又称亲细胞抗体,血清中较少.5、IgE,抗体多样性的遗传学基础,1.基因重排 (随机不精确): (1)轻链V 区重排: VL-JL (2)重链V区重排: VH-DH-JH 2

12、. VDJ基因片段的多样性, 基因重排的多样性 轻链重链相互随机配对 重链V区的N区随机插入VH-N-DH-N-JH 体细胞突变(B细胞V基因区突变),抗体多样性的遗传学基础1.基因重排 (随机不精确):,一种B细胞只表达一种特异抗体,等位排斥: 两条同源染色体上的免疫球蛋白等位基因,只有一条表达.同型排斥: 轻链表达,只生成一种链(、), 不能同时表达链和链.,一种B细胞只表达一种特异抗体等位排斥: 两条同源染色体上的免,多克隆抗体 多个抗原决定基机体多种抗体的混合物单克隆抗体（monoclonal antibody）为只针对某一特定的抗原决定基，纯度高的抗体,第四节 单克隆抗体,多克隆抗体

13、 多个抗原决定基机体多种抗体的混合物第四,基因与发育课件,基因与发育课件,三. 补体,是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组经活化后具有酶活性的蛋白质. 热不稳定通过与抗体结合, 激活后后,引起靶异源细胞的破解,三. 补体是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组经活化后具有,识别阶段活化阶段 经典途径, 旁路途径膜攻击阶段,识别阶段,1、识别阶段,1、识别阶段,2、活化阶段,2、活化阶段,3、膜攻击阶段,3、膜攻击阶段,四. 细胞因子,细胞因子(Cytokine,CK)是由细胞分泌的具有生物活性的小分子蛋白物质的统称。细胞因子介导多种免疫细胞间的相互作用有多种其他名称：单核因子、淋巴因子、集落刺

14、激因子等是低分子量（1530kD）的蛋白或糖蛋白；天然的细胞因子由抗原、丝裂原或其他刺激物活化的细胞分泌；且多以单体形式存在；以非特异性方式发挥作用；以较高的亲和力与其受体结合；细胞因子的分泌是一个短时自限过程。细胞因子可以旁分泌、自分泌或内分泌的方式发挥作用,四. 细胞因子细胞因子(Cytokine,CK)是由细胞分泌,一种细胞可产生多种细胞因子，不同类型的细胞也可产生一种或几种相同的细胞因子；一种细胞因子可对多种靶细胞发挥作用，产生多种不同的生物学效应，称多效性；几种不同的细胞因子也可同一种靶细胞发生作用，产生相同或相似的生物学效应，称重叠性；一种细胞因子可以抑制另一种细胞因子的某些生物学

15、作用，表现为拮抗效应；可以增强另一细胞因子的某些生物学作用表现为协同效应。,一种细胞可产生多种细胞因子，不同类型的细胞也可产生一种或几种,第二节 细胞因子的分类和生物学活性,细胞因子的种类：白介素 在白细胞间发挥作用的细胞因子；干扰素 具有干扰病毒感染和复制的能力；肿瘤坏死因子 一种能使肿瘤发生出血坏死的物质；集落刺激因子 指能刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血干细胞进行增殖分化，并在半固体培养基中形成相应集落的细胞因子；生长因子 具有刺激细胞生长作用的细胞因子；趋化性细胞因子 由白细胞与造血微环境中的基质细胞分泌，可结合在内皮细胞的表面，具有对中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒

16、细胞和嗜碱性粒细胞的趋化和激活活性。,第二节 细胞因子的分类和生物学活性细胞因子的种类：,细胞因子的生物学活性,介导天然免疫 主要由单核-巨噬细胞分泌，表现为抗病毒和细菌感染作用介导和调节特异性免疫应答 主要由抗原活化的T淋巴细胞分泌，调节淋巴细胞的激活、生长、分化和发挥效应。诱导凋亡 IL-2可诱导抗原活化的T淋巴细胞凋亡，TNF可诱导肿瘤细胞凋亡。刺激造血 由骨髓基质细胞和T细胞等产生刺激造血的细胞因子，在血细胞的生成方面起重要作用,细胞因子的生物学活性介导天然免疫 主要由单核-巨噬细胞分泌,五. MHC主要组织相容性抗原,可与抗原表位肽段结合, 抗原提呈功能-激活T细胞。MHC-I -C

17、D8+ MHC-II -CD4+小鼠 - H-2 人 - HLA膜结合蛋白, 具有多态性,五. MHC主要组织相容性抗原可与抗原表位肽段结合, 抗原提,MHC分子和抗原肽的相互作用,MHC以其产物结合并提呈抗原肽供TCR识别MHC-I类分子凹槽接纳810个氨基酸残基，MHC-II凹槽接纳1317个氨基酸残基,MHC分子和抗原肽的相互作用MHC以其产物结合并提呈抗原肽供,基因与发育课件,基因与发育课件,免疫应答-T细胞介导的细胞免疫,T细胞的活化需要抗原呈递和粘附分子双信号激活; (抗原呈递作用: 抗原摄取, 抗原加工, 抗原呈递)T-CD4+: 主要APC(抗原呈递细胞)为M(巨噬细胞); 外

18、源抗原 MHC II呈递(少数细胞有) 引起慢性炎症 协助B细胞活化T-CD8+: 主要APC抗原呈递细胞为病毒感染或病变的细胞 内源性抗原(eg. 病毒在细胞内合成的抗原) MHC I 呈递(所有细胞有) 通过分泌细胞毒素, 穿孔毒素消灭靶细胞.,免疫应答-T细胞介导的细胞免疫T细胞的活化需要抗原呈,免疫应答-B细胞介导的体液免疫,初次应答: (1) 抗原刺激 B细胞 (与B细胞表面受体膜Ig结合) (2) 抗原被M细胞吞噬, 加工后通过MHC II呈递, 激活T-CD4+, 后者帮助B细胞激活进化为浆细胞, 分泌抗体.同时浆细胞表面IgD消失.再次应答: (1) B细胞起APC(抗原呈递细

19、胞)作用; (2)B细胞与T-CD4+相互激活.,免疫应答-B细胞介导的体液免疫初次应答:,线形排列的多个重复出现的抗原决定簇(II型T1抗原)可直接激活B细胞,不需要T细胞辅助.但只表现为初次应答特性,无再次应答特性.,线形排列的多个重复出现的抗原决定簇(II型T1抗原)可直接激,1、肥大细胞是守卫机体门户的“哨兵”细胞，他们识别微生物 所特有的各种危险信号之后募集各种免疫细胞至被侵组织 部位，启动炎症过程。2、巨噬细胞是分布于全身各组织之中的“常住边防部队”，他 们具有较强的吞噬和杀伤能力，是微生物穿过体表之后所 遇到的第一道主要防线。3、中性粒细胞是随血液循环的“野战部队”。一旦机体的任何 局部被微生物感染，中性粒细胞将迅速穿出血管，抵达“出 事地点”，吞噬并清除入侵的异物抗原4、T和B淋巴细胞是免疫系统的“现代化部队”，他们分别利用 TCR和BCR准确地识别外来抗原并介导获得性细胞和体液 免疫应答。,免疫细胞小结,1、肥大细胞是守卫机体门户的“哨兵”细胞，他们识别微生物免疫,免疫记忆免疫耐受免疫调节超敏反应自身免疫免疫缺陷肿瘤免疫移植免疫,免疫记忆,基因与发育课件,