动物遗传学-免疫遗传学基础.ppt
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1、赵志辉第八章第八章 免疫遗传学基础免疫遗传学基础吉林大学畜牧兽医学院第八章第八章 免疫遗传学基础免疫遗传学基础Chapter 8 Immunogenetics第一节第一节 免疫学的基本概念免疫学的基本概念第二节第二节 抗体抗体第三节第三节 主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体第四节第四节 T T细胞抗原识别和活化细胞抗原识别和活化第五第五节节 补体系统补体系统本章要点本章要点第一节免疫学的基本概念n免疫(immune)是从拉丁文immunis而来,词原意为免除课税或服役;n免疫性或免疫力(immunity):机体受到抗原物质刺激而产生特异性免疫应机体受到抗原物质刺激而产生特异性免疫应答的过
2、程答的过程。n免疫的现代概念:机体对异体、异种获自身异常物质的防御、稳定和监视等一系列的生理反应。n免疫功能的分类及其表现(Page204)包括免疫防御、自我稳定和免疫监视(正常反应和异常反应)。一、天然免疫和获得性免疫一、天然免疫和获得性免疫n天然免疫:天然免疫:机体依赖自机体依赖自机体依赖自机体依赖自身天然存在的屏障结构来身天然存在的屏障结构来身天然存在的屏障结构来身天然存在的屏障结构来防御有害物质或病原微生防御有害物质或病原微生防御有害物质或病原微生防御有害物质或病原微生物,这些结构包括皮肤、物,这些结构包括皮肤、物,这些结构包括皮肤、物,这些结构包括皮肤、黏膜、血液和淋巴组织中黏膜、血
3、液和淋巴组织中黏膜、血液和淋巴组织中黏膜、血液和淋巴组织中的巨噬细胞、自然杀伤细的巨噬细胞、自然杀伤细的巨噬细胞、自然杀伤细的巨噬细胞、自然杀伤细胞及各种细胞因子等胞及各种细胞因子等胞及各种细胞因子等胞及各种细胞因子等n天然免疫为种系所共有,天然免疫为种系所共有,不会因多次接触而增强不会因多次接触而增强n获得性免疫获得性免疫:指非遗传指非遗传指非遗传指非遗传所致,个体通过与外源性所致,个体通过与外源性所致,个体通过与外源性所致,个体通过与外源性物质接触而被诱导和激活物质接触而被诱导和激活物质接触而被诱导和激活物质接触而被诱导和激活的特异性的免疫能力。的特异性的免疫能力。的特异性的免疫能力。的特
4、异性的免疫能力。n获得性免疫是进化的结果,获得性免疫是进化的结果,惟脊椎动物所特有。惟脊椎动物所特有。二、获得性免疫的类型二、获得性免疫的类型n主动免疫:主动免疫:机体在免疫应答过程中发挥主动作用时的免疫。机体在免疫应答过程中发挥主动作用时的免疫。n被动免疫:被动免疫:对未接触过抗原的个体输入经特殊免疫个体的细胞或血清,对未接触过抗原的个体输入经特殊免疫个体的细胞或血清,这些个体就能获得一定的特殊免疫能力。这些个体就能获得一定的特殊免疫能力。n体液免疫:体液免疫:以以以以B cellsB cellsB cellsB cells产生抗体来达到保护目的的免疫机制。属后天的产生抗体来达到保护目的的免
5、疫机制。属后天的产生抗体来达到保护目的的免疫机制。属后天的产生抗体来达到保护目的的免疫机制。属后天的免疫机制。免疫机制。免疫机制。免疫机制。n细胞免疫:细胞免疫:凡是由免疫细胞发挥效应以清除异物的作用即称为细胞免凡是由免疫细胞发挥效应以清除异物的作用即称为细胞免疫。由疫。由T T细胞介导。细胞介导。三、免疫应答的分期n识别期 是指淋巴细胞上特异抗原受体与抗原的结合过程。n激活期 是指识别特异性抗原后淋巴细胞的反应过程 抗原提呈过程n效应期 是指淋巴细胞被抗原激活后清除抗原的过程四、免疫系统的组成n中枢免疫器官中枢免疫器官 (胸腺、骨髓、法式囊)(胸腺、骨髓、法式囊)n外周淋巴器官外周淋巴器官
6、(淋巴结、脾脏、阑尾、扁桃体等)(淋巴结、脾脏、阑尾、扁桃体等)n免疫细胞免疫细胞 1.T1.T淋巴淋巴细胞细胞 2.B2.B淋巴细胞淋巴细胞 3.3.其他免疫细胞其他免疫细胞 4.4.免疫活性介质免疫活性介质五、抗原抗原抗原:凡是能够刺激机体的免疫系统产生抗体或效应细胞,并且能够和相应的抗体或效应细胞发生特异性结合反应的物质,就叫做抗原抗原。抗原的特性抗原的特性:1.免疫原性;2.免疫反应性n抗原决定簇抗原决定簇:抗原物质表面具有的某些特定的化学基团,抗原依此抗原物质表面具有的某些特定的化学基团,抗原依此与相应的抗体或效应与相应的抗体或效应T T细胞发生特异性结合,即细胞发生特异性结合,即抗
7、原决定簇抗原决定簇抗原决定簇抗原决定簇。n半抗原半抗原:只具有反应原性而没有免疫原性的物质叫做半抗原半抗原。如青霉素、吗啡等。n完全抗原完全抗原:兼备这两种性能的物质叫做完全抗原完全抗原。如病原体、异种动物血清等。第二节抗体第二节抗体一、抗体的基本结构一、抗体的基本结构 抗体(抗体(Antibody,Ab)Antibody,Ab)概念:概念:能与相应抗原特异结合、产生各种免疫效应的一类糖蛋白,能与相应抗原特异结合、产生各种免疫效应的一类糖蛋白,1964年年WHO统一命名为免疫球蛋白统一命名为免疫球蛋白(immunoglobulin,immunoglobulin,IgIg)结构:结构:由二硫键相
8、连的四条对称的多肽链构成的单体。形成一由二硫键相连的四条对称的多肽链构成的单体。形成一“Y”Y”字形结构字形结构。1969年,年,Edelman等首次完成了抗体分子(等首次完成了抗体分子(IgG1)一级结构的测定)一级结构的测定 n1.1.重链(重链(heavy chainheavy chain,H H链)链)420420446446个个氨氨基基酸酸残残基基,分分子子量量约约50 50 00000070 000kD70 000kD。根根据据IgIg重重链链抗抗原原性性的的差差异异,IgIg可可分分为为五五类类(class)IgGclass)IgG、IgMIgM、IgAIgA、IgDIgD、Ig
9、EIgE,相应相应H H链为链为、链。链。(一)重链与轻链(一)重链与轻链n2.2.轻链(轻链(light chain,L链)轻链为重链的轻链为重链的1/2,约由,约由230个氨基酸残基组成,分个氨基酸残基组成,分子量约为子量约为23 000kD 根据抗原性的不同,将根据抗原性的不同,将L链分为分为、两型(两型(Type)正常人血清正常人血清Ig的的:=2:1天然的天然的Ig单体结构中,两条重链单体结构中,两条重链同类同类,两条轻链,两条轻链同型同型。IgG,IgD,IgE为单体分子为单体分子(二)可变区和恒定区(二)可变区和恒定区1.1.可变区(可变区(variable regionvari
10、able region,V V区)区)指指IgIg重重链链近近N N端端1/41/4()或或1/51/5(),轻轻链链N N端端1/21/2,氨氨基基酸酸的组成及序列变化较大,而得名。的组成及序列变化较大,而得名。高变区(高变区(hypervariable regionhypervariable region,HVRHVR)V V区区中中氨氨基基酸酸组组成成的的变变化化仅仅集集中中在在3 3个个区区域域,占占氨氨基基酸酸总总量量的的15152020。因因其其在在空空间间结结构构上上可可与与抗抗原原决决定定簇簇形形成成精精密密的的互互补补,故故又又称称互互补补决决定定区区(complementa
11、rity determing regioncomplementarity determing region,CDR1CDR1、2 2、3 3)Figure 1:The basic structure of a humanIgG molecule.The arrow indicates the cleavage site of the Ig molecule into two Fab fragments and one Fc fragment by the enzyme papain.骨架区(骨架区(framework regionframework region,FRFR)IgIg分分子子V
12、V区区中中高高变变区区之之外外的的部部位位,其其氨氨基基酸酸组组成成及及排排列列相相对保守。对保守。包括包括4 4个氨基酸片断,占个氨基酸片断,占V V区氨基酸总量的区氨基酸总量的80808585。作作用用:对对CDRCDR起起支支架架作作用用,稳稳定定CDRCDR的的空空间间构构型型,以以利利IgCDRIgCDR与抗原表位精细的特异性结合。与抗原表位精细的特异性结合。n2.2.恒定区(恒定区(constant regionconstant region,C C区)区)近近C C端的端的1/2 L1/2 L链链及及3/4 3/4()或或4/5 4/5()H H链链。氨基酸氨基酸组组成和排列比成
13、和排列比较较恒定。恒定。可变区和恒定区n约约由由110110个个氨氨基基酸酸组组成成。由由链链内内二二硫硫键键连连接接并并经经-片片层层折折叠叠形形成成的的具具有有特特定定功功能能的的球球形形结结构构域域,称为称为IgIg的功能区或结构域。的功能区或结构域。(一)功能区的名称 L L链:链:VLVL、CLCL H H链链:VH:VH、CH1-CH3CH1-CH3(IgGIgG、IgAIgA、IgDIgD)VHVH、CH1-CH4CH1-CH4(IgMIgM、IgEIgE)二、免疫球蛋白的功能区(结构域)二、免疫球蛋白的功能区(结构域)(二)功能区的功能1.VL、VH 特异性识别和结合抗原特异性
14、识别和结合抗原 2.CH、CL 具有同种异型遗传标记具有同种异型遗传标记 3.IgG的的CH2和和IgM的的CH3 具具有有补补体体C1q的的结结合合点点;与与IgG通通过过胎胎盘有关。盘有关。4.CH3/CH4 具有多种细胞具有多种细胞Fc受体结合的功能,不同的受体结合的功能,不同的Ig在结合在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应。不同的细胞时可产生不同的免疫效应。(三)绞链区(三)绞链区(hinge regionhinge region)特性:特性:位于位于CH1CH1CH2CH2之之间间。富含脯氨酸,易伸展弯曲,。富含脯氨酸,易伸展弯曲,而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。而且易被木瓜蛋
15、白酶、胃蛋白酶等水解。作用:作用:1.1.弯曲利于弯曲利于V V区与不同距离的抗原表位区与不同距离的抗原表位结结合合。2.2.使使IgIg分子分子发发生生“T”“Y”T”“Y”的构型改的构型改变变,暴露,暴露补补体体结结合位点。合位点。“T”“Y”三、免疫球蛋白的水解片段三、免疫球蛋白的水解片段(一)木瓜蛋白酶的水解作用(一)木瓜蛋白酶的水解作用 二个相同的单价抗原结合片段二个相同的单价抗原结合片段(fragment of antigen-binding,Fab段)段)一个可结晶片段一个可结晶片段(crystalizable fragment,Fc段段)木瓜蛋木瓜蛋白酶白酶水解水解IgGFab
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