《微生物学》课程教学资源（教案讲义）基础免疫学教案（共十九章）.doc_大学文库

体内有两种免疫应答类型：一是固有性免疫应答，又称为非特异性免疫：二是适应性免疫应答，又称为特异性免疫。固有性免疫应答的特征是：(1)无特异性，作用广泛：(2)先天具备：(3)初次与抗原接触即能发挥效应，但无记忆性：(4)可稳定遗传：(5)同一物种的正常个体间差异不大。非特异性免疫是机体的第一道免疫防线，也是特异性免疫的基础。适应性免疫应答包括细胞免疫与体液免疫，其特征是：(1)特异性，即T、B淋巴细胞仅能针对相应抗原表位发生免疫应答：(2)获得性，是指个体出生后受特定抗原刺激而获得的免疫：(3)记忆性，即再次遇到相同抗原刺激时，出现迅速而增强的应答：(4)可传递性，特异性免疫应答产物（抗体、致敏T细胞）可直接输注使受者获得相应的特异免疫力 (该过程称为被动免疫)。(5)自限性，可通过免疫调节，使免疫应答控制在适度水平或自限终止。 3.免疫系统的组成及各自功能：免疫系统(Immune System)由免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成。 (1)免疫器官根据其功能不同可分为中枢免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官是免疫细胞发生、分化、筛选与成熟的场所。它包括骨髓(bone marrow).、胸腺(thymus)及腔上囊（或法氏囊）。骨髓是造血多能干细胞所在地、人及哺乳类动物B 细胞分化、成熟场所：胸腺是T细胞分化、成熟场所：腔上囊是禽类特有的免疫器官，是禽类B细胞分化、成熟场所。外周免疫器官是免疫细胞定居和增殖的场所，也是免疫细胞接受抗原刺激产生特异性抗体和致敏淋巴细胞等免疫应答的场所。它包括淋巴结、脾脏、扁桃体及皮肤粘膜淋巴相关组织等。淋巴结的免疫功能有：①滤过、清除淋巴液中抗原异物的作用。②是T、B淋巴细胞居留增殖的场所。③是淋巴细胞接受抗原刺激、发生特异性免疫应答的场所。④参与淋巴细胞再循环。脾脏的功能有：①滤过、清除血液中抗原异物的作用。②是T、B淋巴细胞居留增殖的场所。 ③是淋巴细胞接受抗原刺激、发生特异性免疫应答的场所。④合成某些生物活性物质。皮肤、粘膜相关淋巴组织的免疫功能主要可概括为：①构成机体防御外来抗原的第一道防线。②执行局部特异性免疫作用。 (2)免疫细胞是指所有参与免疫应答或与之有关的细胞(immunocyte)。根据免疫细胞在免疫应答中的作用可概括为四类： ①淋巴细胞：包括T、B淋巴细胞，由于T、B细胞可以TCR、BCR特异识别抗原故也称抗原特异性淋巴细胞。其分别介导细胞免疫和体液免疫

3 体内有两种免疫应答类型：一是固有性免疫应答，又称为非特异性免疫；二是适应性免疫应答，又称为特异性免疫。固有性免疫应答的特征是：（1）无特异性，作用广泛；（2）先天具备；（3）初次与抗原接触即能发挥效应，但无记忆性；（4）可稳定遗传；（5）同一物种的正常个体间差异不大。非特异性免疫是机体的第一道免疫防线，也是特异性免疫的基础。适应性免疫应答包括细胞免疫与体液免疫，其特征是：（1）特异性，即 T、B 淋巴细胞仅能针对相应抗原表位发生免疫应答；（2）获得性，是指个体出生后受特定抗原刺激而获得的免疫；（3）记忆性，即再次遇到相同抗原刺激时，出现迅速而增强的应答；（4）可传递性，特异性免疫应答产物（抗体、致敏 T 细胞）可直接输注使受者获得相应的特异免疫力（该过程称为被动免疫）。（5）自限性，可通过免疫调节，使免疫应答控制在适度水平或自限终止。 3．免疫系统的组成及各自功能：免疫系统（Immune System）由免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成。（1）免疫器官根据其功能不同可分为中枢免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官是免疫细胞发生、分化、筛选与成熟的场所。它包括骨髓（bone marrow）、胸腺（thymus）及腔上囊（或法氏囊）。骨髓是造血多能干细胞所在地、人及哺乳类动物 B 细胞分化、成熟场所；胸腺是 T 细胞分化、成熟场所；腔上囊是禽类特有的免疫器官，是禽类 B 细胞分化、成熟场所。外周免疫器官是免疫细胞定居和增殖的场所，也是免疫细胞接受抗原刺激产生特异性抗体和致敏淋巴细胞等免疫应答的场所。它包括淋巴结、脾脏、扁桃体及皮肤粘膜淋巴相关组织等。淋巴结的免疫功能有：①滤过、清除淋巴液中抗原异物的作用。②是 T、B 淋巴细胞居留增殖的场所。③是淋巴细胞接受抗原刺激、发生特异性免疫应答的场所。④参与淋巴细胞再循环。脾脏的功能有：①滤过、清除血液中抗原异物的作用。②是 T、B 淋巴细胞居留增殖的场所。 ③是淋巴细胞接受抗原刺激、发生特异性免疫应答的场所。④合成某些生物活性物质。皮肤、粘膜相关淋巴组织的免疫功能主要可概括为：①构成机体防御外来抗原的第一道防线。②执行局部特异性免疫作用。（2）免疫细胞是指所有参与免疫应答或与之有关的细胞（immunocyte）。根据免疫细胞在免疫应答中的作用可概括为四类： ①淋巴细胞：包括 T、B 淋巴细胞，由于 T、B 细胞可以 TCR、BCR 特异识别抗原故也称抗原特异性淋巴细胞。其分别介导细胞免疫和体液免疫

②抗原递呈细胞(APC细胞)：包括树突状细胞、巨噬细胞等。能捕获、处理并递呈抗原的细胞，在免疫应答过程中具有重要的递呈抗原肽及免疫调节作用。 ③吞噬细胞：包括单核-巨噬细胞和中性粒细胞。具有吞噬和杀菌功能，在固有免疫中发挥重要作用。 ④自然杀伤细胞：即K细胞，可自发杀伤病毒感染细胞及肿瘤细胞，在固有免疫中发挥重要作用。 (3)免疫分子根据其存在的状态可以分为膜分子及分泌性分子分泌性分子是由免疫细胞合成并分泌于胞外体液中的免疫应答效应分子，包括抗体分子、补体分子和细胞因子等。膜分子（存在细胞膜表面的抗原或受体分子）是免疫细胞间或免疫系统与其它系统（如神经系统、内分泌系统等)细胞间信息传递、相互协调与制约的活性介质，包括TCR、BCR、MC 分子、CD分子及细胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)等。各类免疫分子将在其后各相应章节阐述。第三章免疫球蛋白一、重点与难点提示：本章重点学握抗体和免疫球蛋白的概念、免疫球蛋白的基本结构、功能区及其功能、抗体的生物学活性、单克隆抗体的概念：熟悉免疫球蛋白的水解片段及其功能五类免疫球蛋白的特点与功能。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念 1、抗体：B淋巴细胞在有效的抗原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合功能的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。 2、免疫球蛋白：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白 (immunoglobulin,Ig). 3、超变区：V区内氨基酸组成及排列顺序的变化程度并不均一，其中变化最为剧烈的特定部位称为超变区(hypervariable region,HVR)。 4、互补决定区：VL与VH均有3个HvR,它们共同组成Ig的抗原结合部位(antigen-binding sit),该部位因在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故超变区又称互补性决定区 (complementarity determining region,CDR)

4 ②抗原递呈细胞（APC 细胞）：包括树突状细胞、巨噬细胞等。能捕获、处理并递呈抗原的细胞，在免疫应答过程中具有重要的递呈抗原肽及免疫调节作用。 ③吞噬细胞：包括单核-巨噬细胞和中性粒细胞。具有吞噬和杀菌功能，在固有免疫中发挥重要作用。 ④自然杀伤细胞：即 NK 细胞，可自发杀伤病毒感染细胞及肿瘤细胞，在固有免疫中发挥重要作用。（3）免疫分子根据其存在的状态可以分为膜分子及分泌性分子分泌性分子是由免疫细胞合成并分泌于胞外体液中的免疫应答效应分子，包括抗体分子、补体分子和细胞因子等。膜分子（存在细胞膜表面的抗原或受体分子）是免疫细胞间或免疫系统与其它系统（如神经系统、内分泌系统等）细胞间信息传递、相互协调与制约的活性介质，包括 TCR、BCR、MHC 分子、CD 分子及细胞粘附分子（cell adhesion molecules，CAMs）等。各类免疫分子将在其后各相应章节阐述。第三章免疫球蛋白一、重点与难点提示：本章重点掌握抗体和免疫球蛋白的概念、免疫球蛋白的基本结构、功能区及其功能、抗体的生物学活性、单克隆抗体的概念；熟悉免疫球蛋白的水解片段及其功能五类免疫球蛋白的特点与功能。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念： 1、抗体：B 淋巴细胞在有效的抗原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合功能的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。 2、免疫球蛋白：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白 (immunoglobulin，Ig)。 3、超变区：V 区内氨基酸组成及排列顺序的变化程度并不均一，其中变化最为剧烈的特定部位称为超变区(hypervariable region，HVR)。 4、互补决定区：VL与VH均有3 个HVR，它们共同组成Ig的抗原结合部位（antigen-binding site）,该部位因在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故超变区又称互补性决定区 (complementarity determining region，CDR)

5、单克隆抗体：由单一克隆B细胞或者杂交瘤细胞产生的、只作用于某一种抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体(monoclonal antibody,mAb)。举握以下要点： 1、Ig的基本结构： Ig由四条对称的多肽链构成单体。Ig单体包括两条相同的分子量较大的重链和两条相同的分子量较小的轻链。重链及重、轻链间有二硫键相连，四条肽链于N端对齐，形成对称结构。Ig分子的各条肽链按其结构特点均可分为可变区和恒定区。在Ig近N端轻链的1/2和重链的1/4(Y、ā、6)或1/5（μ、e)范围内，因氨基酸组成及序列变化较大故称可变区。 Ig近C端在L链的1/2及H链的3/4（或4/5）区域内，氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中相对稳定，称为恒定区。 2、Ig的功能区及其功能： Ig的H、L链每隔约ll0个氨基酸残基即由链内二硫键连接，经B-片层折叠(B-sheet fold)形成一个能行使特定功能的球形单位，称为Ig的功能区(domain)。 (1)VH、VL：是Ig特异性识别和结合抗原的功能区。 (2)CH、CL:具有Ig部分同种异型(allotype)的遗传标记。 (3)IgG的CH2和IgM的CH3:具有补体C1q的结合点，与补体经典途径的激活有关。母体的【gG借助CH2,可主动通过胎盘传递给胎儿，发挥天然被动免疫作用。 (4)CH3/CH4:具有与多种细胞FC受体(FcR)结合的功能，不同的Ig在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应，如IgG的CH3与巨噬细胞IgG的Fc受体(FcYR)结合，具有促进吞噬的免疫调理作用，而【gECH4与肥大细胞结合能引起I型超敏反应。 (5)铰链区(hinge region):①通过铰链区的弯曲伸展，促使Fab段的v区可与不同距离的抗原表位结合；②当抗体与抗原结合时，绞链区可使1g分子发生“T”→“Y”的构型改变，从而使位于CH2功能区的补体结合点得以暴露，为补体经典途径激活提供条件。 3、抗体的生物学活性： (1)特异性结合抗原抗体本身不能直接溶解或杀伤带有特异抗原的靶细胞，通常需要补体或吞噬细胞等共同发挥效应以清除病原微生物或导致病理损伤。然而，抗体可通过与病毒或毒素的特异性结合，直接发挥中和病毒的作用。 (2)激活补体

5 5、单克隆抗体：由单一克隆 B 细胞或者杂交瘤细胞产生的、只作用于某一种抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体(monoclonal antibody，mAb)。掌握以下要点： 1、Ig 的基本结构： Ig 由四条对称的多肽链构成单体。Ig 单体包括两条相同的分子量较大的重链和两条相同的分子量较小的轻链。重链及重、轻链间有二硫键相连，四条肽链于 N 端对齐，形成对称结构。Ig 分子的各条肽链按其结构特点均可分为可变区和恒定区。在 Ig 近 N 端轻链的 1/2 和重链的 1/4(γ、α、δ) 或 1/5(μ、ε)范围内，因氨基酸组成及序列变化较大故称可变区。 Ig 近 C 端在 L 链的 1/2 及 H 链的 3/4(或 4/5)区域内，氨基酸组成在同一物种的同一类 Ig 中相对稳定，称为恒定区。 2、Ig 的功能区及其功能： Ig 的 H、L 链每隔约 110 个氨基酸残基即由链内二硫键连接，经β-片层折叠（β-sheet fold）形成一个能行使特定功能的球形单位，称为 Ig 的功能区 (domain)。（1）VH、VL ：是 Ig 特异性识别和结合抗原的功能区。（2）CH、CL ：具有 Ig 部分同种异型（allotype）的遗传标记。（3）IgG 的 CH２和 IgM 的 CH3：具有补体 C１q 的结合点，与补体经典途径的激活有关。母体的 IgG 借助 CH２，可主动通过胎盘传递给胎儿，发挥天然被动免疫作用。（4）CH3／CH４：具有与多种细胞 Fc 受体(FcR)结合的功能，不同的 Ig 在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应，如 IgG 的 CH3 与巨噬细胞 IgG 的 Fc 受体（FcγR）结合，具有促进吞噬的免疫调理作用，而 IgE CH4 与肥大细胞结合能引起 I 型超敏反应。（5）铰链区(hinge region)：①通过铰链区的弯曲伸展，促使 Fab 段的 V 区可与不同距离的抗原表位结合；②当抗体与抗原结合时，绞链区可使 Ig 分子发生“T”→“Y”的构型改变，从而使位于 CH２功能区的补体结合点得以暴露，为补体经典途径激活提供条件。 3、抗体的生物学活性：（1）特异性结合抗原抗体本身不能直接溶解或杀伤带有特异抗原的靶细胞，通常需要补体或吞噬细胞等共同发挥效应以清除病原微生物或导致病理损伤。然而，抗体可通过与病毒或毒素的特异性结合，直接发挥中和病毒的作用。（2）激活补体

IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径激活补体，凝聚的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体 (3)通过与细胞下c受体结合发挥多种生物效应 ①调理作用 IgG、IgM的Fc段与吞噬细胞表面的FcYR、FCμR结合，增强其吞噬能力，通常将抗体促进吞噬细胞吞噬功能的作用称为抗体的调理作用(opsonization)。 ②发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用当IgG与带有相应抗原的靶细胞结合后，其Fc段可与NK细胞、M中细胞、单核细胞的 FCYR结合，促使细胞毒颗粒的释放，发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC),导致靶细胞溶解 ③IgE为亲细胞抗体，其Fc段在游离状态下即可与肥大细胞及嗜硷性粒细胞的FceR 结合，使之致敏，当相应抗原再次进入机体时，可立即与上述致敏细胞表面的1gE结合、交联，诱发【型超敏反应。 (4)穿过胎盘和粘膜人类IgG能借助Fc段选择性地与胎盘微血管内皮细胞可逆性结合，主动穿过胎盘进入胎儿血循环。此外，SIgA可经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道发挥局部免疫作用。IgG穿过胎盘及SIgA经初乳传递给婴儿是构成机体天然被动免疫的重要因素。 (5)参与免疫调节抗体主要通过独特型-抗独特型网络参与体液免疫的正负调节。熟悉以下要点： 1、免疫球蛋白的水解片段及其功能： (1)木瓜蛋白酶的水解作用木瓜蛋白酶(papain)使Ig在铰链区重链间二硫键近N端处切断，形成3个水解片段：两个相同的单价抗原结合片段(fragment of antigen-binding))简称Fab段：一个可结晶的片段 (crystalizable fragment)简称Fc段。Fab段保留了特异结合抗原的功能，但是单价的结合。 Fc段保留了重链的抗原性和Ig相应功能区的生物活性。 (②)胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶(pepsir)可使Ig于铰链区重链间二硫键近C端处晰开，形成一个具有与抗原双价结合的F(ab'):片段和无生物活性的小分子多肽碎片(pFc')。 2、五类免疫球蛋白的特点与功能：

6 IgM、IgG1、IgG2 和 IgG3 可通过经典途径激活补体，凝聚的 IgA、IgG4 和 IgE 可通过替代途径激活补体。（3）通过与细胞 Fc 受体结合发挥多种生物效应 ①调理作用 IgG、IgM 的 Fc 段与吞噬细胞表面的 FcγR、FcμR 结合，增强其吞噬能力，通常将抗体促进吞噬细胞吞噬功能的作用称为抗体的调理作用 (opsonization)。 ②发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用当 IgG 与带有相应抗原的靶细胞结合后，其 Fc 段可与 NK 细胞、Mф细胞、单核细胞的 FcγR 结合，促使细胞毒颗粒的释放，发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)，导致靶细胞溶解。 ③IgE 为亲细胞抗体，其 Fc 段在游离状态下即可与肥大细胞及嗜硷性粒细胞的 FcεR 结合，使之致敏，当相应抗原再次进入机体时，可立即与上述致敏细胞表面的 IgE 结合、交联，诱发 I 型超敏反应。（4）穿过胎盘和粘膜人类 IgG 能借助 Fc 段选择性地与胎盘微血管内皮细胞可逆性结合，主动穿过胎盘进入胎儿血循环。此外，SIgA 可经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道发挥局部免疫作用。IgG 穿过胎盘及 SIgA 经初乳传递给婴儿是构成机体天然被动免疫的重要因素。（5）参与免疫调节抗体主要通过独特型-抗独特型网络参与体液免疫的正负调节。熟悉以下要点： 1、免疫球蛋白的水解片段及其功能： (1) 木瓜蛋白酶的水解作用木瓜蛋白酶(papain)使 Ig 在铰链区重链间二硫键近 N 端处切断，形成 3 个水解片段：两个相同的单价抗原结合片段(fragment of antigen-binding)简称 Fab 段；一个可结晶的片段 (crystalizable fragment)简称 Fc 段。Fab 段保留了特异结合抗原的功能，但是单价的结合。 Fc 段保留了重链的抗原性和 Ig 相应功能区的生物活性。 (2) 胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶(pepsin)可使 Ig 于铰链区重链间二硫键近 C 端处断开，形成一个具有与抗原双价结合的 F(ab′) 2 片段和无生物活性的小分子多肽碎片(pFc′)。 2、五类免疫球蛋白的特点与功能：

第四章补体系统一、重点与难点提示：本章重点掌握补体的概念、补体活化的经典途径、替代途径：补体的生物学活性：熟悉补体活化的MBL途径：了解补体活化的调控。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念： 1、补体：是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组具有经活化后具有酶活性的蛋白质。 2、攻膜复合物(MAC)：是指在补体活化过程的终末阶段由C5b、C6、C7、C8、C9形成的镶嵌于细胞膜并形成孔道样结构的C5b6789复合物，最终导致细胞溶解。 3、过敏毒素：补体裂解产生的小片段C3a、C4a和C5a作为配体与细胞表面相应受体结合后，激发细胞脱颗粒，释放组胺之类的血管活性介质，引起血管扩张、通透性增加、平滑肌收缩、支气管痉挛等症状。举握以下要点： 1.补体活化经典途径的激活过程： (1)识别阶段：当抗体与抗原结合后，抗体构象发生改变，暴露出位于F℃段上的补体结合点，C1q便与之结合。继而激活C1r、C1s。 (2)活化阶段：活化的C1s依次酶解C4、C2,形成具有酶活性的C3转化酶，后者进一步裂解C3,形成C5转化酶 (3)膜攻击阶段：在C5转化酶的作用下，C5被裂解成C5a和C5b。继而作用于后续的其他补体成分，形成C5b6789攻膜复合体(membrane attack complex,MAC)，,最终导致细胞膜受损，细胞裂解。 2.补体活化替代途径的激活过程：在经典途径中产生的或自发产生C3b可与B因子结合，血清中D因子裂解B因子产生 Ba和Bb。小片段Ba进入液相，而具有酯酶活性的大片段Bb与C3b结合，形成C3bB,此即为替代途径中的C3转化酶。C3bBb易于衰变，但当与P因子结合后便稳定。C3bBb可裂解 C3生成C3a和C3b,后者沉积在颗粒表面并与C3bBb结合形成C3bnBb,即C5转化酶，裂解 C5,引起相同的末端效应。 3.三类补体激活途径的主要异同点：经典途径 MBL途径替代途径激活物IgG1-3或IgM与抗原BL与病原体结合细菌内毒素、酵母多糖、 8

8 第四章补体系统一、重点与难点提示：本章重点掌握补体的概念、补体活化的经典途径、替代途径；补体的生物学活性；熟悉补体活化的 MBL 途径；了解补体活化的调控。二、基本概念及要点：掌握以下基本概念： 1、补体：是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组具有经活化后具有酶活性的蛋白质。 2、攻膜复合物（MAC）：是指在补体活化过程的终末阶段由 C5b、C6、C7、C8、C9 形成的镶嵌于细胞膜并形成孔道样结构的 C5b6789 复合物，最终导致细胞溶解。 3、过敏毒素：补体裂解产生的小片段 C3a、C4a 和 C5a 作为配体与细胞表面相应受体结合后，激发细胞脱颗粒，释放组胺之类的血管活性介质，引起血管扩张、通透性增加、平滑肌收缩、支气管痉挛等症状。掌握以下要点： 1．补体活化经典途径的激活过程：（1）识别阶段：当抗体与抗原结合后，抗体构象发生改变，暴露出位于 Fc 段上的补体结合点，Clq 便与之结合。继而激活 Clr、C1s。（2）活化阶段：活化的 C1s 依次酶解 C4、C2，形成具有酶活性的 C3 转化酶，后者进一步裂解 C3，形成 C5 转化酶。（3）膜攻击阶段：在 C5 转化酶的作用下，C5 被裂解成 C5a 和 C5b。继而作用于后续的其他补体成分，形成 C5b6789 攻膜复合体（membrane attack complex, MAC），最终导致细胞膜受损，细胞裂解。 2．补体活化替代途径的激活过程：在经典途径中产生的或自发产生 C3b 可与 B 因子结合，血清中 D 因子裂解 B 因子产生 Ba 和 Bb。小片段 Ba 进入液相，而具有酯酶活性的大片段 Bb 与 C3b 结合，形成 C3bBb，此即为替代途径中的 C3 转化酶。C3bBb 易于衰变，但当与 P 因子结合后便稳定。C3bBb 可裂解 C3 生成 C3a 和 C3b，后者沉积在颗粒表面并与 C3bBb 结合形成 C3bnBb，即 C5 转化酶，裂解 C5，引起相同的末端效应。 3．三类补体激活途径的主要异同点：经典途径 MBL 途径替代途径激活物 IgG1-3 或 IgM 与抗原 MBL 与病原体结合细菌内毒素、酵母多糖