基础免疫学教案 李桂芳 基础实验教学中心 2013.01
1 基 础 免 疫 学 教 案 李 桂 芳 基础实验教学中心 2013.01
第一章免疫学的基本内容 一、重点与难点提示 本章重点掌握免疫的含义、免疫的三大功能、免疫应答的类型及特点，免疫系统的组成 及各自的功能。 二、基本橱念及要点： 掌握以下基本概念： 1.免疫：是指机体识别和排除抗原性异物的功能，从而维持机体的生理平衡和稳定。正 常情况下，对机体是有利的：但在某些情况下，则对机体是有害的。 2.固有性免疫应答：固有性免疫(innate immunity),是机体在长期种系进化过程中 形成的天然防御功能。又称为天然免疫、先天性免疫或非特异性免疫(non-specific immunity)。 3.适应性免疫应答：适应性免疫(adaptive immunity)是指机体与抗原物质接触后获 得的，具有针对性的免疫过程，故又称获得性免疫(acquired immunity)或特异性免疫 (specific immunity)。 掌握以下要点： 1,免疫的三大功能及其表现 (1)免疫防御(immunological defence)正常的免疫应答可阻止和清除入侵的病原体 及其毒素等，即具有抗感染免疫的作用。 (2)免疫自稳(immunological homeostasis)指机体对自身成份的耐受、对自身衰老 和损伤细胞的清除、阻止外来异物入侵并通过免疫调节达到维持机体内环境稳定的功能。 (3)免疫监视(immunological surveillance)免疫系统可识别、杀伤并及时清除体 内突变的细胞，防止肿瘤的发生。 表1-1免疫的功能与表现 免疫功能 正常表现（有利） 异常表现（有害） 免疫防御抵抗病原体的入侵及毒素作用 超敏反应、免疫缺陷病 免疫稳定 对自身成分耐受、清除抗原异物 免疫失调、自身免疫病 免疫监视防止细胞癌变或持续性感染 肿瘤或持续性病毒感染 2.免疫应答的类型及特点：
2 第一章 免疫学的基本内容 一、重点与难点提示： 本章重点掌握免疫的含义、免疫的三大功能、免疫应答的类型及特点，免疫系统的组成 及各自的功能。 二、基本概念及要点： 掌握以下基本概念： 1．免疫：是指机体识别和排除抗原性异物的功能，从而维持机体的生理平衡和稳定。正 常情况下，对机体是有利的；但在某些情况下，则对机体是有害的。 2．固有性免疫应答：固有性免疫（innate immunity），是机体在长期种系进化过程中 形成的天然防御功能。又称为天然免疫、先天性免疫或非特异性免疫（non-specific immunity）。 3．适应性免疫应答：适应性免疫（adaptive immunity）是指机体与抗原物质接触后获 得的，具有针对性的免疫过程，故又称获得性免疫（acquired immunity）或特异性免疫 （specific immunity）。 掌握以下要点： 1．免疫的三大功能及其表现： （1）免疫防御（immunological defence） 正常的免疫应答可阻止和清除入侵的病原体 及其毒素等，即具有抗感染免疫的作用。 （2）免疫自稳（immunological homeostasis） 指机体对自身成份的耐受、对自身衰老 和损伤细胞的清除、阻止外来异物入侵并通过免疫调节达到维持机体内环境稳定的功能。 （3）免疫监视（immunological surveillance） 免疫系统可识别、杀伤并及时清除体 内突变的细胞，防止肿瘤的发生。 表 1-1 免疫的功能与表现 免疫功能 正常表现（有利） 异常表现（有害） 免疫防御 抵抗病原体的入侵及毒素作用 超敏反应、免疫缺陷病 免疫稳定 对自身成分耐受、清除抗原异物 免疫失调、自身免疫病 免疫监视 防止细胞癌变或持续性感染 肿瘤或持续性病毒感染 2．免疫应答的类型及特点：
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