内容正文:
免疫调节
一.免疫系统的组成
(1)免疫器官
免疫器官主要由淋巴组织构成,并借助于血液循环和淋巴循环相互联系。免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴结和扁桃体等。
名称
功能
位置
骨髓
各种免疫细胞发生地,是B细胞分化、发育、成熟的场所,是机体重要的免疫器官,造血器官
免疫细胞产生并发育成熟的地方
骨髓腔或骨松质内
胸腺
T细胞分化、发育、成熟的场所
胸骨后面
脾
内含大量淋巴细胞,也参与制造新的血细胞与清除衰老的血细胞等
免疫细胞集中分布的场所
胃的左侧
淋巴结
淋巴细胞集中的地方,能阻止和消灭侵入体内的微生物
主要集中在颈部、腋窝部和腹股沟部等处
扁桃体
内部有许多免疫细胞,具有防御功能
通常位于咽腭部
(2)免疫细胞
①概念:免疫细胞是执行免疫功能的细胞,它们来自骨髓的造血干细胞,包括各种类型的白细胞。
②种类
类型
分布
作用
树突状细胞
皮肤、消化道、呼吸道等上皮组织和淋巴器官内
吞噬、呈递抗原
巨噬细胞
几乎机体内各种组织
吞噬消化、抗原处理和呈递
B(淋巴)细胞
血浆和淋巴液(成熟于骨髓)
特异性识别抗原,增殖、分化等
T(淋巴)细胞
血浆和淋巴液(成熟于胸腺)
辅助性T细胞:特异性识别抗原,分泌细胞因子;细胞毒性T细胞:特异性识别抗原,增殖、分化等
特别提醒
1.吞噬细胞既参与非特异性免疫,也参与特异性免疫。非特异性免疫中的吞噬细胞主要是指巨噬细胞和中性粒细胞;特异性免疫中,摄取和处理病原体的吞噬细胞多指树突状细胞,吞噬消化抗原—抗体结合物的吞噬细胞主要是指巨噬细胞和中性粒细胞。
2.浆细胞:由B细胞或记忆细胞增殖、分化形成,不能识别抗原,不能增殖分化,能分泌抗体。
3.辅助性T细胞受抗原刺激后产生的细胞因子,能促进体液免疫中B细胞分裂、分化产生浆细胞,也能加速细胞毒性T细胞分裂并分化形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞。
(3)免疫活性物质
①概念:免疫活性物质是指由免疫细胞或其他细胞产生的、并发挥免疫作用的物质。
②种类
项目
抗原
抗体
细胞因子
概念
能引发免疫反应的物质
机体产生的专门应对抗原的蛋白质
由活细胞分泌的免疫活性物质
来源
一般是外来异物,也可能是自身的组织或细胞
由浆细胞产生
主要由辅助性T细胞产生
本质
蛋白质或其他(如糖类)
蛋白质
多肽或蛋白质
特点
①异物性;
②特异性
特异性
特异性
作用
通过与免疫细胞表面的受体结合,刺激机体产生免疫作用。
抗体具有专一性,一定的抗体只能与某一特定抗原结合,进而促进吞噬细胞的吞噬作用。
由辅助性T细胞分泌,主要作用于B细胞,促进B细胞增殖分化、
举例
病原体、移植的组织或细胞、癌细胞
免疫球蛋白G
白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子
注:此外,高中生物学涉及特异性(专一性)的物质还有酶、激素、神经递质、受体等,但它们的化学本质不完全相同。
1)抗体具有专一性,一定的抗体只能与某一特定抗原结合,进而促进吞噬细胞的吞噬作用。
2)抗原既可以是外来物质,也可以来自体内衰老病变的组织细胞。常见的如病菌病毒、疫苗、移植器官癌细胞等。
3)进入人体的弹片因不具特异性,不能作为抗原。
4)抗体属于分泌蛋白,与其合成和分泌有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体4种。
2.免疫系统的功能
(1)人体抵御病原体的三道防线
项目
第一道防线
第二道防线
第三道防线
来源
生来就有
后天获得
组成
皮肤、黏膜
体液中的杀菌物质和吞噬细胞
主要由免疫器官和免疫细胞借助血液循环和淋巴循环组成
功能
阻挡病原体入侵
溶解、吞噬病原体
如产生抗体等消灭病原体
特点
作用范围广,不针对某一类特定病原体
主要针对特定抗原(或病原体)
类型
非特异性免疫
特异性免疫
特别提醒
1.溶菌酶杀菌一定是非特异性免疫,唾液中的溶菌酶为第一道防线,血浆中的溶菌酶为第二道防线。
2.吞噬细胞(如巨噬细胞和树突状细胞)既参与非特异性免疫,也参与特异性免疫,吞噬细胞既可以在非特异性免疫中发挥作用——直接吞噬消灭各种病原微生物,又可在特异性免疫中发挥作用——吞噬处理抗原,吞噬抗原与抗体的结合物。
3.消化道、呼吸道及皮肤表面等都是外界环境,在这些场所中所发生的免疫都属于第一道防线,如胃酸杀菌。
(2)免疫系统的三大基本功能
功能
定义
功能正常时的调节
功能异常导致的结果
免疫防御
机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用。这是免疫系统最基本的功能
机体能抵抗病原体的入侵
免疫反应过强、过弱或缺失,可能会导致组织损伤或易被病原体感染等问题
免疫自稳
指机体清除衰老或损伤的细胞,进行自身调节,维持内环境稳态的功能
免疫系统对自身的抗原物质不产生免疫反应
容易发生自身免疫病
免疫监视
指机体识别和清除突变的细胞,防止肿瘤发生的功能
可识别突变的肿瘤细胞,然后调动一切免疫因素将其消除
机体会有肿瘤发生或持续的病毒感染
(3)非特异性免疫与特异性免疫的比较
项目
非特异性免疫
特异性免疫
区别
来源
遗传而来,人人都有的先天性免疫
出生后在与病原体斗争过程中形成的后天性免疫,并非人人都有
对象
对所有病原体起作用
对某一特定的病原体(或异物)起作用
特点
无特异性、作用时间短
有特异性、作用时间长
基础
第一、第二道防线
第三道防线
联系
特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的,特异性免疫的形成会促进非特异性免疫的功能,两者共同担负着机体的防御功能
特异性免疫
1.免疫系统对病原体的识别
(1)每个机体都有其独特的组织相容性抗原。
(2)免疫细胞靠细胞表面的受体识别组织相容性抗原,辨别自己和非己。
2.体液免疫
(1)概念:主要靠抗体“作战”的方式称为体液免疫。免疫对象是内环境中的病原体。
(2)过程
(3)B细胞活化的条件
[提醒] ①活化的细胞毒性T细胞与靶细胞接触并使其裂解、死亡属于细胞凋亡。②靶细胞遭病原体伤害致死,则属于细胞坏死。
(4)参与细胞:树突状细胞等抗原呈递细胞、B细胞、辅助性T细胞、记忆B细胞、浆细胞。
(5)结果:在多数情况下,抗体与病原体结合,形成沉淀等,进而被其他免疫细胞吞噬消化(抗体可以随体液在全身循环并与特定病原体结合形成沉淀(进而被巨噬细胞吞噬消化),抗体与病原体结合后可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附)。记忆细胞可以长时间存活,当再次接触相同抗原时,能迅速增殖、分化形成新的记忆B细胞和浆细胞,浆细胞快速产生大量抗体(即二次免疫)。通常情况下,一个B细胞只针对一种特异的病原体,活化、增殖后只产生一种特异性抗体。人体内的B细胞种类数在109以上。
特别提醒
1.体液免疫中的三个“唯一”:唯一能产生抗体的细胞是浆细胞;唯一没有识别功能的细胞是浆细胞;唯一没有特异性识别功能的细胞是吞噬细胞。
2.浆细胞可由B淋巴细胞,记忆B细胞分裂分化而来。
3.通常一个B细胞只针对一种特异的病原体,活化、增殖后只产生一种特异性的抗体。
B淋巴细胞与T淋巴细胞的共性:B淋巴细胞和T淋巴细胞受到抗原刺激后,都增殖分化产生两种细胞。
3.细胞免疫
(1)概念:当病原体进入细胞内部,就要靠T细胞直接接触靶细胞来“作战”,这种方式称为细胞免疫。免疫对象主要是进入细胞内部的病原体(如病毒、致病细菌等)。
(2)过程
①靶细胞:被病原体感染的宿主细胞。
②细胞毒性T细胞的活化:需要靶细胞、辅助性T细胞等的参与。
③细胞免疫过程中细胞因子的作用是加速细胞毒性T细胞的分裂和分化。
(3)参与细胞:树突状细胞等抗原呈递细胞、辅助性T细胞、细胞毒性T细胞、记忆T细胞、巨噬细胞等。
(4)免疫结果:细胞毒性T细胞裂解靶细胞,释放出病原体,抗体与之结合,或被其他细胞吞噬。
(5)过程:病原体感染的宿主细胞称为靶细胞。被病原体感染的靶细胞膜表面的某些分子发生变化,并被细胞毒性T细胞识别。
细胞(淋巴)因子能加速细胞毒性T细胞的增殖、分化形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞的过程。
新形成的细胞毒性T细胞可在体液中循环并识别、接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞。
靶细胞裂解、死亡后,病原体暴露出来,抗体与之结合;或被其他免疫细胞吞噬。
特别提醒
1.活化的细胞毒性T细胞与靶细胞接触并使其裂解、死亡属于细胞凋亡。靶细胞裂解死亡,释放抗原后,很多时候仍然需要体液免疫过程中的抗体进一步作用来清除抗原。
2.若靶细胞遭病原体伤害致死,则属于细胞坏死。
【教材拾遗】(选择性必修1P76生物科技进展)活化的T细胞表面的PD-1(程序性死亡受体1)与正常细胞表面的PD-L1(程序性死亡配体1)一旦结合,T细胞即可“认清”对方,不触发免疫反应。肿瘤细胞可通过过量表达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。基于此,科学家使用PD-1或PD-L1抗体来阻断这一信号通路,从而使T细胞能有效对付癌细胞。
4.二次免疫应答
(1)记忆细胞特点:可以在抗原消失后很长时间内保持对这种抗原的记忆(寿命长,对抗原十分敏感,能“记住”入侵的抗原。某些抗原诱发产生的记忆细胞可对该抗原记忆终生.)预防接种
(2)二次免疫反应
①定义:当相同抗原再次入侵时,记忆细胞能迅速增殖分化,分化形成新的浆细胞或细胞毒性T细胞,进而发挥免疫功能。
②特点:比初次免疫迅速、高效,能在抗原侵入但尚未患病之前将它们消灭。
(3)二次免疫中抗体浓度变化与患病程度变化曲线
1)二次免疫的基础:在初次免疫过程中产生的记忆B细胞,当接受相同的抗原刺激时,会迅速地增殖分化成浆细胞,从而更快更多地产生抗体。
2)二次免疫的特点:从上图中可以看出,二次免疫与初次免疫相比,产生的抗体又快又多,从而使患病程度大大降低。
特别提醒
在二次免疫中,浆细胞(细胞毒性T细胞)的来源有两个,一是由B细胞(细胞毒性T细胞)增殖分化而来,二是由记忆细胞增殖分化而来。即通过多次注射相同疫苗可以增加记忆细胞和抗体的数量,以提高机体的免疫力。
(4)判断:第一次抗体主要来自抗原刺激B淋巴细胞增殖分化产生的浆细胞,而第二次抗体主要来自记忆细胞增殖分化产生的浆细胞。依据抗体产生的速度和产生量可用于判断是初次免疫还是再次免疫。
5.体液免疫和细胞免疫的区别和联系
免疫类型
体液免疫
细胞免疫
免疫细胞
主要是B细胞
主要是细胞毒性T细胞
免疫活性物质
抗体、细胞因子
细胞因子
作用对象
侵入内环境中的抗原
被抗原侵入的宿主细胞(即靶细胞)、自身突变细胞和来自异体的器官
作用方式
浆细胞产生的抗体与相应抗原特异性结合
细胞毒性T细胞使靶细胞裂解,释放病原体
联系
(1)B细胞和细胞毒性T细胞的活化离不开辅助性T细胞的辅助,辅助性T细胞在体液免疫和细胞免疫中都起着关键的作用。
(2)体液免疫和细胞免疫各有其独特作用又巧妙配合、密切合作,共同完成对机体稳态的调节
①体液免疫中产生的抗体,能消灭细胞外液中的病原体;
②消灭侵入细胞内的病原体,先靠细胞免疫将靶细胞裂解,使病原体失去藏身之所,再由体液免疫发挥作用
(3)胞内寄生菌侵入人体所引起的是细胞免疫,存在于人体内环境中的抗原引发的是体液免疫,外毒素靠体液免疫发挥作用;病毒感染先发生体液免疫,再引发细胞免疫。
三看法”辨别体液免疫与细胞免疫
6.免疫调节与神经调节和体液调节构成完整内环境稳态调节网络
(1)神经系统、内分泌系统与免疫系统通过信息分子相互作用示例
①神经系统、内分泌系统与免疫系统通过信息分子构成一个复杂的调节网络。
②神经调节、体液调节和免疫调节的实现都离不开信号分子(如神经调节中的神经递质、体液调节中的激素和免疫调节中的细胞因子)。
③这些信号分子的作用方式都是直接与受体接触。
④受体一般是蛋白质分子,信号分子与受体的结合具有特异性,因为不同受体结构各异。
(2)神经系统、内分泌系统与免疫系统的信号分子
【教材隐性知识】源于选择性必修1P76“生物科技进展”:活化的T细胞表面的PD1与正常细胞表面的PDL1一旦结合,T细胞即可“认清”对方,不触发免疫反应。肿瘤细胞可通过过量表达PDL1来逃避免疫系统的“追杀”。基于此,科学家使用PD1或PDL1抗体来阻断这一信号通路,从而使T细胞能有效对付癌细胞。
陷阱1 免疫系统的组成和功能的几点易错点
易错表现
正确理解
认为树突状细胞识别乙型肝炎病毒后只发挥其吞噬功能
树突状细胞识别乙型肝炎病毒后可对其进行摄取和加工处理,以便呈递给其他免疫细胞
认为APC(抗原呈递细胞)包括巨噬细胞、树突状细胞和浆细胞等
浆细胞不属于抗原呈递细胞
认为相同病原体侵入不同人体后激活的B细胞分泌的抗体都相同
病原体表面有多种抗原决定簇,当相同病原体激活B细胞的抗原决定簇不同时,分泌产生的抗体也不同
认为清除金黄色葡萄球菌的过程中,免疫系统发挥的基本功能属于免疫自稳
清除外来抗原性异物的免疫防护作用为免疫防御
认为吞噬细胞的溶酶体分解病毒与细胞毒性T细胞抵抗病毒的机制相同
细胞毒性T细胞是通过诱导靶细胞裂解,暴露抗原来抵抗病毒,不同于吞噬细胞
陷阱2 特异性免疫的几点易错点
易错表现
正确理解
认为细胞毒性T细胞被抗原呈递细胞和辅助性T细胞分泌的细胞因子激活,识别并裂解乙脑病毒
细胞毒性T细胞的激活不需抗原呈递细胞的作用
认为辅助性T细胞识别并裂解被HBV感染的肝细胞
细胞毒性T细胞识别并裂解被HBV感染的肝细胞
认为病毒与辅助性T细胞接触为B细胞的激活提供第二个信号
辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合,这是激活B细胞的第二个信号
认为辅助性T细胞参与体液免疫过程而不参与细胞免疫过程
辅助性T细胞也参与细胞免疫过程
免疫失调
1.过敏反应
过敏反应与体液免疫
比较项目
过敏反应
体液免疫
抗体性质
免疫球蛋白
抗体分布
吸附在皮肤、消化道、呼吸道黏膜、血液中某些细胞表面
血清、组织液、外分泌液
反应时机
机体再次接触相同过敏原时发生免疫反应
机体第一次接触抗原就发生免疫反应
反应结果
使细胞释放组织胺,从而引起过敏反应
使抗原形成沉淀
2.自身免疫病
病因:抗原结构与自身组织细胞表面物质结构相似,从而使免疫系统错将自身组织和器官当成抗原处理引起的损伤。
3.免疫缺陷病
(1)概念:由机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。
(2)类型
(3)艾滋病(AIDS)
病原体:HIV(人类免疫缺陷病毒),一种逆转录病毒。
(1)结构组成:病毒包膜、蛋白质外壳、2个RNA分子、逆转录酶、表面蛋白。
(2)遗传物质:RNA。
(3)增殖:侵入人体后能识别并结合辅助性T细胞表面的受体,进入细胞。
(4)遗传信息表达:
①逆转录需要逆转录酶的催化,逆转录酶来自病毒。转录和翻译所需的酶来自宿主细胞。
②逆转录、转录和翻译所需的原料、能量均来自宿主细胞。
· 艾滋病导致人体免疫功能削弱的过程
对人体的破坏:HIV侵入人体后,在逆转录酶的作用下,形成互补的DNA并整合到辅助性T细胞的DNA中,从而复制出新的HIV,导致辅助性T细胞被破坏,从而导致患者免疫功能严重衰退。
患者死因:其他病原体入侵引发的疾病。
免疫学的应用
1.疫苗
· 作用:预防病原体入侵引起的传染病。
· 适用对象:具有潜在患病几率的健康人。
· 疫苗种类:
(1)常规疫苗:灭活的或减毒的病原体。
(2)基因工程疫苗:将抗原特异性基因作为目的基因,通过基因工程获得的疫苗。
(3)DNA(核酸)疫苗:接种的核酸疫苗在人体内表达抗原特性物质,刺激机体产生特异性免疫反应。
2. 器官移植:医学上用正常的器官置换丧失功能的器官,以重建其生理功能的技术。
(1)每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的组织相容性抗原,也叫人类白细胞抗原,简称HLA。正常情况下,白细胞不会攻击自身细胞,若将其他人的组织或器官移植过来,白细胞就能识别出HLA的不同而发起攻击,这称为免疫排斥。
(2)器官移植的成败,主要取决于供者和受者的HLA是否一致或相近。
(3)免疫抑制剂的应用,大大提高了器官移植的成活率。
3. 免疫诊断
(1)原理:抗原—抗体杂交原理。
(2)方法:用抗原检测病原体或肿瘤标志物等。
(3)适用对象:患者或疑似患者。
(4)特点:灵敏度高。
免疫预防与免疫治疗
比较项目
免疫预防
免疫治疗
原理
抗原刺激机体主动产生免疫力
提高或降低免疫系统的功能
获得方式
抗原入侵获得;
注射疫苗获得
用抗体、细胞因子等免疫活性物质进行免疫增强疗法;用免疫抑制剂进行免疫抑制疗法
适用对象
健康人
患者或疑似患者
知识扩展
1. 两种常见的抗体
(1)抗毒素:是指能中和某种毒素的抗体或含有这种抗体的血清。应用类毒素进行免疫预防接种,使机体产生相应的抗毒素,可以预防疾病。
(2)凝集素:是从植物或动物中提取出来的能凝集红细胞的一种糖蛋白或结合糖的蛋白,能使细菌发生特异性凝集的成分。
2. 主动免疫和被动免疫
(1)主动免疫:也称自动免疫,是指将疫苗或类毒素接种于人体,使机体产生获得性免疫力的一种防治微生物感染的措施,主要用于免疫预防。
(2)被动免疫:机体被动接受抗体、致敏淋巴细胞或其产物所获得的特异性免疫能力。它与自动免疫不同,其特点是起效快,不需经过潜伏期,一经输入,可立即获得免疫力,但维持时间短,一般用于免疫治疗,或在特殊情况下用于紧急预防。按照获得方式的不同,可分为天然被动免疫和人工被动免疫。
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