生命科学导论-免疫学2015课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生命科学导论,第一节：人类的免疫系统概述,什么是免疫？,拉丁文,immunis,是免除服役、免除课税。,简单的说免疫就是机体,识别“自我”与“非我”，并对“非我”进行清除的生理作用。,异己（“非我”）,外来入侵者,自身“变坏了”的细胞,细菌,病毒,低等生物,生命科学导论,第一节：人类的免疫系统,什么是免疫？,拉丁文,immunis,是免除服役、免除课税。,简单的说免疫就是机体,识别“自我”与“非我”，并对“非我”进行清除的生理作用。,免疫学是一门“新兴”的学科,据记载，,1000,年前宋朝有人接种“人痘”的方式预防天花。,英国医生,Jenner,在,1796,年首创接种“牛痘”预防天花。,1870s,，巴斯德和科赫首次用弱毒疫苗接种，预防羊炭疽病、鸡霍乱、狂犬病等疾病,免疫学的研究方法在其他领域（生物化学、分子生物学）的研究中的应用很广泛,生命科学导论,第一节：人类的免疫系统,一、免疫系统的基本组成,（一）、免疫细胞,1,、粒细胞,2,、淋巴细胞,3,、树突细胞和单核细胞,（二）、免疫器官,1,、中枢免疫器官,2,、外周免疫器官,二、获得性免疫系统,生命科学导论,1,、粒细胞系,(Granulocytes),中性粒细胞 （,Neutrophil,）,嗜酸性粒细胞（,Eosinophils,）,嗜碱性粒细胞（,Basophils,）,（一）、免疫细胞,生命科学导论,1,、粒细胞系,(Granulocytes),中性粒细,胞（,Neutrophil,）,是最主要的两类吞噬细胞之一，占白细胞总数的,60%-70%,。,胞浆中含多种蛋白水解酶、过氧化物酶及防卫素,具有较强的杀伤细胞、真菌甚至病毒的能力,免疫系统的“肉搏兵种”,生命科学导论,1,、粒细胞,系,(Granulocytes),生命科学导论,生命科学导论,1,、粒细胞系,(Granulocytes),嗜酸性粒细,胞,(Eosinophils,）,胞,浆中富含碱性蛋白,肽，,该蛋白肽能够结合于寄生虫的表面，介导其体表损,伤,介导,I,型超敏反应调节,生命科学导论,1,、粒细胞系,(Granulocytes),嗜碱性粒细胞与肥大细胞,(Basophils and mast cells,）,胞浆中含有椭圆形深蓝色（嗜碱）颗粒（肥大细胞仅存在于组织中）,胞浆颗粒中均含有组胺和肝素等炎症介质,均表达,IgE,的高亲和力受体,(FcR,）介导,I,型超敏反应,免疫系统的“侦察兵”,生命科学导论,1,、粒细胞系,(Granulocytes),静息肥大细胞,激活后,5,分钟,激活后,60,分钟,生命科学导论,（一）、免疫细胞,粒细胞（,Granulocytes,）,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,单核细胞（,Monocytes,）,生命科学导论,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,淋巴细胞是分布于血液、淋巴液中体积较小的游离细胞。人体中大约有,10,12,个淋巴细胞，每天生成约,10,9,个淋巴细胞。,体内的淋巴细胞在血液循环系统和淋巴系统之间不断循环，在抗原刺激下被活化后具有进入外周组织的能力。,根据细胞的功能以及膜表面的标志将淋巴细胞分为,T,细胞、,B,细胞、,NK,细胞（,Natural Killer Cells)3,个群。,（一）、免疫细胞,生命科学导论,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,T,淋巴细胞,占外周血淋巴细胞总数的,60%,左右。是获得性免疫应答发生过程中最重要的免疫细胞类群。,具有特异性识别抗原分子片段的受体,TCR,绝大多数,T,细胞表达,CD4,或者,CD8,分子。,CD4,+,T,细胞：,Th,细胞，具有辅助,B,细胞和巨噬细胞活化的功能。,CD8,+,T,细胞：,CTL,细胞，能够直接杀伤靶细胞，发挥免疫学效应。,免疫系统的“司令和高级军官”,生命科学导论,CD4,+,T,细胞,CD4,+,T,细胞：辅助性,T,细胞（,Th,细胞）,生命科学导论,CD8,+,T,细胞,CD8,+,T,细胞（细胞毒性,T,细胞，,CTL,）,胞浆内含毒性颗粒（穿孔素、颗粒酶），能,特异性杀伤肿瘤和病毒感染细胞,主要机制：,(1),颗粒外排（穿孔素，颗粒酶，颗粒溶解素）,(2)Fas/FasL,途径诱导靶细胞凋亡,CTL,识别靶细胞后，颗粒内容物穿孔素和颗粒酶释放,穿孔素,在靶细胞膜上构筑小孔，细胞裂解,颗粒,颗粒外排途径,生命科学导论,凋亡途径,CTL,特异性识别抗原肽：,MHC-I,分子复合物，导致靶细胞凋亡,FasL,Fas,生命科学导论,生命科学导论,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,几个概念,CD,分子：是,Cluster Determinant,或者,Cell Differentiation,的缩写，是淋巴细胞表面标记分子，后面常缀以发现顺序的序号。表达某种膜表面分子的细胞也被称为该分子阳性细胞，如,CD4,+,细胞、,CD8,+,细胞等。,抗原递呈细,胞：,Antigen,Presentation Cell(APC),，能够通过一种称之为“,MHC”,的蛋白分子将内源或外源性肽段递呈于细胞表面，供,T,淋巴细胞识别,。,MHC,分子：,Major Histocompatibility Complex,，主要组织相容性复合体的简称。,因与器官移,植排斥相关而得名，但主要的生理功能为递呈抗原。人的,MHC,称为,HLA,即,Human Leukocyte Antigen,，人白细胞抗原,生命科学导论,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,B,淋巴细胞,占淋巴细胞总数的,30%,左右。,参与获得性免疫应答，主要功能是合成抗体分子,。,有特异性识别抗原分子的受体,BCR,。,免疫系统的“导弹部队”,2,、淋巴细胞（,Lymphocytes,）,NK,细胞,细胞体积较大，胞浆中含有大的细胞颗粒，故又被称为大颗粒淋巴细胞。,具有直接杀伤被病毒感染的细胞或者肿瘤细胞的能力。,杀伤细胞手段同,CTL,相似：通过分泌穿孔素或者,FasL,杀伤靶细胞。,免疫系统的“化学武器部队”,生命科学导论,（一）、免疫细胞,粒细胞（,Granulocytes,）,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,单核细胞（,Monocytes,）,生命科学导论,（一）、免疫细胞,DC,是功能最强的专职抗原递呈细胞（,APC,）,DC,细胞表达高水平的,MHC,类分子，具有直接激活初始,T,细胞能力,参与免疫应答调控,3,、树突状细胞,Dendritic cells,DC),免疫系统的“高级侦察兵”,生命科学导论,（一）、免疫细胞,粒细胞（,Granulocytes,）,淋巴细胞（,Lymphocytes,）,树突细胞（,Dendritic Cells,，,DC,）,单核细胞（,Monocytes,）,生命科学导论,（一）、免疫细胞,4,、单核细胞与巨噬细胞,monocytes and macrophages,单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）。透射电镜显示其高尔基体发达、粒体丰富、胞浆颗粒明显（中）。扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）。,单核巨噬细胞有很强的变形运动和吞噬能力,单 核 巨 噬 细 胞,单核巨噬细胞的主要功能,吞噬消化作用,杀伤肿瘤细胞,加工递呈抗原,免疫系统的“肉搏兵”,生命科学导论,单核巨噬细胞,（,monocytes and macrophages,）,免疫系统“部队”组成,肉搏兵,（吞噬、消化）,导弹部队,（分泌抗体）,化学武器部队,（诱导调亡等）,肥大细胞、,树突细胞（,DC,）,侦查部队,（募集炎症细胞,抗原递呈）,野战部队,三军总司令,（启动适应性免疫反应）,中性粒细胞、,单核巨噬细胞,B,淋巴细胞,Tc,淋巴细胞、,NK,细胞,Th,淋巴细胞,民兵,（合成补体、分泌干扰素等）,肝细胞、表皮细胞等体细胞,生命科学导论,（二）、免疫器官,中枢免疫器官,胸腺（,Thymus),骨髓（,Bone marrow),外周免疫器官,淋巴结（,Lymph nodes),脾脏,(Spleen),生命科学导论,胸腺（,Thymus),是一个扁平的双叶器官，出现于胚胎发育的第,9,周，是发生最早的免疫器官,生命科学导论,胸腺的主要功能,T,细胞发育成熟的场所,阳性选择：赋予,T,细胞,MHC,限制性。,阴,性选择：保证,T,细胞对自身抗原不能够识别,免疫系统的“黄埔军校”,生命科学导论,骨髓,是免疫器官，也是造血器官,其内的造血干细胞是所有血细胞（包括免疫细胞）的共同祖先,是,B,细胞发育成熟的场所,骨髓基质细胞为干细胞和,B,细胞的发育提供微环境,免疫系统的“导弹部队训练营”,生命科学导论,脾脏,位于腹腔左上方，是体内最大的免疫器官,脾脏中的免疫细胞主要有,T,细胞（,35%,），,B,细胞（,55%,）和巨噬细胞（,10%,）,是血液的主要滤器，脾中的巨噬细胞能有效的直接清除病原体及衰老的红细胞,免疫系统的“全国总兵营”,生命科学导论,淋巴结,遍布全身，通过淋巴循环与血液相连，成熟的淋巴细胞在其间往复流动,淋巴结的主要功能是过滤淋巴液、捕捉外源性物质并且为,T,和,B,淋巴细胞的活化与应答提供微环境,免疫系统的“兵营”,生命科学导论,第一节：人类的免疫系统,一、免疫系统,的基本,组成,免疫细胞,免疫,器官,二、人体的免疫系统,人体的免疫系,统分类,1,、天然免疫系统,2,、获得性免疫系统,抗原与抗体,1,、抗体的结构,2,、抗体的生物学功能,3,、抗体的生成,免,疫应答的基本过程,生命科学导论,人体内的两道防线,天然免疫系统,INNATE IMMUNE SYSTEM,获得性免疫系统,ADAPTIVE IMMUNE SYSTEM,物理屏障,：,皮肤、粘膜,化学物质,：,干扰素、蛋白、补体,细胞,：,NK,细胞、吞噬细胞、嗜酸性细胞,特点：反应快，无记忆性,人体的免疫系统,生命科学导论,天然免疫细胞,干扰素抗病毒作用,病毒入侵后细胞产生干扰素，进而作用于同种细胞，,使之获得抗病毒能力,人体内的两道防线,天然免疫系统,INNATE IMMUNE SYSTEM,获得性免疫系统,ADAPTIVE IMMUNE SYSTEM,物理屏障,：,皮肤、粘膜,化学物质,：,干扰素、蛋白、补体,细胞,：,NK,细胞、吞噬细胞、嗜酸性细胞,免疫活性细胞,T,、,B,细胞,免疫活性分子,抗体,人体的免疫系统,特点：反应快，无记忆性,特点：,反应慢，有记忆性,获得性免疫应答的记忆效应,（一）抗原与抗体,抗原,（,Antigen,，,Ag,）是一类能被 识别并启动特异性免疫应答、并能与相应的特异性免疫应答产物（抗体和致敏淋巴细胞）在体内外发生特异性结合的物质。,抗体（,Antibody,，,Ab,）：是一类糖蛋白分子；体内由浆细胞产生；特异性的与抗原结合,T,、,B,淋巴细胞,Immune serum,Ag adsorbed serum,1,2,+,-,albumin,globulins,Mobility,Amount of protein,二、获得性免疫系统,生命科学导论,1,、抗体分子的基本结构,（一）、抗原与抗体,生命科学导论,抗体分子的类别,免疫球蛋白的重链可分为五种类型,链,IgA,链,IgG,链,IgD,链,IgE,链,IgM,免疫球蛋白的轻链可分为两种类型,型和,型,生命科学导论,2,、抗体分子的主要生物学功能,结合抗原，中和毒素（,V,区）,调理和吞噬,ADCC,（,Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,）,激活补体,抗原结合区,补体结合区,Fc,段,（一）、抗原与抗体,生命科学导论,结合抗原、中和毒素,中和反应,：抗体结合抗原，以便吞噬细胞吞噬,聚集反应,：抗体是双价的，可以使抗原聚集，以便吞噬。,沉淀反应,：抗体结合后，使可溶性抗原大分子沉淀，便于吞噬。,2,、抗体分子的主要生物学功能,生命科学导论,生命科学导论,2,、抗体分子的主要生物学功能,调理和吞噬,ADCC,生命科学导论,活化补体,补体是存在于血浆中的一类蛋白质，参与免疫反应。,活化补体：抗体结合在细菌细胞表面，,FC,段结合并活化一系列补体，活化了的补体分子会在细菌细胞膜上打个洞，使后者裂解并死亡。,2,、抗体分子的主要生物学功能,生命科学导论,生命科学导论,问题：抗体是如何生成的？,问题二：免疫细胞表面对付千变万化的抗原的受体又是从哪里来的呢？,问题一：免疫细胞如何识别千变万化的抗原？,回答：免疫细胞表面有结合抗原的受体,生命科学导论,抗体生成的理论,侧链学说（,Side chain theory,）,模板学说（,Template theory,）,克隆选择学说（,Clonal selection theory,）,生命科学导论,侧链学说,Paul Ehrlich,生命科学导论,模板学说：先有钥匙后有锁？,Ab,Ag,淋巴细胞最初并不是分别带有不同受体的，只有在它们与抗原分子接触之后，在,抗原分子的影响,下才分化出与抗原分子的抗原决定子互补的抗体,Frank Burnet 1900-1990,Nobel Prize 1960,体内早已准备好多种带有不同受体的淋巴细胞，当,一种抗原,侵入人体后，在无数种淋巴细胞中，只有表面本来就带有和这种抗原,互补的,受体的少数淋巴细胞能和抗原结合。一经结合，这种淋巴细胞就恢复了分裂的能力，连续分裂产生大量带有同样抗体的淋巴细胞群。,克隆选择学说,。,克隆选择学说,生命科学导论,IgG,分子由两条,H,链,和两条,L,链,共价结合而成。轻链包括,V,L,和,C,L,两个结构域，重链含有,1,个,V,H,和,3,个,C,H,结构域。,V,H,和,V,L,共同组成抗原结合部位。,Ig,分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。,抗体基因重排,抗体基因重排,编码抗体,L,链可变区的基因有三组,V,基因,400,种拷贝,J,基因,5,种拷贝,C,基因,2,种,C,这样，,L,链可变区的编码基因可能有的组合方式是：,400,5,2=4000,种,编码抗体,H,链可变区的基因有四组,V,基因,400,种,D,基因,5,种,J,基因,10,种,C,基因,8,种,这样，,H,链可变区的编码基因可能有的组合方式是：,400,5,10,8=160000,种,L,链和,H,链组合在一起，可能出现的组合方式：,4000,160000=6.4,10,8,种,再加上个体可能发生的突变，各种组合总数可达,10,9,-10,10,种,生命科学导论,外显子,1,内含子,RNA,转录本,mRNA,蛋白质多肽链,基因,1,基因,2,基因,3,基因,4,外显子,2,外显子,4,外显子,3,内含子,内含子,染色体,DNA,完整基因,基 因 的 结 构、转 录 与 翻 译,L V,H,C,1.,胚系基因,2.,基因重排,3.,重排基因,4.RNA,转录本,5.mRNA,剪切,6.,成熟,mRNA,7.Ig,前体多肽,V,1,V,2,V,3,Vn,D,1,D,2,D,3,Dn,J,1,J,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,1,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,C,C,C,V,2,D,2,J,3,J,4,C,C,V,2,D,2,J,3,C,C,V,2,D,2,J,3,C,C,J,4,J,4,V,2,D,2,J,3,C,V,2,D,2,J,3,C,L V,H,C,Ig,重 链 基 因 重 排,引自高晓明,医学免疫学基础,抗原识别和抗原递呈,免疫细胞活化、增殖和分化,免疫效应,免疫应答的基本过程,生命科学导论,生命科学导论,第二节：微生物与传染性疾病,第二节：微生物与传染性疾病,一、常见病原微生物,1,、细菌,2,、病毒,3,、消毒与灭菌,二、常见传染性疾病,1,、细菌传染病,2,、病毒传染病,生命科学导论,一、常见病原微生物,细菌,是一类个体微小（几微米）、结构简单的原核单细胞生物。根据其外形可分为球菌、杆菌和螺旋菌三类。,根据,Christian Gram,创立的细菌染色方法，可将细菌划分为革兰氏阳性菌（,G,+,）和革兰氏阴性菌（,G,-,）。,细菌的致病,性,通过在体内快速的生长繁殖直接造成机体细胞和组织的破,坏,。,分泌细菌毒素（,toxin,）,内毒素（,endotoxin,）,外毒素（,exotoxin,）,1,、细菌,生命科学导论,一、常见病原微生物,是,一类具有基因、复制、进化、并占据着一定的生态学地位的生物实体，是结构及其简单、性质十分特殊的一种生命形式。,病毒的分类,根据携带遗传物质不同：,DNA,病毒、,RNA,病毒和蛋白质病毒。,根据宿主不同：噬菌体、植物病毒和动物病毒。,2,、病毒,生命科学导论,病毒的复制,1,、吸附,2,、侵入,3,、脱壳,4,、病毒大分子的合成,5,、装配与释放,生命科学导论,一、常见病原微生物,消毒：指杀死物体上病原微生物的方法，芽胞或非病原微生物可能仍存活,。,2.5,%,的,碘酒,70,%-75%,的,乙醇,3,%,过氧化氢,灭菌,：用剧烈的物理、化学方法杀灭物体上所有的细菌（包括芽孢）的方法,。,高温,蒸汽灭菌,法,紫外线照射,电离辐射,3,、消毒与灭菌,生命科学导论,二、常见传染性疾病,(1),、细菌性痢疾,由痢疾杆菌引起的一种,急性肠道,传染病，简称菌痢,。,菌痢根据病程可分为急性及慢性菌痢两类,。,传染源：,病人,不洁净的水及食物（苍蝇）,手接触,预防,注意个人卫生，养成饭前、便后洗手的良好生活,习惯,注意饮食卫生，不喝生水，不食不洁瓜果，不吃变质,食物,1,、细菌性传染病,生命科学导论,二、常见传染性疾病,(2),、破伤风,破伤风是由破伤风杆菌经伤口感染的急性、中毒性疾病,。,感染条件,-,经伤口,感染；不洁净分娩,预防,伤口的应急处理,新生儿及产妇,破伤风疫苗,1,、细菌性传染病,生命科学导论,二、常见传染性疾病,(3),、结核,结核主要是由结核分歧杆菌感染,导致,的呼吸系统疾病,。,感染条件,-,经呼吸道传播（结核杆菌在干燥的土壤中可存活一周以上！）,预防,接种卡介苗,不随地吐痰,锻炼身体，多运动,早,发现、早治疗，力求彻底治愈,1,、细菌性传染病,生命科学导论,二、常见传染性疾病,(1),、病毒性肝炎,病毒性肝炎是一类由肝炎病毒引起的，以肝脏炎症等病变为主的全身性感染疾病。,分类,甲型,乙型,丙型,丁型,戊型,2,、病毒性传染病,慢性肝炎,二、常见传染性疾病,病原体：,甲型肝炎病毒（,HAV,），属微小,RNA,病毒,科,传播,途径：粪,-,口传播（毛蚶）,预防,饮食,卫生,疫苗,甲型肝炎,毛蚶,生命科学导论,二、常见传染性疾病,病原体：,乙肝病毒（,HBV,），它是一种,DNA,病毒,传播,途径,血液传播（输血、母婴、性）,破损的皮肤黏膜传播（如纹身，扎耳钉）,未,发现经由蚊虫叮咬传播，也不经消化道、呼吸传播。,检查,-,乙肝五项,检查,乙,型肝炎,表面,抗原,HBsAg,表面,抗体,HBsAb,E,抗原,HBeAg,E,抗体,HBeAb,核心,抗体,HBc,生命科学导论,二、常见传染性疾病,由,埃,博拉病毒引起之人类及其他灵长类动物的传染性,疾病，是,当今世界上最致命的,病毒性出血热。,埃博拉,病毒,是一种丝状,RNA,病毒。,主要是通过病人的血液、唾液、汗水和分泌物等途径传播，人类有史以来所知道的最可怕的病毒之一。,病毒潜伏期可达,2,至,21,天。,预防措施,控制疫情,疫苗,（,2,）、埃博拉出血热（,EBHF,）,二、常见传染性疾病,主要危害：,夺取,营养,机械性损伤,毒性,作用,致变态反应,常见疾病,疟疾,血吸虫病,蛔虫病,预防,消灭传染源（按蚊、钉螺等）,主意饮食卫生及环境卫生,主意防护、出现病情及早就医,3,、寄生虫病,生命科学导论,生命科学导论,谢谢！,