基因与发育79课件.ppt
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- 基因 发育 79 课件
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1、Chapter 9 Chapter 9 基因与发育基因与发育9.19.1免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达免疫(免疫(ImmuneImmune)的定义)的定义 是机体识别“自身”与“非己”抗原,对自身抗原形成天然免疫耐受,对“非己”抗原产生排斥作用的一种生理功能。正常情况下,这种生理功能对机体有益,可产生抗感染、抗肿瘤等维持机体生理平衡和稳定的免疫保护作用。在一定条件下,当免疫功能失调时,也会对机体产生有害的反应和结果,如引发超敏反应、自身免疫病和肿瘤等。免疫系统是由免疫组织和器官、免疫细胞及免疫活性分子等组成。免疫细胞对病原体或肿瘤细胞的适当应答,使之清除。免疫
2、应答过高或过低,均为异常。免免 疫疫 的的 功功 能能免疫功能是免疫系统在识别和清除是免疫系统在识别和清除“非己非己”抗原的过抗原的过程中所产生的各种生物学作用的总称。主要包括:程中所产生的各种生物学作用的总称。主要包括:1.1.免疫防御(免疫防御(Immunological defence)Immunological defence):是机体排斥外来抗原性异物的一种免疫保护是机体排斥外来抗原性异物的一种免疫保护功能。正常时可产生抗感染免疫的作用,防御功能过功能。正常时可产生抗感染免疫的作用,防御功能过强会产生超敏反应,过弱则产生免疫缺陷(后两种情强会产生超敏反应,过弱则产生免疫缺陷(后两种情
3、况均属异常反应)。况均属异常反应)。2、免疫自稳:是机体免疫系统维持内环境相对稳定的一种生理功能。正常时:机体可及时清除体内损伤、衰老、变性的血细胞和抗原抗体复合物,而对自身成份保持免疫耐受;异常时:发生生理功能紊乱、自身免疫病等3、免疫监视:是机体免疫系统及时识别、清除体内突变、畸变和病毒干扰细胞的一种生理保护作用。丧失:机体突变细胞失控,有可能导致肿瘤发生;或出现病毒的持续感染。免免 疫疫 器器 官官免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成机体的免疫系统。免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成机体的免疫系统。该系统具有识别和排除抗原性异物、维持机体内环境该系统具有识别和排除抗原性异物、维持机体内环境稳定
4、和生理平衡的功能,是执行体液和细胞免疫的物稳定和生理平衡的功能,是执行体液和细胞免疫的物质基础。质基础。免疫器官中枢免疫器官外周免疫器官骨髓:胸腺:淋巴结:脾:粘膜相关淋巴组织:所有血细胞产生和除T细胞外的所有血细胞发育成熟的场所T细胞发育成熟的场所过滤淋巴液,具有免疫活性的T、B细胞移居和接受抗原刺激后发生免疫应答的重要场所最大的淋巴器官,具造血、贮血和过滤作用,也是成熟T、B细胞移居和抗原刺激后发生免疫应答的重要场所。9.1.19.1.1脊椎动物免疫系统及其组成脊椎动物免疫系统及其组成胸腺的结构免免 疫疫 细细 胞胞指所有参加免疫应答或与免疫应答有关的细胞及指所有参加免疫应答或与免疫应答有
5、关的细胞及其前体细胞。包括造血干细胞、淋巴细胞、单核其前体细胞。包括造血干细胞、淋巴细胞、单核吞噬细胞及其它抗原呈递细胞、粒细胞、红细胞吞噬细胞及其它抗原呈递细胞、粒细胞、红细胞和肥大细胞等。和肥大细胞等。免免疫疫细细胞胞造血干细胞淋巴细胞淋巴细胞*单核吞噬细胞单核吞噬细胞*其它免疫细胞T细胞*B细胞*第三群淋巴细胞表面标志*功能*表面标志*表面标志*T细胞亚群*表面抗原*表面受体*CD4+T细胞*CD8+T细胞*表面抗原*表面受体*NK细胞*LAK细胞*一、造一、造 血血 干干 细细 胞胞(Hemopoietic stem cell,HSC)Hemopoietic stem cell,HSC
6、)HSCHSC是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。HSCHSC具有自我分化和增殖的特点,是各种血细胞的共同祖具有自我分化和增殖的特点,是各种血细胞的共同祖先,也称多能干细胞(先,也称多能干细胞(Pluripotent stem cell,PSC)Pluripotent stem cell,PSC),其表面标志为其表面标志为CD34CD34+/CD38/CD38-。分化的不对称性:部分细胞保持分化的不对称性:部分细胞保持PSCPSC特点不分化,部分细特点不分化,部分细胞分化成表面标志为胞分化成表面标志为CD34CD34+/CD38/CD38+的定向干细胞。
7、的定向干细胞。定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下,增殖分化定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下,增殖分化为成熟的子代细胞。为成熟的子代细胞。二、淋巴细胞(二、淋巴细胞(LymphocyteLymphocyte)淋巴细胞来源于淋巴样干细胞,是一个复杂淋巴细胞来源于淋巴样干细胞,是一个复杂不均一的细胞群体,分为许多形态相似而功不均一的细胞群体,分为许多形态相似而功能不同的亚群。能不同的亚群。包括包括T T、B B和第三群淋巴细胞三种,后者又包和第三群淋巴细胞三种,后者又包括括NKNK、K K和和LAKLAK细胞等。细胞等。淋巴细胞在机体免疫应答中起核心作用。淋巴细胞在机体免疫应答中起核心作用
8、。(一)、(一)、B B 淋淋 巴巴 细细 胞胞1 1、B B细胞在骨髓中的分化和发育细胞在骨髓中的分化和发育始祖B细胞前B细胞不成熟B细胞成熟B细胞来于骨髓淋巴样干细胞,无smIg表达,CD19+无smIg表达,但胞浆中出现链,同时有MHC-II表达,CD19+、20+膜表面出现单体IgM,开始表达CD21,CD19、20、MHC-II类分子表达量增多表达smIgM、smIgD、IgGFc-R、C3bR、丝裂原受体及CD19、20、21等无免疫应答功能smIgM同自身抗原结合可产生抑制信号,导致自身反应性B细胞处于无功能抑制状态,产生自身耐受具有接受抗原的刺激并发生增殖分化的能力,是抗体产生
9、的源泉细胞;其中部分可成为记忆性B细胞2 2、B B细胞的表面标志细胞的表面标志1)1)表表 面面 抗抗 原原 B B细胞可高效表达细胞可高效表达HLA-I/IIHLA-I/II类抗原,其中类抗原,其中IIII类抗原对类抗原对B B细胞的活化意义重大。细胞的活化意义重大。主要包括:主要包括:CD19/CD20CD19/CD20CD21CD21CD40CD40CD79CD79CD80CD80分分布布前前B B、不成熟、不成熟、成熟成熟B B细胞细胞成熟成熟B B细胞细胞成熟成熟B B细胞细胞成熟成熟B B细胞细胞成熟成熟B B细胞细胞功功能能调节调节B B细胞发细胞发育、活化、育、活化、分化分化
10、是是C3d/C3d/EBEB病毒病毒的受体的受体共刺激分子共刺激分子受体,配体受体,配体为为T T细胞表细胞表面的面的CD40LCD40L两条链形成两条链形成的异二聚体,的异二聚体,介导介导BCRBCR的的信号传递信号传递共刺激分子共刺激分子受体,配体受体,配体是是T T细胞表细胞表面的面的CD28CD28分分子子2)2)表表 面面 受受 体体 是镶嵌于是镶嵌于B B细胞膜中的免疫球蛋白细胞膜中的免疫球蛋白分子,又称膜表面免疫球蛋白(分子,又称膜表面免疫球蛋白(smIgsmIg),可以同),可以同游离或与游离或与MHCMHC抗原肽复合物中的抗原结合。与抗抗原肽复合物中的抗原结合。与抗原结合后产
11、生的信号,通过与之呈非共价键结合原结合后产生的信号,通过与之呈非共价键结合的的IgIg/Ig/Ig 异二聚体分子进行传递,从而使异二聚体分子进行传递,从而使B B细胞细胞活化。活化。也叫也叫FcFc 受体,可与受体,可与IgGIgG结合的抗原结结合的抗原结合,有利于合,有利于B B细胞对抗原的捕获和结合,对细胞对抗原的捕获和结合,对B B细胞细胞的活化、增殖与分化产生调节作用。的活化、增殖与分化产生调节作用。FcFc R R可表达于多种细胞表面并发挥多可表达于多种细胞表面并发挥多种功能,如吞噬细胞表面:调理作用;种功能,如吞噬细胞表面:调理作用;NKNK细胞:细胞:ADCCADCC作用作用3.
12、B 细胞的功能细胞的功能 B-1细胞出现在个体发育过程中的早期,主要在胚胎的干组织、视网膜中发育,少部分在胚胎出生前的骨髓中发育。在成年人(或动物)骨髓中细胞谱系中不存在B-1亚群,仅有B-2亚群。产生抗体的主要细胞,也是专职的抗原递呈细胞,可有效摄取、加工和递呈可溶性抗原;分泌多种细胞因子参与机体的免疫调节;活化后可合成各种类型的Ig,参与体液免疫。(二)(二)T T 淋淋 巴巴 细细 胞胞T T淋巴细胞是来自胚肝或骨髓的始祖淋巴细胞是来自胚肝或骨髓的始祖T T细胞,细胞,在胸腺内微环境作用下分化发育成熟的淋巴在胸腺内微环境作用下分化发育成熟的淋巴细胞,又称胸腺依赖的淋巴细胞(细胞,又称胸腺
13、依赖的淋巴细胞(thymus thymus dependent lymphocytedependent lymphocyte),简称),简称T T细胞。细胞。T T细胞的分化发育、表面标志和细胞的分化发育、表面标志和T T细胞亚群细胞亚群1 1、T T细胞在胸腺内的分化和发育细胞在胸腺内的分化和发育主要包括早期发育、阳性选择和阴性选择三个阶主要包括早期发育、阳性选择和阴性选择三个阶段:段:早期早期T T细胞发育:细胞发育:表型为表型为TCRTCR-、CD2CD2-、CD3CD3-、CD4CD4-、CD8CD8-的的始祖始祖T T细胞(双阴性细胞),在胸腺皮质区微环细胞(双阴性细胞),在胸腺皮质
14、区微环境作用下,成为表型是境作用下,成为表型是TCRTCR+、CD2CD2+、CD3CD3+、CD4CD4-、CD8CD8-的始祖的始祖T T细胞,后者进一步增殖分化后成为细胞,后者进一步增殖分化后成为TCRTCR+、CD2CD2+、CD3CD3+、CD4CD4+、CD8CD8+的前的前T T细胞(双阳细胞(双阳性细胞)。性细胞)。阳性选择阶段(发生在深皮质区):阳性选择阶段(发生在深皮质区):双阳性细胞表面的双阳性细胞表面的CD4CD4和和CD8CD8分子与胸腺皮分子与胸腺皮质上皮细胞表面的质上皮细胞表面的MHC-IIMHC-II类或类或MHC-IMHC-I类分子发生有类分子发生有效结合时,
15、该细胞就被选择而继续发育分化为具有效结合时,该细胞就被选择而继续发育分化为具有TCRTCR的的CD4CD4+或或CD8CD8+的单阳性细胞,而未能结合的双阳的单阳性细胞,而未能结合的双阳性细胞,则发生凋亡而被清除。性细胞,则发生凋亡而被清除。通过阳性选择,可使表型为TCR+、CD2+、CD3+、CD4+或TCR+、CD2+、CD3+、CD8+的单阳性细胞获得识别抗原肽MHC-II类分子或I类分子复合物的能力,这也是T细胞作用受MHC限制的原因。阴性选择阶段(发生在皮髓交界处):阴性选择阶段(发生在皮髓交界处):单阳性细胞与胸腺皮髓交界处的巨噬细单阳性细胞与胸腺皮髓交界处的巨噬细胞和树突状细胞表
16、达的胞和树突状细胞表达的MHC-IIMHC-II类或类或MHC-IMHC-I类分子类分子自身抗原肽复合物发生有效结合时,该细胞就自身抗原肽复合物发生有效结合时,该细胞就发生自身耐受而停止发育,表现为对该种自身抗发生自身耐受而停止发育,表现为对该种自身抗原的反应性原的反应性T T细胞克隆清除,或虽然克隆存在但细胞克隆清除,或虽然克隆存在但功能丧失的功能丧失的T T细胞(细胞(T T细胞克隆无能)。细胞克隆无能)。通常只有那些未与巨噬细胞或树突状细胞表面自身抗原肽-MHC-I/II类分子复合物结合的单阳性细胞才能继续分化发育为具有识别非己抗原能力的T细胞,该过程叫T细胞的阴性选择过程。2 2、T
17、T细胞的表面标志细胞的表面标志 淋巴细胞在光学显微镜下观察,是不能进行区分淋巴细胞在光学显微镜下观察,是不能进行区分的,只能借助相应的特异性抗体或配体分子,通过鉴别细的,只能借助相应的特异性抗体或配体分子,通过鉴别细胞表面的分子来区分。胞表面的分子来区分。通常用抗体鉴定的细胞表面分子,简称为表面抗通常用抗体鉴定的细胞表面分子,简称为表面抗原;用配体分子鉴定的表面分子称为表面受体。原;用配体分子鉴定的表面分子称为表面受体。需要明确的是,细胞表面的分子名称,只是人们需要明确的是,细胞表面的分子名称,只是人们借助不通的手段鉴定后而起的名字,同一分子有时被称作借助不通的手段鉴定后而起的名字,同一分子有
18、时被称作表面抗原,有时又被称为表面受体,皆因鉴定的手段不同表面抗原,有时又被称为表面受体,皆因鉴定的手段不同而不同。而不同。1)T1)T细胞的表面抗原细胞的表面抗原 静息的外周静息的外周T T细胞只表达细胞只表达HLA-IHLA-I类抗原,某类抗原,某些活些活 化的化的T T细胞可同时表达细胞可同时表达HLA-I/IIHLA-I/II类抗原。类抗原。这类抗原对这类抗原对T T细胞的活化和产生免疫效应作用重细胞的活化和产生免疫效应作用重要。要。也叫分化群抗原(也叫分化群抗原(CDCD抗原、抗原、CDCD分子),分子),是包括是包括WBCWBC、淋巴细胞、血管内皮细胞等多种细、淋巴细胞、血管内皮细
19、胞等多种细胞在分化发育的不同阶段,在细胞表面所表达的胞在分化发育的不同阶段,在细胞表面所表达的蛋白质分子,常借助不同的单克隆抗体来进行鉴蛋白质分子,常借助不同的单克隆抗体来进行鉴定。定。CDCD抗原的检测对于研究各种免疫抗原的检测对于研究各种免疫细胞的分化和亚群的确定有重要意义。目前由国细胞的分化和亚群的确定有重要意义。目前由国际委员会统一命名际委员会统一命名几种主要的几种主要的CDCD抗原:抗原:A.CD3A.CD3分子:存在于外周成熟和部分未成熟的分子:存在于外周成熟和部分未成熟的T T细细胞表面,与胞表面,与TCRTCR呈非共价键结合成呈非共价键结合成TCR-CD3TCR-CD3分子分子
20、复合物,参与复合物,参与TCRTCR的信号传递。的信号传递。B.CD4B.CD4和和CD8CD8分子:外周分子:外周T T细胞表面只表达其中的一细胞表面只表达其中的一种并籍此进行分类,它们分别是种并籍此进行分类,它们分别是MHC-II/IMHC-II/I类分类分子的受体,与之结合后可加强和稳定子的受体,与之结合后可加强和稳定TCRTCR与与APCAPC或其它靶细胞表面非己抗原或其它靶细胞表面非己抗原MHCMHC分子复合物的分子复合物的结合,并有助于激活信号的传递。结合,并有助于激活信号的传递。C.CD2C.CD2分子:也叫分子:也叫E E受体、受体、LFA-2LFA-2、共刺激分子受体等,存在
21、、共刺激分子受体等,存在于外周于外周T T细胞和胸腺细胞的表面,是一种黏附分子,可与细胞和胸腺细胞的表面,是一种黏附分子,可与APCAPC或靶细胞表面的配体分子或靶细胞表面的配体分子LFA-3(CD58)LFA-3(CD58)结合,可促进结合,可促进和加强和加强T T细胞与细胞与APCAPC的结合和相互作用,并由此产生协同的结合和相互作用,并由此产生协同刺激信号,诱导刺激信号,诱导T T细胞活化。细胞活化。D.CD11D.CD11分子:也叫分子:也叫LFA-1,LFA-1,可同可同APCAPC表面的表面的ICAM-1ICAM-1分子结合,分子结合,产生的共刺激信号参与产生的共刺激信号参与T T
22、细胞的活化。细胞的活化。E.CD28E.CD28分子:是分子:是T T细胞表面的又一种重要的共刺激分子受体,细胞表面的又一种重要的共刺激分子受体,配体是配体是APCAPC表面的表面的B7(CD80)B7(CD80)分子,参与分子,参与T T细胞活化。细胞活化。2)T2)T细胞的表面受体细胞的表面受体 是是T T细胞表面能特异性识别和结合抗原的结细胞表面能特异性识别和结合抗原的结构,简称构,简称TCRTCR。由。由、(95%)95%)或或、(5%)5%)两条亚基通过非两条亚基通过非共价键结合形成异二聚体,存在于共价键结合形成异二聚体,存在于T T细胞表面。其跨膜区细胞表面。其跨膜区近胞浆部分通过
23、非共价键,再与近胞浆部分通过非共价键,再与CD3CD3分子形成三聚体。功分子形成三聚体。功能上,能上,TCRTCR负责识别负责识别APCAPC或靶细胞表面的抗原肽或靶细胞表面的抗原肽MHCMHC分子分子复合物,所产生的信号由复合物,所产生的信号由CD3CD3分子进行传递,这是分子进行传递,这是T T细胞活细胞活化的第一信号。化的第一信号。TCRTCR不能直接识别和结合游离的可溶性抗原,不能直接识别和结合游离的可溶性抗原,只能识别只能识别APCAPC加工处理后表达于加工处理后表达于APCAPC表面的与表面的与MHCMHC分子结合分子结合的抗原分子,从而有别于的抗原分子,从而有别于B B细胞对抗原
24、的识别。细胞对抗原的识别。是人类是人类T T细胞表面特有的标志,借助细胞表面特有的标志,借助该受体同绵羊红细胞结合形成的玫瑰花样花环该受体同绵羊红细胞结合形成的玫瑰花样花环(E E花环)可判定外周花环)可判定外周T T细胞的数量,间接反应细胞的数量,间接反应机体的免疫机能(正常机体的免疫机能(正常606080%80%)。)。主要指能非特异性刺激多克隆主要指能非特异性刺激多克隆T T、B B细胞增殖分化的物质,包括细胞增殖分化的物质,包括PHAPHA、Con-ACon-A、PWMPWM、LPSLPS、SPASPA等。其中能刺激等。其中能刺激T T细胞增殖的丝裂原细胞增殖的丝裂原有有PHAPHA、
25、Con-ACon-A和和PWMPWM(也可刺激(也可刺激B B细胞增殖)等。细胞增殖)等。借助丝裂原刺激淋巴细胞增殖的特性借助丝裂原刺激淋巴细胞增殖的特性建立的淋转实验,可间接反应建立的淋转实验,可间接反应T T细胞的免疫机细胞的免疫机能(正常能(正常60%80%)60%80%)。白细胞介素(白细胞介素(interleukins)interleukins)是免是免疫细胞和非免疫细胞产生的一类能够介导白细胞疫细胞和非免疫细胞产生的一类能够介导白细胞和其它细胞间相互作用的细胞因子。和其它细胞间相互作用的细胞因子。外周外周T T细胞在活化、增殖、发育的不细胞在活化、增殖、发育的不同阶段可表达一系列不
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