微生物思维导图

下图汇总了微生物学免疫学部分知识，包括抗原、抗体、抗原抗体反应、免疫检测技术、感染、非特异性免疫、特异性免疫、单克隆抗体。

微生物学——免疫学

• 抗原
  • 抗原
    • 概念：能与抗体上的独特性受体结合，进而诱导该淋巴细胞发生免疫应答，并与相应抗体在体外发生特异性结合反应的一类物质
    • 抗原性
      • 概念：完全抗原所具有，包括免疫原性和反应原性
        • 免疫原性（抗原性）：具有刺激机体产生免疫应答能力的特性
        • 反应原性（免疫反应性）具有与免疫应答的产物发生相互反应的的特性
      • 分类
        • 完全抗原：具有免疫原性和反应原性的物质
        • 不完全抗原（半抗原）：只具有反应原性不具有免疫原性的物质
          • 简单半抗原（阻抑半抗原）：分子量小，无免疫原性和反应原性，只有一个抗原决定簇（中和相应抗体，阻止抗体与相应完全抗原和复合半抗原发生反应）
          • 复合半抗原：分子量大，有多个抗原决定簇，能与相应抗体发生沉淀反应
    • 免疫原
      • 概念：使具有免疫应答的机体发生免疫应答的物质（抗原物质是免疫原，半抗体不是）
      • 影响因素
        • 分子量，分子量越大，分子结构越复杂其免疫原性越强
        • 免疫动物的遗传因素
        • 异物性（异质性）：非动物性抗原、异种动物抗原、同种动物抗原、自体抗原
  • 抗原决定簇（抗原表位）
    • 概念：是位于抗原分子表面或其他部位具有一定组成和结构的特殊化学基团，能与淋巴细胞上的受体和相应抗体分子结合，是免疫原引起机体特异性免疫应答反应及免疫原与抗体特异性反应的基本构成单位
    • 决定抗原特异性，即抗原与抗体发生特异结合的能力
    • 分类
      • 来源
        • 天然抗原——组织抗原、细菌抗原、病毒抗原等
        • 人工合成抗原：人工化学改造后的抗原
        • 合成抗原：化学合成的具有抗原性质的分子
      • 抗原与机体的亲缘关系：异种抗原、同种异型抗原和自身抗原
      • 化学性质：蛋白质抗原、多糖抗原、脂抗原和核酸抗原
      • 刺激是否需细胞辅助：胸腺依赖性抗原和非胸腺依赖性抗原
  • 菌体抗原
    • 菌体抗原：不同的蛋白质、多糖和脂类组成的复合抗原，有鞭毛的细菌失去鞭毛后不形成云雾状菌落，叫O抗原
    • 鞭毛抗原：可形成云雾状菌落，H菌落
    • 表面抗原：包围在细菌菌体抗原外表的抗原，可干扰菌体抗原与相应抗体的结合（肺炎球菌荚膜抗原、大肠K抗原，伤寒杆菌Vi抗原）
• 抗体
  • 概述
    • 定义：机体在抗原物质的刺激下形成的能与抗原特异性结合的活性球蛋白，由细胞合成并分泌（又称免疫球蛋白Ig）
    • 存在：动物血清、淋巴液、组织液和其他外液中➡️体液免疫
    • other：亲细胞性抗体——IgG、IgE，成熟淋巴细胞表面有膜表面免疫球蛋白
  • 基本结构和分类
    • 人体血清分5类Ig G、A、M、D、E，G是免疫球蛋白主要组成成分，约占血清蛋白质的15%左右
    • 重链和轻链
    • 可变区和恒定区
      • 可变区V：靠近N端约110个氨基酸序列变化很大 重链占1/4，轻链占1/2
      • 恒定区C：靠近C端的其余氨基酸序列相对稳定 重链占3/4，轻链1/2
    • 铰链区：富含脯氨酸，易伸展弯曲和被蛋白酶水解
    • 免疫球蛋白功能区：由免疫球蛋白肽链折叠而形成的球形结构
    • 免疫球蛋白水解片段
      • 重链与轻链——二硫键：巯基试剂
      • 铰链区——脯氨酸：蛋白酶
      • 铰链区2条重链间近N端二硫键——木瓜蛋白酶
        • 2个抗体结合片段Fab：单价抗体，能与抗原结合但不形成凝集反应或沉淀反应
        • 1个可接结晶片段Fc：相当于lg的CH2和CH3功能区，无抗原结合活性，是抗体分子与效应分子和细胞相互作用的部位（ig同种型的抗原性主要存在于Fc端）
      • 铰链区近C端二硫键——胃蛋白酶
        • 1个大片段F(ab)’2:抗体分子两个臂仍被二硫键连接，所以是双价，与抗原结合发生凝集反应和沉淀反应
        • 多条小分子多肽：Fc裂解而来，无生物活性
    • 生物工程抗体酶
      • 抗体的化学修饰：双功能交联剂将同位素、酶等连接在抗体Fc片段上，交联后的抗体与抗原结合活性不变（诊断试剂/药物定向载体）
      • 抗体基因文库：随机组合不同重链和轻链基因，克隆到表达载体中导入大肠杆菌
      • 抗体基因的改造：来源不同抗体基因重组——嵌合鼠抗体：鼠源抗体+人源抗体（提高对人体亲和性并弱化免疫原性）
      • 催化性抗体或抗体酶
  • 生理功能
    • 识别并特异性结合抗原
      • 由免疫球蛋白V区空间构型决定
      • 单体2个抗原表面双价（GDE）、二聚体4四价（A）、五聚体5五价
    • 激活补体
      • 补体：动物血清中具有类似酶活性的一组蛋白质，具有潜在的免疫活性，激活后可表现出一系列的免疫生物活性，能协同其他免疫物质杀死靶细胞和加强细胞的免疫功能
      • M、G与抗原结合后通过经典途径激活补体，A和G4的凝聚形式通过旁路激活补体
    • 结合细胞表面的Fc受体
      • G、A的与中性粒细胞、巨噬细胞上的受体结合，增强吞噬细胞的吞噬作用
      • 表达Fc受体的细胞通过识别抗体的Fc段直接杀害被抗体包被的靶细胞（细胞毒性作用ADCC）
      • E的Fc段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力受体结合，促细胞合成和释放生物活性物质引起介导型超敏反应
      • lg可通过胎盘达到胎儿血液中，使新生儿自然被动免疫
  • 机体产生抗体的一般规律
    • 初次应答：初次使用适量抗原免疫动物时，需经过一定的潜伏期才能检出低效价的以Ig M为主的抗体的现象
    • 再次应答：在初次应答后机体抗体下降时再次注射该抗原进行免疫，潜伏期明显缩短、效价增加，维持时间长，此时产生的抗体以Ig G为主
  • 产生细胞
    • 巨噬细胞、T细胞和B细胞联合作用的结果
    • 免疫细胞（均源于多能造血干细胞）
      • 固有免疫功能细胞：吞噬细胞、NK细胞、B1-B细胞
      • 适应性免疫功能：T和B淋巴细胞
  • 抗体形成的机制
    • 1、在能产生抗体的高等动物体内存在着大量具有不同受体的免疫细胞克隆，其产生抗体的能力决定于其固有的已有基因
    • 2、某特定抗原一进入机体就可与相应淋巴细胞上的受体发生特异性结合，从许多克隆中选择出与其项对应的克隆，使其得到活化和分化，最后成为浆细胞和暂停分化的免疫记忆细胞
    • 3、某克隆接触相应抗原后将其消除，机体以后不再对该抗原产生免疫应答，产生免疫耐受性
    • 4、紧急克隆可以复活或突变，从而成为能与自身成分起反应的克隆
• 抗原抗体反应
  • 规律和特点
    • 特异性：一种抗原只能和由它刺激产生的抗体相结合，不能跟与它无关的抗体发生反应（决定于抗原决定簇基于抗体可变的化学组成和空间立体构型）
    • 按比性：抗原多价，抗体二价，两者比例合适时抗原抗体才能结合得最充分，形成最多抗原抗体复合物，反应最明显，结果出现最快（等价带）；抗体过量（前带）；抗原过程（后带）
    • 可逆性
      • 解离取决于：1⃣️抗体对相应抗原的亲和力2⃣️环境因素对复合物的影响
    • 分阶段反应
      • 第一阶段 抗原和抗体发生特异性结合的阶段，速度快、不出现可见反应
      • 第二阶段 可见反应阶段 凝集、沉淀、溶解、补体结合，速度慢
    • 敏感性：可用于定性、检查极微量的抗原抗体
  • 影响因素
    • 电解质
      • 降低抗原抗体结合物的表面电荷，从而促使起沉淀或凝聚 NaCl0.15mol/L 补体实验or溶血反应加铜和镁离子加强补体活性
    • ph
      • 一般最适6-8，ph接近等电点（5-5.5）导致抗原抗体非特异性沉淀，2-3时使结合物解离
    • 温度
      • 低温沉淀反应速度慢但结合完全，沉淀物也多。补体结合反应在低温时结合较敏感，最适温度37
    • 震荡
      • 适当加速反应，强烈解离
    • 杂质
  • 反应类型
    • 凝集反应
      • 颗粒性抗原与相应抗体相遇后，在电解质参与下出现肉眼可见凝集物的现象（凝集原：反应中的抗原；凝集素：抗体）
      • 类型
        • 直接凝集反应：颗粒性抗原与凝集素直接结合所出现的凝集现象
        • 间接凝集反应：可溶性抗原吸附于与免疫无关的小颗粒表面，抗体直接与颗粒结合，适宜条件下发生凝集反应
    • 沉淀反应
      • 可溶性抗原如蛋白质、多糖、类脂溶液、血清等与相应抗体在一定条件下出现沉淀的现象（沉淀原和沉淀素）
      • 需要先稀释抗原获得产生沉淀反应的的最适抗原和抗体比例分为环状沉淀反应和絮状沉淀反应
    • 中和反应
      • 抗体使相应抗原的毒性或传染性丧失的反应（广义而言中和激素和酶活性也包括）
      • 基本过程：先将抗血清与病毒混合，经适当时间作用后，接种于宿主系统（鸡胚、动物或细胞培养物）检测混合液中病毒的感染力。最后根据产生的保护效果的差异，判断该病毒是否已被中和，算出中和的程度代表中和抗体的效价
  • 补体参与的反应
    • 补体作用：非特异性免疫的重要体液因素，激活后起杀菌溶菌作用，补助和加强吞噬细胞和抗原等防御作用。被抗原抗体复合物激活并结合，不能与单独的抗原or抗体结合
    • 补体参与的检测技术基本原理
      • 抗体分子的Fc段存在补体受体，抗体没有跟抗原结合时，抗体分子Fab段向后卷曲掩盖补体受体，不能结合补体；当抗原抗体结合后，抗体的两个Fab段向前伸展，暴露Fc片段上的补体受体，补体与之结合并活化，引起一系列免疫反应
    • 反应类型
      • 溶菌反应
        • 某些G+与相应抗体结合后，在适量电解质存在条件下形成抗原抗体复合物，如加入补体则出现细菌溶解现象
      • 溶血现象
        • 红细胞与相应抗体特异性结合后，在足量补体存在条件下可出现红细胞溶解现象
      • 补体结合反应
        • 在补体参与下，以绵羊红细胞和溶血素为指示系统的抗原抗体反应（补体结合实验的原理是根据补体是否被结合说明待检系统中抗原抗体是否结合，补体是否被结合通过指示系统来判断）
• 免疫检测技术
  • 检测方法和技术
    • 酶免疫分析法
      • 酶标记技术：将抗原抗体特异性反应与酶的催化作用有机结合的技术 酶联免疫吸附试验ELISA
    • 荧光抗体技术
      • 荧光物质能与抗原or抗体结合又不影响它们的活性，作为蛋白质标记
      • 荧光物质要求：有与蛋白质分子形成稳定共价键的化学基团又不形成有害物质；荧光效率高、使用量少；结合物一般条件下稳定且不影响免疫活性；结合物的荧光必须与组织的自发荧光有良好反衬；结合程序简单
    • 放射免疫技术
      • 将放射性同位素测定的高度敏感性、精确性和抗原抗体反应的特异性相结合的体外测定超微量物质的新技术
  • 应用
    • 免疫疾病诊断、动植物生理活动研究、物种及微生物鉴定、动物植物性状的免疫标记、免疫增强药物和疫苗的研究、发病机理研究、分子生物学研究
• 感染
  • 概念
    • 传染：当外援或内援的少量寄生物突破其宿主的“三道防线”，在一定部位生长繁殖，并引起一系列病理生理反应的过程
    • 传染病：由传染性致病因子所引起的一种复杂而具有一定表现形式的病理状态
  • 决定传染结局的三个因素
    • 病原菌
      • 致病菌的毒力（侵袭力：吸附和侵入能力、繁殖和扩散能力、对宿主防御机制的免疫力；毒素：内毒素、外毒素和类毒素）侵入数量和侵入途径
    • 宿主的免疫能力
      • 免疫：机体识别和排除抗原性异物的一种保护性能，在正常条件下对机体有利，异常条件下有害。免疫功能包括免疫防御、免疫稳定和免疫监视
    • 环境因素
  • 传染的可能结果
    • 隐形传染
    • 带菌状态：双方均有一定优势，但病原菌仅被限制在某一区域无法大量繁殖，两者长期相持
    • 显性传染
      • 按发病部位分局部感染和全身感染；按性质和严重性分毒血症、菌血症、败血症和脓毒血症
• 非特异性免疫
  • 概念：生物进化过程中形成的、天生就有并相对稳定，无特殊针对性的对病原菌的天然抵抗力
  • 内容
    • 生理屏障：皮肤和黏膜；屏障结构（血脑屏障和血胎屏障）
    • 细胞因素
      • 吞噬细胞
        • 存在于体液、血液和细胞中，能作变形虫运动，能识别、吞噬、杀死和消化病原微生物及其产物等异常抗体的细胞
        • 类型
          • 吞噬细胞：包括巨噬细胞和单核细胞。功能有：吞噬作用、抗癌作用、参与免疫应答、分泌可溶性活性物质
          • 小吞噬细胞：嗜酸、中、碱性粒细胞。嗜中作用：趋化作用、调理作用、吞入作用
      • NK细胞：可释放穿孔素、颗粒酶和肿瘤坏死因子
    • 体液因素
      • 补体系统
      • 干扰素
• 特异性免疫
  • 概述
    • 概念；只针对一种病原体，一般是在微生物等抗原物质刺激后形成，并能与该抗原起特异性反应
    • 特点：后天接触相应抗原获得；具有物种特异性和个体特异性；包括体液免疫和细胞免疫
    • 获得方式：自动获得、被动获得
  • 免疫系统
    • 免疫器官
      • 外周免疫器官：淋巴结、脾脏、黏膜相关淋巴系统
      • 中枢免疫器官：骨髓、胸腺、法氏囊
    • 免疫细胞
      • 区分免疫细胞和免疫活性细胞、T和B细胞
    • 免疫因子
      • 膜表面免疫分子：表面抗原受体、MHC、白细胞分化抗原和粘附因子；体液免疫分子：抗体、补体和细胞因子
• 单克隆抗体
  • 概念：由单个B细胞增殖所产生的抗体，遗传背景完全一致，抗体分子的氨基酸序列、类型、抗原特异性等生物学性质均相同
  • 基本程序
    • 选择亲本细胞株：骨髓瘤细胞+B淋巴细胞
    • B淋巴细胞和骨髓瘤细胞2:1或10:1比例混合
    • 促进细胞融合 [phone]Da的PEG
    • 淘汰未融合的亲本细胞
    • 优良淋巴细胞杂交瘤细胞的大量培养
  • 生产
    • 体内-体外混合法、体外法