微生物與免疫學(xué)工業(yè)微生物學(xué)

關(guān)于微生物與免疫學(xué)工業(yè)微生物學(xué)免疫學(xué)（Immunology）是研究抗原性物質(zhì)、機體的免疫系統(tǒng)和免疫應(yīng)答的規(guī)律和調(diào)節(jié)，以及免疫應(yīng)答的各種產(chǎn)物和各種免疫現(xiàn)象的一門科學(xué)。第2頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)抗原第3頁,共42頁，2024年2月25日，星期天1）定義能誘導(dǎo)機體產(chǎn)生抗體和細(xì)胞免疫應(yīng)答，并能與相應(yīng)抗體和致敏淋巴細(xì)胞發(fā)生特異結(jié)合反應(yīng)的物質(zhì)。免疫原性（immunogenicity）或抗原性：抗原在體內(nèi)激活免疫系統(tǒng)，使其產(chǎn)生抗體和特異效應(yīng)細(xì)胞的特性免疫反應(yīng)性（immunoreactivity）或反應(yīng)原性（reactinogenicity）：抗原能與相對應(yīng)的免疫應(yīng)答產(chǎn)物(抗體及致敏淋巴細(xì)胞)發(fā)生特異結(jié)合反應(yīng)的能力。2）抗原的兩個特性：1.抗原（Antigen，Ag）第4頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3）抗原的類別完全抗原（completeantigen）：具有免疫原性和反應(yīng)原性的抗原。（大多數(shù)蛋白質(zhì)、細(xì)菌、病毒等）

半抗原（hapten）或不完全抗原（incompleteantigen）：只有反應(yīng)原性而沒有免疫原性的抗原。（類脂質(zhì)、寡糖、核酸及許多藥物）半抗原與較大的載體分子（甲基化牛血清蛋白）結(jié)合成復(fù)合物時，即可獲得免疫原性（如青霉素）。第5頁,共42頁，2024年2月25日，星期天4）抗原免疫原性的物質(zhì)基礎(chǔ)：異己性；相對分子質(zhì)量；

化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成；抗原物質(zhì)上能夠刺激淋巴細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答并與其產(chǎn)物特異反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)。它是抗原特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)?？乖鶖y抗原決定簇的數(shù)目稱為抗原價，一般抗原是多價的?？乖瓫Q定簇（antigndeterminant）或表位（epitope）：第6頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共42頁，2024年2月25日，星期天每種細(xì)菌的細(xì)胞都是一個包含多種抗原成分的復(fù)合體5）主要的微生物抗原菌體抗原：是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁抗原，其化學(xué)本質(zhì)為脂多糖(LPS)的多糖側(cè)鏈，與外膜連接。

過去稱O抗原。

表面抗原:指包圍在細(xì)菌細(xì)胞壁外層的抗原，主要是莢膜或微莢膜抗原。（沙門氏菌的表面抗原稱為Vi抗原；志賀氏菌的表面抗原稱為K抗原；肺炎鏈球菌的表面抗原稱莢膜抗原）菌毛抗原毒素抗原（toxinantigen）細(xì)菌抗原：鞭毛抗原（H抗原）外毒素(抗毒素)和類毒素第8頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)宿主的非特異免疫非特異免疫(nonspecificimmunity)，是機體的一般生理防衛(wèi)功能，又稱天然免疫(innateimmunity)；是在種系發(fā)育過程中形成的，由先天遺傳而來，防衛(wèi)任何外界異物對機體的侵入而不需要特殊的刺激或誘導(dǎo)。主要包括生理屏障、細(xì)胞因素和體液因素。非特異性免疫的組成：生理屏障皮膚、粘膜及其附屬物、共生菌群體液因素溶菌酶、補體、干擾素細(xì)胞因素吞噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞其它免疫的綜合作用等第9頁,共42頁，2024年2月25日，星期天一、生理屏障1.皮膚與粘膜：1）機械的阻擋和排除作用2）分泌液中所含化學(xué)物質(zhì)有局部抗菌作用3）共生菌群

2.生理上的屏障結(jié)構(gòu)體內(nèi)的某些部位具有特殊的結(jié)構(gòu)而形成阻擋微生物和大分子異物進(jìn)入的局部屏障，對保護(hù)該器官，維持局部生理環(huán)境恒定有重要作用。1）血腦屏障2）血胎屏障第10頁,共42頁，2024年2月25日，星期天二、細(xì)胞因素主要指體內(nèi)的各種吞噬細(xì)胞吞噬病原體及其它各種異物的能力。1．吞噬細(xì)胞及吞噬過程吞噬細(xì)胞可分兩類：一類是小吞噬細(xì)胞，主要是血液中的中性粒細(xì)胞；一類為大吞噬細(xì)胞即單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)，包括血液中的單核細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞及淋巴結(jié)、脾、肝、肺的巨噬細(xì)胞等。吞噬過程分為：趨化、識別與調(diào)理、吞入、殺菌與消化等步驟第11頁,共42頁，2024年2月25日，星期天2.自然殺傷細(xì)胞(Naturalkillercells,NK)：NK細(xì)胞屬于淋巴細(xì)胞，主要分布于外周血和脾臟，具有不須事先致敏，不須其它輔助細(xì)胞或分子的參與而直接殺傷靶細(xì)胞的功能。NK細(xì)胞通過釋放穿孔素(perforin)和顆粒酶造成靶細(xì)胞死亡，也可通過釋放腫瘤壞死因子(TNF)殺傷靶細(xì)胞。某些腫瘤細(xì)胞和微生物感染細(xì)胞可以成為NK細(xì)胞的靶細(xì)胞，而且NK細(xì)胞活性較其它殺傷細(xì)胞更早出現(xiàn)，因此在抗腫瘤抗感染特別是病毒感染中起重要作用。第12頁,共42頁，2024年2月25日，星期天三、體液因素正常體液和組織中抵抗病原體的成分：補體干擾素溶菌酶在免疫反應(yīng)中，有能擴大和增強抗體的“補助”能力，稱為補體。補體的本質(zhì)是一類酶原，無特異性，能被任何抗原抗體復(fù)合物激活宿主細(xì)胞在病毒等多種誘生劑刺激下產(chǎn)生的一組相對分子量低的糖蛋白，具有抗病毒和免疫調(diào)節(jié)功能。分、β、γ三組，分別由白細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。、β屬Ⅰ型干擾素，γ屬Ⅱ型干擾素。（病毒或干擾素誘生劑）主要來源于吞噬細(xì)胞并可分泌到血清及各種分泌液中，能水解革蘭氏陽性菌胞壁肽聚糖而使細(xì)胞裂解。第13頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共42頁，2024年2月25日，星期天四、炎癥（inflammatory）炎癥是機體受到有害刺激時所表現(xiàn)的一系列局部和全身性防御應(yīng)答，可以看作是非特異免疫的綜合作用結(jié)果，其作用于清除有害異物、修復(fù)受傷組織，保持自身穩(wěn)定性。有害刺激包括各種理化因素，但以病原微生物感染為主。

動員了大量的吞噬細(xì)胞聚集在炎癥部位；血液中的抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮；死亡宿主細(xì)胞的堆積可釋放抗微生物物質(zhì)；炎癥中心氧濃度下降和乳酸積累，進(jìn)一步抑制病原菌的生長；適度的體溫升高可以加速免疫反應(yīng)的進(jìn)程。炎癥既是一種病理過程，又是一種防御病原體的積極方式：紅、腫、痛、熱和功能障礙（炎癥）第15頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)宿主的特異性免疫一、特異性免疫的一般概念1.特異性免疫（specificimmunity）的概念：機體在生命過程中接受抗原性異物刺激，如微生物感染或接種疫苗后產(chǎn)生的，又稱獲得性免疫(acquiredimmunity)。特點：記憶性獲得性；高度特異性；第16頁,共42頁，2024年2月25日，星期天2.抗體（antibody，Ab）1）定義：高等動物體在抗原刺激下所形成的一類能與該抗原發(fā)生特異結(jié)合的血清活性成分，又稱免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）Ig有五種類型：

IgG（主要，占80%）,IgA（血清型是單體，分泌型是雙體）IgM（5個單體組成）IgD，IgE

免疫動物

抗體（作為抗原）

抗抗體經(jīng)人工接種抗原或疾病后含有大量特異性抗體的血清稱抗血清或免疫血清。第17頁,共42頁，2024年2月25日，星期天2）產(chǎn)生抗體的細(xì)胞三種細(xì)胞同時參與：

巨噬細(xì)胞（Mφ）：攝取、處理、呈遞抗原和激活T細(xì)胞；

T細(xì)胞：識別抗原，促使B細(xì)胞的活化和分化成漿細(xì)胞；

B細(xì)胞：產(chǎn)生抗體?？贵w是由漿細(xì)胞合成并分泌的。第18頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3）結(jié)構(gòu)：Y型四鏈（4條多肽鏈）

木瓜蛋白酶可結(jié)晶片段（Fc）

（1）具有免疫原性（2）含免疫細(xì)胞（NK細(xì)胞，巨噬細(xì)胞）結(jié)合位點和補體結(jié)合位點

2個抗原結(jié)合片段（Fab）

含抗原結(jié)合位點第19頁,共42頁，2024年2月25日，星期天①二鏈

輕鏈（L鏈）重鏈（H鏈）②二端

氨基端羧基端③三區(qū)

V區(qū)C區(qū)鉸鏈區(qū)④

4對鏈間二硫鍵（在每一個功能區(qū)內(nèi)，鏈內(nèi)二硫鍵形成“環(huán)”）⑤

二種酶解位點（木瓜蛋白酶，胃蛋白酶）第20頁,共42頁，2024年2月25日，星期天⑥體和價:

IgG、D、E：

單體，二價

IgA：二體，四價

IgM：五體，十價（理論），五價（實際）

⑦

構(gòu)象：與抗原結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生變化：“T”型“Y”型第21頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第22頁,共42頁，2024年2月25日，星期天一、多克隆抗體（polyclonalantibody,PcAb）將由多種抗原成分組成的抗原物質(zhì)，采用傳統(tǒng)方法免疫接種實驗動物后采集免疫血液，分離所得到的抗血清即為多克隆抗體。含有多種抗原成分的抗原物質(zhì)（如細(xì)菌抗原、病毒抗原），進(jìn)入機體后可激活許多淋巴細(xì)胞克隆，使機體產(chǎn)生可針對各種抗原成分或抗原表位的抗體，由此獲得的抗血清是一種多克隆的混合抗體，具有高度的異質(zhì)性。第四節(jié)多克隆抗體與單克隆抗體第23頁,共42頁，2024年2月25日，星期天二、單克隆抗體（monoclonalantibody,McAb）由單個B細(xì)胞增殖所產(chǎn)生的抗體，其遺傳背景完全一致，因此，抗體分子的氨基酸序列、類型、抗原特異性等生物學(xué)性狀均相同。應(yīng)用：

高效治療劑

（抗病毒）

藥物導(dǎo)彈（McAb與毒素偶聯(lián)）（抗腫瘤）具有高特異性、高純度、效價高等優(yōu)點。第24頁,共42頁，2024年2月25日，星期天淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)生產(chǎn)單克隆抗體：該技術(shù)由G.Kohler、C.Milstein于1975年創(chuàng)建，1984年獲諾貝爾獎。免疫B淋巴細(xì)胞

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骨髓瘤細(xì)胞（可分泌McAb，（在體外能長期繁殖）在體外不能長期繁殖）

細(xì)胞融合

雜交瘤細(xì)胞

（分泌McAb，長期繁殖）

生長繁殖

產(chǎn)生McAb第25頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)、抗原抗體反應(yīng)一、抗原抗體反應(yīng)1.血清學(xué)反應(yīng)抗原抗體在體外的反應(yīng)。應(yīng)用：用免疫血清（已知抗體）檢測未知抗原（如菌種鑒定）；用已知抗原檢測待測血清（未知抗體）；第27頁,共42頁，2024年2月25日，星期天抗原抗體反應(yīng)的一般規(guī)律

特異性可逆性（物理結(jié)合）

定比性階段性（兩個階段）

條件依賴性（pH6~8,37~45℃,生理鹽水）第28頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3.主要的抗原抗體反應(yīng)1）凝集反應(yīng)：顆粒性Ag+Ab凝集團(tuán)（細(xì)菌，紅細(xì)胞）（稀釋Ab

）方法

玻片法試管法2）沉淀反應(yīng)可溶性Ag+Ab沉淀物

（蛋白質(zhì)，多糖，血清，細(xì)菌抽提液）

（稀釋Ag）第29頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3）補體結(jié)合反應(yīng)：兩個系統(tǒng)5種組分：：

待檢系統(tǒng)

已知的抗原（或抗體）待檢的抗體（或抗原）

指示系統(tǒng)

綿羊紅細(xì)胞溶血素（綿羊紅細(xì)胞的特異抗體）

補體（取自豚鼠血清）4）中和反應(yīng)特異性抗體抑制多種抗原的生物學(xué)活性（如細(xì)菌外毒素的毒性、酶的活性、病毒的感染性等）的反應(yīng)，稱為中和試驗。第30頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第六節(jié)免疫標(biāo)記技術(shù)抗原或抗體用小分子標(biāo)記劑（熒光素、酶、放射性同位素或電子致密物質(zhì)）進(jìn)行標(biāo)記，以提高抗原抗體反應(yīng)的靈敏度，可用于定性、定量和分子定位。優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，反應(yīng)速度快，容易觀察。第32頁,共42頁，2024年2月25日，星期天1.免疫熒光法在熒光顯微鏡下觀察，亦可用熒光計定量。第33頁,共42頁，2024年2月25日，星期天2.酶聯(lián)免疫吸附測定（enzymelinkedimmunosorbentassay,ELISA）將可溶性抗體或抗原吸附到聚苯乙烯等固相載體上進(jìn)行免疫酶反應(yīng)的定性定量方法。

抗原與抗體的免疫反應(yīng)和酶的高效催化反應(yīng)有機結(jié)合，是目前應(yīng)用最廣泛的生物學(xué)技術(shù)。酶與抗原或抗體結(jié)合后，不改變抗原或抗體的免疫學(xué)反應(yīng)特異性，也不影響酶本身的活性。結(jié)合在抗原抗體復(fù)合物上的酶，催化無色底物生成有色產(chǎn)物，分光光度計比色以對抗原或抗體定量或定性。常用的酶：

辣根過氧化物酶（底物：鄰苯二胺）

堿性磷酸酶（底物：對硝基酚磷酸鹽）第34頁,共42頁，2024年2月25日，星期天直接法：用酶包被的抗原或抗體直接檢測包被在酶標(biāo)板上的抗體或抗原，被檢抗原或抗體的量與產(chǎn)物顏色成正比。間接法（檢測抗體）：將酶標(biāo)記在抗抗體上，當(dāng)抗原與抗體結(jié)合后，再用酶標(biāo)抗抗體來檢查抗體是否與抗原結(jié)合。雙抗體夾心法（檢測抗原）：先用一種未標(biāo)記的抗體包被酶標(biāo)板，然后每孔加入待測抗原，洗滌除去未結(jié)合抗原。然后加入對該抗原特異的第二抗體-酶結(jié)合物（形成了抗體-抗原-抗體三明治夾心層），再加入酶的底物，觀察顏色反應(yīng)。第35頁,共42頁，2024年2月25日，星期天直接法間接法（檢測抗體）雙抗體夾心法（檢測抗原）第36頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3、放射免疫測定（radioimmunoassay，RIA）放射免疫測定是一種以放射性同位素作為標(biāo)記物，將同位素分析的靈敏性和抗原抗體反應(yīng)的特異性這兩大特點結(jié)合起來的測定技術(shù)。又分為放射免疫分析法和放射免疫測定自顯影法。放射免疫技術(shù)靈敏度極高，能測得毫微克至微微克（10-9~10-12g）的含量，廣泛用于激素、核酸、病毒抗原、腫瘤抗原等微量物質(zhì)測定。但需特殊儀器及防護(hù)措施，并受同位素半衰期的限制。4、免疫印跡（immunoblot或westernblot）免疫印跡是在用于DNA分析的DNA印跡（southernblot）技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蛋白質(zhì)檢測技術(shù)。其原理是將SDS電泳的高分辨率與免疫反應(yīng)的高度特異性相結(jié)合。待測樣品經(jīng)SDS電泳分離后，轉(zhuǎn)移到固相介質(zhì)如醋酸纖維膜上，然后用標(biāo)記抗體揭示特異抗原的存在。本方法廣泛用于蛋白質(zhì)樣品分析研究。第37頁,共42頁，2024年2月25日，星期天1.生物制品凡是人工免疫用的抗原和抗體制品以及診斷用的抗原和抗體制品統(tǒng)稱為生物制品。第五節(jié)、生物制品及其應(yīng)用第38頁,共42頁，2024年2月25日，星期天2.分類1）特異性免疫預(yù)防和治療劑疫苗活疫苗死疫苗常規(guī)疫苗類毒素自身疫苗抗原亞單位疫苗

（預(yù)防）化學(xué)疫苗