当前课程知识点：现代生物学导论 > 第十一讲 免疫系统 > 11.4 适应性免疫中的受体识别 > 11.4 适应性免疫中的受体识别
脊椎动物特有的一点就是同时拥有先天性免疫和适应性免疫
对于适应性免疫来说
淋巴细胞表面的受体提供了病原体特异性的识别
适应性免疫主要依赖B细胞和T细胞
B细胞和T细胞都属于淋巴细胞
像所有的血液细胞一样，淋巴细胞是从骨髓的干细胞来
有的干细胞从骨髓迁移到胸腺，这些干细胞后来成熟变为T细胞
在骨髓中成熟的叫做B细胞
能够引发B细胞或T细胞反应的物质叫做抗原
也就是我们前面说到的非自体物质发出的信号
在适应性免疫中，特异性识别发生在B细胞或T细胞表面的抗原受体和抗原之间
每一个抗原受体只结合特定的病原体表面分子的一部分
尽管免疫系统的细胞产生上百万个抗原受体
每一个B细胞或者每一个T细胞上所产生的所有抗原受体都是一样的
病毒、细菌或其他病原体感染激发了B细胞和T细胞的活性
这些有活性的B细胞和T细胞上的抗原受体都是特异性针对这种病原体的
那么大家可以看这个图，B细胞和T细胞的抗原受体我们虽然只画了几个
但实际上一个B细胞或T细胞上的抗原受体有10万个之多
抗原就是非自体物质发出的信号，经常是蛋白质或者是多糖
很多抗原从非自体细胞或者病毒表面伸出来
有的抗原则是被细菌分泌出来的毒素，被释放到细胞外液中
一个抗原和抗原受体的结合部位叫做抗原表位
比如一个特定蛋白的一组氨基酸
一个抗原通常有多个抗原表位，每个都可以和一个抗原受体特异性的结合
因为每一个B细胞或者T细胞产生的所有抗原受体都是一样的
它们都和同样的抗原表位结合
因此，每一个B细胞或T细胞都对一个特别的抗原表位有特异性
使得它对任何包括那个抗原表位的分子做出应答
B细胞和T细胞的抗原受体组成相似，但是它们对待抗原是不同的处理方式
首先我们来说说B细胞对抗原是如何识别的
每一个B细胞抗原受体都是这种字母Y-型的分子
这个分子包括两条完全一样的重链和两条完全一样的轻链
每一个重链接近末端的地方有一个跨膜区域把受体固定在细胞膜上
那么这个末端则深入到细胞质当中
重链和轻链都包含一个恒定区，即C区
C区上的氨基酸序列在不同的B细胞中变化不大
C区包括处于细胞质中的尾巴，重链的跨膜区域和所有的二硫桥
在Y型分子的尖端，每个链都含有一个变化区，即V区
因为这里的氨基酸序列在不同的B细胞中差别很大
从整体来看，部分重链的V区和部分轻链的V区
构成了一个不对称的抗原结合位点
每个B细胞抗原受体有两个完全一样的抗原结合位点
B细胞抗原受体和抗原结合是B细胞激活的早期步骤
导致了形成可以分泌水溶性受体的细胞
这个被分泌出来的蛋白叫做抗体，也叫做免疫球蛋白
抗体有着和B细胞抗原受体同样的Y-型的形状
但是是被分泌出来而不是连接在细胞膜上
抗体，而不是B细胞自己，在免疫反应中对抗病原体
无论是膜上的抗原受体还是抗体都有一个独特的形状
结构仅针对于一种特定的抗原表位
这就像一把钥匙只能开一把锁一样
使得一种抗体仅能和其中一种抗原相结合
在抗原表位和表面结合位点之间
有许多非共价键提供了稳定而又特异性的结合
在变化区的氨基酸序列的不同提供了不同的结合位点
保证了高度特异性的结合
B细胞抗原受体和抗体可以和血液和淋巴液中完整的抗原分子结合
对于抗体而言，它们可以结合病原体表面的抗原或体液中游离的抗原
对于T细胞而言，抗原受体包括两个不同的多肽链
alpha链和beta链，中间由二硫桥连接
在分子的尖端处，alpha链和beta链的V区形成了一个抗原结合位点
分子其余的部分形成C区
相比于B细胞的抗原受体和完整的抗原中的抗原表位结合
T细胞只能和被宿主细胞呈递的抗原片段结合
宿主细胞负责呈递抗原的蛋白叫做主要组织相容性复合体，即MHC分子
首先，宿主细胞吞噬病原体或被病原体感染以后
宿主细胞内的酶把抗原切割成小的肽链
每一个肽链，叫做抗原片段，然后在细胞内和MHC分子结合
然后呢，MHC分子携带着结合的抗原片段到达细胞的表面
这一过程呢，就叫做抗原呈递
如果T细胞遇到了一个呈递抗原的宿主细胞
T细胞上的抗原受体就会和抗原片段和MHC结合
这个相互作用的过程，对于T细胞免疫有着重要意义
那么，B细胞和T细胞在免疫反应的过程中是如何发育的呢
这要结合我们前面谈到的4种适应性免疫的特点
首先呢，我们来讨论B细胞和T细胞的多样性
每个人可以产生多于100万个B细胞抗原受体和1000万个T细胞抗原受体
但是呢，在人类基因组中仅仅有2万多个编码蛋白质的基因
那么，这些抗原受体的多样性是怎么产生的呢
答案就是排列组合
我们这里以B细胞轻链上的免疫球蛋白基因为例
这个基因编码了B细胞抗原受体和抗体的这个基因
体细胞的免疫球蛋白重组又被称为V(D)J重组
该过程可导致可变区发生独特的变化
免疫球蛋白中每一条重链和轻链的可变区
是由若干个基因片段所编码的
这些片断分别被称为可变段（V）、多样段（D）以及连接段（J）
这三种片段均存在于编码重链的基因片段中
而编码轻链的基因片段中只存在V和J段
在哺乳类动物的基因中，V、D和J段的重复基因序列串联在一起
通过随机选择和组合V、D、J段各一段来产生免疫蛋白的可变区
骨髓中正在发育的B细胞
由于每段都有多个不同的拷贝，各段之间还存在不同的组合方式
因此抗体的可变区可以产生数量巨大的变化
正因为有如此数量巨大的不同抗原结合位点
所以可以产生对大量不同抗原具有特异性的抗体
在免疫反应中，我们的身体是如何区分自体和非自体的呢
抗原受体基因是随机重组的
未成熟的淋巴细胞可以产生针对自体分子上的抗原表位的特异性抗原受体
如果这些淋巴细胞没有被消灭或者失活
免疫系统就无法区分自体和非自体
那么这样呢，就会攻击自身的蛋白、细胞和组织
所以呢，当淋巴细胞在骨髓或胸腺中成熟以后
它们的抗原受体要接受自行反应性测试
如果一些B细胞或者T细胞上含有针对自体分子的受体
这些细胞就会通过细胞凋亡而被消灭
还有一些可以自行反应的淋巴细胞通常失去功能
只留下那些可以和外来分子反应的
因为我们身体经常缺乏针对自体成熟的淋巴细胞
所以说免疫系统有自身耐受性
适应性免疫的第3个特点是B细胞和T细胞在激活后大量增殖
当被激活以后，B细胞和T细胞要经历多次细胞分裂
对于每一个激活的细胞来说，增殖的结果就是一个克隆
这个克隆中有的细胞成为效应细胞
即快速作用于抗原的短寿命的细胞
B细胞中产生的效应细胞叫做浆细胞，可以分泌抗体
T细胞中产生的效应细胞有辅助型T细胞和细胞毒性T细胞
克隆中剩下的细胞叫做记忆细胞，这些细胞寿命较长
如果身体再次遇到同样的抗原，它们会很快产生效应细胞
B细胞和T细胞的增殖是由于受到特异抗原和免疫细胞所发出的信号刺激的
这一过程被称为克隆选择
因为遇到了特异的抗原选择了什么样的淋巴细胞
会分裂产生针对某一抗原表位的大量克隆
那么，图中展示的就是克隆选择的过程
第4个特点是免疫记忆
免疫记忆保证了当机体再次遇到同样的病原体感染时
给予机体长期的保护
比如得了水痘以后，终生都不会再得
曾经遇到过同样的抗原以后，改变的免疫反应的速度、力度和时长
当第一次遇到一个抗原时
从淋巴细胞的克隆中产生效应细胞是初次免疫应答的基础
初次免疫应答一般是在接触抗原后10-17天达到峰值的
在这段时间里，被选择的B细胞和T细胞产生了效应细胞
如果一个个体再次遇到同样的抗原
那么免疫应答将会在2-7天内就达到峰值
而且力度更大，时间更长，这就是二次免疫应答
这也是适应性免疫的重要标志。就像图中展示的一样
二次免疫应答是基于B细胞和T细胞产生的记忆细胞
因为这些细胞，它的寿命较长，它们可以提供免疫记忆，长达数十年
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
