 |
Реакции иммунной сыворотки
|
|
|
|
На проникновение антигена в организм возможны следующие формы иммунного ответа: синтез антител, образование клеток иммунной памяти, реакции гиперчувствительности немедленного типа, реакции гиперчувствительности замедленного типа (в том числе трансплантационный иммунитет), иммунологическая толерантность, идиотип - антиидиотипические взаимоотношения.
Антитела - совокупность сывороточных белков, обладающих способностью взаимодействовать с антигенами. Такие белки, ранее называвшиеся γ-глобулинами, ныне называются иммуноглобулинами и обозначаются символом Ig.
Свойство антител - способность взаимодействовать с антигеном, специфичность такого взаимодействия.
Основная функция молекул Ig (антител) сводится к специфическому распознаванию чужеродных антигенов и связыванию с ними, благодаря чему происходит инактивация и (или) удаление токсина, микроорганизма, паразита или каких-либо чужеродных веществ из организма. Антитела специфически метят антигены и делают их более доступными для уничтожения макрофагами.
Классы иммуноглобулинов и их характеристика (IgG, IgM, IgA, IgE, IgD), типы лёгких цепей (каппа и лямбда)
Структура молекулы иммуноглобулина - наличие двух идентичных лёгких (L) и тяжёлых (H) полипептидных цепей.
Формулы иммуноглобулинов.
Наличие трех типов детерминант в молекуле антитела:
а) изотипы (антигенные детерминанты С-областей тяжелых цепей (γ, μ, α, ε, δ). Кроме того, γ1, γ2, γ3, γ4, α1, α2.
б) аллотипические детерминанты - аллельные варианты полипептидных цепей иммуноглобулинов, они связаны с заменами аминокислотных остатков в результате мутации генов, главным образом в С-областях;
|
|
|
в) идиотипические детерминанты - детерминанты, обусловленные структурой активного центра.
Молекулярная организация иммуноглобулина - наличие в ней трех фрагментов, выявляемых обработкой Ig папаином (расщепляет в области шарнира антитела): F(ab)1 и F(ab)2 с молекулярной массой 45 кДа, идентичные свойства, состоят из легкой и половины тяжелой цепи. Несут на себе активный центр, распознающий антиген.
Фрагмент Fс (55 кДа), его свойства: обеспечивает прохождение антител через плаценту, усиливает фагоцитоз, несет рецепторы для связывания С1q - комплемента, белка А стафилококка и рецепторы для связывания с другими бактериями и клетками кожи.
При разрушении дисулъфидных связей молекула антитела распадается на две пары полипептидных цепей, не обладающих антительной специфичностью. Последняя детерминирована первичной структурой полипептидных цепей молекулы иммуноглобулина, а активные центры формируются на уровне вторичной, третичной и четвертичной структуры иммуноглобулина. Миеломные белки.
Изучение аминокислотной последовательности полипептидных цепей, наличие в них двух областей - вариабельной и константной. Домены полипептидных цепей IgG (по 2 домена - вариабельный и константный - в легкой цепи, и по 4 домена - один вариабельный и 3 константных - IgG, IgA, lgD, ayIg, IgM - по 4 константных - в тяжелой цепи).
Пространственная структура IgG, его размеры - 240х57х19А, структура активного центра.
Строение V - участка - наличие в нем 4-х каркасных участков (они определяют аллотип или подгруппу цепи) и 3-х (у L- цепи) и 4-х (у Н-цепи) гипервариабельных участков, определяющих структуру активного центра.
Особенности организации иммуноглобулина - класса М (пентамеры, -наличие соединяющей цепи) и класса А (мономеры, димеры, полимеры). Роль иммуноглобулинов класса А в формировании местного иммунитета.
Гуморальные и секреторные иммуноглобулины класса А.
|
|
|
Валентность антител. Двух-(IgG) и поли-(IgM) - валентные антитела. Неполные антитела, их особенности, способы обнаружения (метод Кумбса, использование антиглобулиновых антител), диагностическое значение.
Особенности генетического контроля биосинтезаантител. Специфичность антител.
Антитела могут быть получены к любому антигену (в том числе и к неприродному).
Какие механизмы обеспечивают появление огромного разнообразия иммуноглобулинов с различной антительной специфичностью (не менее 1-2 млрд. вариантов)?
Объем генома человека 3,5*10^9 н.п. Этого достаточно для формирования 3,5*10^6 пар генов, но их всего 100000 пар.
Прежнее представление молекулярной генетики: один ген - один полипептид не может объяснить природы специфичности антител.
1965 год - гипотеза множественности V – генов.
1976 год - подтверждение этой гипотезы: в эмбриональных клетках многие участки ДНК, кодирующие V- и О - домены легкой цепи находятся на далеком расстоянии друг от друга, в зрелых клетках - значительно ближе.
Обнаружение J - сегмента, локализованного около С-гена. Экзонно-интронная структура генов легкой и тяжелой полипептидных цепей. Цепь каппа - четыре сегмента J и 300 различных V - сегментов.
Таким образом, структура каждой из трех систем генов (χ, λ, н) для цепей иммуноглобулина имеет сложный экзонно-интронный характер. В геноме ДНК человека выявлено шесть генов для константной части L - цепи λ и перед каждый из них свой J - ген.
Организация генов Н-цепи имеет свои особенности:
1) имеется 8 разных С-генов, кодирующих С-домены Н-цепей различных изотипов;
2) любой v-ген тяжелой цепи может соединяться с любым из С-генов;
3) все С-гены имеют экзонно-интронную структуру;
4) в ходе иммунного ответа V -гены могут переключаться с одного С-гена одного класса на С-гены другого класса, что приводит к появлению антител одной и той же антительной специфичности, но принадлежащих к разным классам (IgM, igG, IgA);
5) V-гены тяжелой цепи состоят не из двух сегментов, а из трех - V-D-J.
Организация генов иммуноглобулинов в эмбриональном и соматическом геноме х различна.
В эмбриональном геноме зародышевые V-гены (как L-, так и Н-цепей) отделены от участков С-генов и J -сегментов многими тысячами нуклеотидов. В соматических клетках эти сегменты сближены, хотя по-прежнему сохраняют экзон-интронную структуру.
|
|
|
Сборка V -генов и сближение их с J- и С-генами происходит с помощью особых сигнальных последовательностей, которые имеются на 3' - конце всех зародышевых v-генов и в инвертированном виде - на 5' - концах всех зародышевых J-генов. У Д-сегментов такие сигнальные последовательности расположены и на 5' -, и на 3' - концах.
Точка объединения зародышевых генов строго не фиксирована. Это увеличивает количество возможных вариантов полипептидных цепей, а в тех случаях, когда они входят в структуру активных центров, то и их разнообразие.
Формирование полного гена молекулы иммуноглобулина происходит таким образом, что благодаря сплайсингу вначале лидерный сегмент (он обеспечивает транспорт молекул иммуноглобулина из клеток с его интроном) сливается с одним из v-генов и J-сегментом. При этом одновременно происходит их сближение с С-геном. Полученный блок из экзонов и интронов транскрибируется в единую мРНК. Затем интроны из нее удаляются и сформировавшаяся зрелая мРНК, представленная только генами V-J-C, транслируется в единую L -цепъ.
Благодаря избирательности соединения одного из V-генов с одним из J-сегментов подавляется экспрессия остальных кодирующих сегментов ДНК в данной лимфоидной клетке.
Таким же образом происходит формирование гена для Н - цепи, только в этом случае вовлекаются D- сегменты. Кроме того, в случае образования Н-цепи имеет место еще одна рекомбинация, благодаря которой происходит переключение синтеза тяжелой цепи одного класса на синтез тяжелой цепи другого класса. Обычно вначале синтезируются иммуноглобулины класса IgM,a затем происходит переключение на синтез иммуноглобулинов класса IgG или других классов. Существует еще один механизм, обеспечивающий разнообразие иммуноглобулинов - это соматические мутации:
а) делеции, вставки или другие изменения в местах рекомбинации зародышевых сегментов V - J - D- генов;
б) точковые мутации, которые возникают в результате замены или перестановки в любых районах структурных генов, удаленных от точки рекомбинации зародышевых сегментов.
|
|
|
За счет неточности сплайсинга, а также соматических мутаций общее количество возможных вариантов иммуноглобулинов может возрасти еще в 100 раз.
Общее количество вариантов антител, определяемых, разнообразием V·J·D- сегментов, составляет:
а) 300 * 4 = 1200 вариантов χ-цепи;
б) 200 * 20 * 4 = 16000 вариантов Н-цепи.
Общее количество вариантов антител увеличивается за счет неточности сплайсинга и соматических мутаций еще в 100 раз и составляет 16000* 1200 * 100 = 1,9 * 109
Следовательно, иммунитет может быть обеспечен к любому возможному антигену. Таким образом, решающий вклад в обеспечение многообразия Ig (антител) вносят следующие события:
1) наличие множества зародышевых генов;
2) внутригенные рекомбинации, связанные о экзонно-интронной структурой V- J- D - C - генов;
3) ассоциация L- и Н-цепей;
4) неточность сплайсинга;
5) соматические мутации v-генов в зрелых клетках.
Значение антител в формировании иммунитета:
а) нейтрализация токсинов, вирусов, ферментов и т.п.;
б) стимуляция систем комплемента и макрофагов;
в) мечение антигенов, их опсонизация (повышение доступности для макрофагов).
Специфичность взаимодействия антитела с антигеном широко используется в диагностических целях. В результате встречи антигена с антителом наблюдаются различные изменения системы антиген-антитело, которые выявляются в соответствующих реакциях (агглютинации, преципитации, опсонизации, бактериолиза и т.п.).
Исход взаимодействия антитела с антигеном зависит от природы антигена, класса иммуноглобулина, к которому относятся антитела, от участия в этом взаимодействии систем микрофагов, комплемента и т.д.
Поэтому название антител (агглютинины, преципитины, опсонины) имеет лишь феноменологическое значение.
Антитела одной и той же антительной специфичности могут относиться к разным классам иммуноглобулинов и приводить к различному исходу встречи с антигеном.
Свойства иммунной сыворотки, связанные с наличием антител, обусловливают возможность их широкого использования для лечебных, профилактических и диагностических целей.
Серологические реакции, применяемые в диагностических целях:
1) реакция агглютинации (на стекле, развернутая пробирочная, с носителями антигенов - РПГА и ее варианты, латекс-агглютинация, коагглютинация, агрегат-гемагглютинация), реакция Кумбса для обнаружения неполных антител.
2) реакция преципитации и ее варианты: флокуляция, кольцепреципитация, преципитация в геле (метод встречной двумерной диффузии, иммуноэлектрофорез и др.).
|
|
|
3) реакции, в которых участвует комплемент;
а) реакция бактериолиза;
б) реакция связывания комплемента;
в) реакция опсонизации (опсонофагоцитарная реакция).
4) реакция иммунофлуоресценции (прямой и непрямой методы).
5) методы иммуносорбентного анализа - иммуноферментный метод (ИФМ и радиоиммунный РИМ).
ИФМ - универсальный, чрезвычайно специфический и нашел самое широкое применение для диагностики многих инфекционных заболеваний. Использование серологических реакций возможно как для обнаружения антигенов (необходимо иметь известные антитела - диагностические сыворотки), так и антител (необходимо иметь известные антигены - диагностикумы).
Моноклональные антитела и их применение для диагностических, лечебных и других целей.
Принцип получения клеток, продуцирующих антитела только одной антительной специфичности. Слияние иммунных лимфоцитов с клетками миеломных штаммов. Гибридомы получают от иммунных лимфоцитов способность синтезировать антитела только одной специфичности, а от миеломных клеток - способность размножаться бесконечно In vitro, благодаря чему моноклональные антитела можно получать в неограниченном количестве.
Идиотии - антиидиотипические взаимоотношения как одна из форм иммунного ответа. Её значение.
Лекция 9.
Тема: ИММУНИТЕТ. ФОРМЫ ИММУННОГО ОТВЕТА
Основные формы иммунного ответа: синтез антител, образование клеток иммунной памяти, реакции гиперчувствительности немедленного типа, реакции гиперчувствительности замедленного типа, в том числе трансплантационный иммунитет; идиотип - антиидиотипические взаимоотношения, иммунологическая толерантность. Роль антител в формировании приобретенного иммунитета. Феноменология названия антител. Антитела одной и той же антительной специфичности принадлежат к разным классам иммуноглобулинов. Роль различных классов иммуноглобулинов в иммунных реакциях (агглютинации, РСК, нейтрализации токсинов и вирусов, формировании местного иммунитета).
Синтез антител при первичном и повторном введении антигена. Особенность первичного ответа - наличие латентного периода, крутой подъем и быстрое достижение максимума титра антител с последующим снижением. При первичном ответе, первыми появляются иммуноглобулины класса М. При вторичном ответе, синтез антител начинается с синтеза иммуноглобулинов класса G, латентный период почти отсутствует, более крутой подъем, более высокий титр антител и более продолжительное его сохранение.
Формирование иммунной памяти.
Клетки памяти представляют собой антиген - стимулированные Т- и В- лимфоциты, которые после 2-3 делений переходят в покоящееся состояние и длительное время рециркулируют в организме.
При повторной встрече с данным антигеном они быстро превращаются в клетки-эффекторы иммунного ответа. Возникновение и накопление клеток иммунной памяти - одно из необходимых условий поддержания и сохранения приобретенного иммунитета.
Регуляция продукции антител.
Гены Ir, Is, их значение.
Нейро–гуморальная регуляция продукции антител (возбуждение медиальной зоны гипоталамуса и выделение гипофизом гормона роста стимулирует продукцию антител; воздействие на симпатическую систему, ведущее к ослаблению адренергического звена регуляции, сопровождается сильным угнетением продукции антител вплоть до полного исчезновения их из сыворотки крови). Идиотип-антиидиотипические взаимоотношения. Антигенные детерминанты молекулы иммуноглобулина - изотипы, аллотипы и идиотипы.
Идиотип - антигенная специфичность молекулы иммуноглобулина, обусловленная специфичностью структуры активного центра. Антиидиотипические антитела узнают молекулу иммуноглобулина по ее активному центру. В свою очередь, антитела появляются и против антиидиотипических антител (анти-антиидиотипы). Поскольку антиидиотипические антитела как бы имитируют антигенную детерминанту активного центра антитела - идиотипа, то анти - антиидиотипы будут воспроизводить антигенную структуру идиотипа. Иначе говоря, между идиотипами, антиидиотипами и анти-антиидиотипами будут складываться определенные взаимоотношения на основе их комплементарности. С помощью этих взаимоотношений также регулируется уровень антител. Антиидиотипы связывают излишек антител (идиотипов), а анти-антиидиотипы поддерживают их необходимый уровень.
Антиген – антитело >——< антиидиотип идиотип
Анти – антиидиотип = >——<
Реакции гиперчувствительности немедленного типа: анафилаксия, сывороточный анафилактический шок, лекарственный (пенициллиновый) анафилактический шок, сывороточная болезнь, аллергический конъюнктивит, бронхиальная астма, сенная болезнь, аллергический насморк и т.п.
Анафилаксия, ее обусловленность веществами антигенной природы. Иммунологическая специфичность. Опосредованность антителами, возможность пассивной передачи. Условия, определяющие возможность развития анафилактических реакций (гиперчувствителъносгь немедленного типа): наличие антител (Ig Е - реагины), наличие клеток (мастоциты, базофилы), способных связывать антитела и после взаимодействия их с соответствующим антигеном выделять биологически активные вещества (гистамин, серотонин, брадикинин, лейкотриены и др.), низкий уровень антител IgG и IgM против данного антигена в крови, вследствие чего антиген беспрепятственно достигает антитела, фиксированного на клетках. Три стадии анафилаксии: иммунологическая, патохимическая и патофизиологическая. Способы предотвращения анафилаксии.
Реакция гиперчувствительности замедленного типа: туберкулиновая реакция при туберкулезе, аналогичные реакции при бруцеллезе, туляремии, дизентерии, чуме и других инфекционных заболеваниях; различные аллергические болезни, трансплантационный иммунитет. Отличие реакций гиперчувствительности замедленного типа от реакций гиперчувствительности немедленного типа: отсутствие эффекта немедленности (развиваются не сразу, а спустя 6-8 часов), не связаны с антителами, пассивно сывороткой не передаются, клеточную основу местных изменений при кожных пробах составляют лимфоциты и моноциты, а не полиморфноядерные лейкоциты, как при реакциях немедленного типа. Опосредованность реакций гиперчувствительности замедленного типа лимфоцитами, главным образом Т - киллерами.
Феномены, подтверждающие роль лимфоцитов в реакциях гиперчувствительности замедленного типа и трансплантационного иммунитета. Адаптивный иммунитет, "трансплантат против хозяина", торможение миграции макрофагов, трансфер - реакция.
Феномен бласт-трансформации, как пример распознавания генетически отличающихся клеток лимфоцитами, превращение их в бласты и трансформация в клетки-эффекторы, которые и реализуют клеточные формы иммунитета.
Феномены сингенного предпочтения (аллогенной ингибиции) и инактивации лимфоцитами несингенных стволовых клеток, их значение в поддержании генетического гомеостаза.
Цитотоксическое действие иммунных лимфоцитов на клетки аллотрансплантата.
Трансплантационный иммунитет.
Антигены МНС класса I аллотрансплантата распознаются Т - киллерами, которые атакуют клетки, несущие эти трансплантационные антигены, и последовательно их разрушают.
Лимфоциты - основные клетки - эффекторы реакций гиперчувствительности замедленного типа и трансплантационного иммунитета. Наличие у них специфических рецепторов. Способность иммунных лимфоцитов синтезировать и секретировать гуморальные факторы и медиаторы клеточного иммунитета (лимфокины).
Роль лимфокинов и интерлейкинов во взаимодействии иммунных лимфоцитов с клетками лимфоидной системы и макрофагами в реализации различных форм клеточного иммунитета.
Семейство интерлейкинов включает в себя 8 различных представителей (ИЛ-1 - ИЛ-8), которые наделены ярко выраженными полифункциональными свойствами. Они синтезируются клетками не только лимфоидной системы, но и других систем организма и способны индуцировать, стимулировать или же ингибировать различные иммунологические и биологические реакции и процессы, в том числе, вызывают пролиферацию и дифференцировку Т- и В-лимфоцитов.
О спектре действия интерлейкинов можно судить по следующему примеру:
Интерлейкин-1 (ИЛ-1) действует на Т- и В-лимфоциты, естественные киллеры (NK), макрофаги, моноциты, нейтрофильные фибробласты, клетки костного мозга и т.п., а в целом, на 22 типа разных клеток.
Иммунологическая толерантность.
Открытие Оуэном (1945 г.) феномена иммунологической толерантности (у дизиготных, т.е. генетически отличающихся телят-двоен в крови циркулируют эритроциты обоих организмов, а кожные трансплантаты стойко приживаются).
Гипотеза Бернета: еще в эмбриональном периоде возникает способность организма различать свои и "чужие" антигены, благодаря чему он и приобретает терпимость к собственным антигенам.
Опыты Медовара (1953 г.) с эмбрионами мышей (введение кроветворных клеток) и взрослыми мышами (аллотрансплантат, взятый от донора кроветворных клеток, приживляется на длительное время).
Иммунологическая толерантность, как одна из форм иммунного ответа, характеризуется иммунной специфичностью, т.е. она индуцируется веществами антигенной природы и проявляется только в отношении того антигена, который индуцировал ее развитие. Искусственно полученная толерантность проявляется в разной степени, продолжительность ее сохранения сильно варьирует. Это зависит от ряда причин (от периода жизни организма, характера используемого антигена и т.п.) Толерантность получить тем труднее, чем больше генетическая чужеродность антигена.
Состояние иммунологической толерантности опосредуется клетками Т- и В-лимфоцитов (Т-супрессоры и В-супрессоры).
Механизм действия супрессоров заключается в том, что с помощью своих рецепторов они распознают определенные антигены (очевидно, белки класса I системы МНС), а затем посредством выделяемых ими медиаторов запрещают клеткам Т- и В-лимфоцитов превращаться в клетки-эффекторы, ответственные за создание иммунитета против данного антигена. Таким образом, состояние иммунологической толерантности не характеризуется отсутствием иммунных реакций на данный антиген, а, наоборот, активно опосредуется специфическими функциями Т- и В-супрессоров. Т- контрсупрессоры и их роль.
Необходимость создания толерантности во взрослом состоянии возникает при аллотрансплантации, чтобы преодолеть трансплантационный иммунитет. В этих целях чаще всего прибегают к облучению или к использованию химиопрепаратов, подавляющих биосинтез ДНК и размножение клеток лимфоидной ткани. Циклоспорин А - сильнейший ингибитор трансплантационного иммунитета. Его недостаток - высокая токсичность. Поиски аналогичных, но не обладающих побочным действием, иммунодепрессантов.
Нормальная иммунная система может находиться в двух принципиально различающихся состояниях: спокойного функционирования (у здоровых людей) и активной работы (при воспалительных процессах).
Параметрами активного и спокойного функционирования нормальной иммунной системы предложено считать показатели иммунограмм периферической крови. Иммунограмма включает следующие показатели: Ле (лейкоциты в 10^ 9 на 1 л крови); моноциты (%), лимфоциты (%), эозинофилы (%); П - палочкоядерные нейтрофилы (%); сегментоядерные нейтрофилы (%), Т -лимфоциты (%); В- лимфоциты (%); нулевые лимфоциты (%); Т-хелперы (%); Т - супрессоры (%); фагоцитоз, фаза адгезии(количество розеткообразующих нейтрофилов (%); фаза захвата, рассчитанная по количеству нейтрофилов, фагоцитирующих D клетки (дрожжи S - cerevisiae- %); ИН - индекс нагрузки. Всего 13 параметров.
Иммунологический статус. Значение его определения. Два уровня исследования статуса:
1. Оценка общих параметров функционирования иммунной системы: число Т- и В-лимфоцитов в крови, их митогенный ответ на один или несколько поликконалъных стимуляторов растительного происхождения (фитогемагглютинин, конканавалин А, экстракт лаконоса - PWM), продукция фактора, угнетающего миграцию микрофагов (MIF), содержание IgA, IgM, IgG в сыворотке крови.
2. При наличии отклонений, зарегистрированных методами первого уровня, или при наличии других признаков нарушения иммунитета производят дополнительные исследования с целью выяснения функционирования отдельных звеньев системы иммунитета: супрессоров, киллеров, реактивность на антиген, компоненты системы комплемента, IgE, аллерготесты и др.
Изучение иммунологического статуса дает исключительно важную, а порой и единственно достоверную информацию для заключения о наличии или отсутствии иммунопатологии.
Лекция 10.
Тема: КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ ИММУНИТЕТА.
Лимфоидная система - орган иммунитета. Центральные органы иммунитета: тимус, сумка Фабрициуса, костный мозг. Периферические лимфоидные органы - лимфатические узлы, селезенка, кровь. Костный мозг - источник генерации стволовых клеток. Тимус и его роль в иммунитете. Последствия тимэктомии у новорожденных - развитие вастинг - синдрома. Последствия удаления сумки Фабрициуса у птиц - агаммаглобулинемия.
Тимус - центральный орган клеточного иммунитета. Дифференциация стволовых клеток в иммунокомпетентные Т-лимфоциты, которые играют определяющую роль в реакциях гиперчувствительности замедленного типа и трансплантационного иммунитета (Т-киллеры), иммунологической толерантности (Т-супрессоры) и в трансформации В лимфоцитов в антителопродуцирующие клетки - плазмоциты (Т-помощники).
Значение тимусных гормонов в дифференцировке Т-лимфоцитов. Система В-лимфоцитов: В-лимфоциты - предшественники антителообразующих клеток и клеток иммунной памяти; В-супрессоры; В-киллеры. Роль гормонов костного мозга в дифференцировке В-лимфоцитов. Основные свойства Т- и В-лимфоцитов и различия между ними. Рецепторы Т-лимфоцитов, с помощью которых они распознают представляемые им чужеродные антигены. Т-киллеры распознают чужеродные антигены, представляемые им белками MHС класса I. Т-хелперы распознают чужеродные антигены, представляемые им клетками, имеющие белки МНС класса II. Химическая природа этих рецепторов, особенности генетического контроля биосинтеза вариабельных участков рецепторов. Наличие у Т-лимфоцитов рецепторов СD3 (у всех Т-лимфоцитов), СD4 (у Т-хелперов), СD8 (у Т-киллеров и Т-супрессоров). Рецепторы у Т-лимфоцитов к Fc-фрагментам IgG и IgM. В-лимфоциты, их рецепторы (к Fс-фрагментам IgG, IgM, к СЗ -компоненту системы комплемента, наличие собственных антигенов Lyb, две популяции В-лимфоцитоз С Lyb5+,Lyb5-). Однако, основными рецепторами В-лимфоцитов являются иммуноглобулины - IgM и IgD.
Две стадии дифференцировки В-лимфоцитов - антигеннезависимая и антигензависимая, их сущность, значение, этапы.
В результате антигеннезависимой дифференцировки В-лимфоцитов, протекающей в эмбриональном периоде, возникают зрелые В-лимфоциты. В результате встречи зрелого В-лимфоцита со своим антигеном он превращается в клон клеток, синтезирующих и секретирующих антитела одной и той же антительной специфичности. Этот процесс складывается из активации, пролиферации и дифференцировки В-лимфоцитов. Известно пять механизмов активации В-лимфоцитов. Пролиферация и дифференцировка В-лимфоцитов осуществляется под влиянием химических сигналов Т-хелперов. Т-хелперы синтезируют и выделяют факторы роста и дифференцировки, которые воспринимаются В-лимфоцитами с помощью их рецепторов: Lyb1 и Lyb2 соответственно. Часть активированных В-лимфоцитов приостанавливает свою пролиферацию и дифференцировку и превращается в клетки иммунной памяти. Таким образом иммунный ответ в виде биосинтеза антител и формирования клеток памяти является следствием кооперативного взаимодействия макрофагов (процессинг и представление антигена), Т-хелперов (синтез факторов роста, дифференцировки и созревания), В-лимфоцитов (активация, пролиферация и дифференцировка в антителобразующие клетки, клетки памяти). Особенности противовирусного иммунитета. Осуществляя разные функции иммунитета, Т- и В-лимфоциты, вместе с тем, являются частью его единой общей системы.
Интерлейкины (ИЛ-1 - ИЛ-8) и их роль в координации деятельности иммунной системы.
Лекция 11.
Тема: БАКТЕРИОФАГИЯ.
История открытия бактериофага. Работы Н.Ф.Гамалеи, Творта, Д.Эрелля. Химический состав фага, его размеры. Строение фага: головка, хвост (наличие стержня, чехла), хвостовые нити, шипы, пластинка. Типы симметрии головки и хвоста. Мелкие фаги. ДНК- и РНК-содержащие фаги. Двунитиевые и однонитевые ДНК и РНК фагов. Значение белков и НК фага.
Типы инфекций, вызываемых фагом: продуктивная, редуктивная и абортивная инфекции, их особенности.
Типы фагов: покоящийся, инфекционный, вирулентный, умеренный, вегетативный; их характеристика.
Продуктивная фаговая инфекция. Взаимодействие фага с микробной клеткой. Фазы адсорбции фага на микробной клетке, значение нитей, шипов и пластинки.
Механизм введения фаговой нуклеиновой кислоты в микробную клетку (значение белков, образующих чехол хвоста).
Механизм размножения фага в бактериальной клетке. Генетический контроль репликации ДНК Т-фагов. Регуляция считывания информации, содержащейся в фаговой ДНК - ранние и поздние гены. Синтез ферментов, участвующих в репликации ДНК, репликация фаговой ДНК, синтез структурных белков фага.
Морфогенез Т-фагов. Три относительно независимых линии синтеза компонентов фага: синтез хвоста, синтез головки, синтез хвостовых нитей. Последовательность сборки фага: присоединение чехла хвоста к стержню, присоединение головки к хвосту, присоединение хвостовых нитей - завершающая фаза сборки фага. Регуляция морфогенеза фага.
Разрушение микробной клетки и выход фага. Лизис бактерий изнутри и извне.
Взаимодействие фагов, лишенных хвостика, с бактериальной клеткой. Белки-лоцманы и их функции. Схема жизненного цикла фагов M13 и γХ174.
Особенности редуктивной инфекции. Лизогенизация бактерий умеренным фагом. Интеграция генома фага в геном клетки-хозяина. Трансдукция и лизогенная конверсия, их сущность и значение. Применение трансдуцирующих фагов для замены мутировавших генов в хромосоме бактерий.
Использование лизогенных бактерий в качестве модели для изучения важнейших проблем молекулярной биологии.
Особенности размножения мелких фагов, геном которых представлен однонитчатой ДНК или однонитчатой РНК (fl, f2, MR, MS2, Qβ, γХ174 и др.). Образование репликативной формы, промежуточная репликативная форма. Генетический контроль репликации фагов, имеющих однонитчатую ДНК (РНК), зависимость образования репликативных форм от генов клетки-хозяина. Синтез фаговых ДНК in vitro.
Использование фагов в медицинской практике для диагностики, лечения и профилактики инфекционных заболеваний.
Лекция 12.
Тема: ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИКИ МИКРООРГАНИЗМОВ.
Значение, изучения генетики бактерий для развития молекулярной генетики и практической медицины.
Установление роли ДНК как фактора наследственности. Опыты по трансформации in vivo и in vitro. Основные функции генетической системы: обеспечение непрерывности наследственности, управление структурами и функциями организма, обеспечение эволюции живой материи. Открытие Уотсоном и Криком атомно-молекулярной структуры ДНК; расшифровка генетического кода. Связь между структурой и функциями ДНК.
Ген - универсальная организующая структурная единица живой материи, которая благодаря содержащейся в ней закодированной информации обеспечивает единство и многообразие всех форм существования жизни, ее непрерывность и эволюцию.
Ген – основной носитель и хранитель жизни, а его продукт - белок-способ ее существования.
Понятие о геноме, генотипе и фенотипе. Хромосома и внехромосомные генетические детерминанты (плазмиды) бактерий. Возможное биологическое значение содержания у бактерий нескольких копий гаплоидной хромосомы. Упаковка хромосомы в клетке. Молекулярная масса и число копий плазмид на клетку.
Типы репликации ДНК - вегетативная, конъюгативная и репаративная. Особенности вегетативной репликации: полуконсервативная, симметричная, двунаправленная, прерывистая.
Механизм биосинтеза ДНК.
Репликация ДНК на лидерной нити происходит непрерывно, на отстающей нити - через образование сегментов Оказаки. Синтез каждого сегмента включает последовательно следующие стадии:
1)раскручивание нитей;
2)расплетение (разделение нитей);
3)стабилизация однонитевого участка;
4)формирование праймосомы;
5)синтез затравочной РНК;
6)синтез сегмента Оказаки;
7)выщепление затравки и замещение ее дезоксирибонуклеотидами;
8)сшивание сегмента с помощью лигазы;
9)суперспирализация;
10)ревизия вновь синтезированного фрагмента ДНК (нет ли ошибочного включения нуклеотидов).
Совокупность ферментов, осуществляющих репликацию, образует реплисому. Скорость репликации. Генетический контроль репликации хромосомной ДНК бактерий. Особенности регуляции выражения генетической информация у бактерий на уровне оперона и на уровне хромосомы.
Молекулярные механизмы изменчивости бактерий. Мутации. Формы обмена генетическим материалом у бактерий: трансформация, трансфекция, трансдукция, сексдукция и конъюгация. Трансформация и трансфекция, их сущность. Трансдукция, ее механизм. Неспецифическая трансдукция. Специфическая трансдукция, ее механизм. Значение трансдуцирующих фагов и перспективы применения специфической трансдукции.
Половая полярность бактерий. Половой фактор бактерий, структура, его основные функции. Роль tra-генов. Половые ворсинки и их функция. Конъюгация бактерий. Последовательность и механизм переноса полового фактора из мужской клетки в женскую. Образование F -re-нот, явление сексдукции. Конъюгативная репликация хромосомной ДНК. Механизм F - опосредованного переноса хромосомной ДНК при конъюгации. Молекулярные механизмы генетической рекомбинации. Роль rес - генов. Феномены супрессии и репарации, их генетический контроль. Использование конъюгации, трансдукции и трансформации для картирования хромосомы. Хромосомная карта кишечной палочки.
Транспозируемые элементы: is -элементы, транспозоны, эписомы, их роль в эволюции.
Плазмиды бактерий. Плазмиды - наипростейшие организмы, нет белковой оболочки, представляют собой организованную совокупность генов, определяющих специфические свойства, плазмид: способность к саморепликации, самопереносу или мобилизации на перенос, контроль явлений несовместимости и поверхностного исключения, контроль числа копий на хромосому, стабильного поддержания и равномерного распределения в дочерние клетки. Как правило, плазмиды несут гены, наделяющие клетку-хозяина дополнительными важными для нее селективными свойствами.
Фенотипическое выражение этих генов определяет класс плазмид (F-, R-, Col-, Ent-, Hly - плазмиды и др.)
Молекулярно-генетическая организация плазмид. Распространение плазмид среди бактерий происходит по вертикали (передача по наследству) и по горизонтали посредством конъюгации.
Конъюгативные и неконъюгативные плазмиды, tra - оперон и его функции (синтез донорных ворсинок, донорной ДНК и контроль явления поверхностного исключения).
Практическое и теоретическое значение изучения плазмид. Значение R -плазмид в современной эпидемиологии кишечных инфекций. Классификация R -плазмид. Inc -группы (группы несовместимости) как биологические виды плазмид.
Лекция 13.
Тема: ВИРУСЫ, ИХ МОРФОЛОГИЯ И СВОЙСТВА.
Открытие Д.И.Ивановским вируса мозаичной болезни табака. Значение этого открытия для биологии и медицины.
Распространение вирусов в природе и роль их в патологии человека, животных и растений.
Методы изучения вирусов: методы фильтрации, электронной микроскопии, методы ультрацентрифугирования, изучения химического состава вирусов, разработка методов культивирования вирусов.
Основные свойства вирусов, отличающие их от всех других живых систем: наличие нуклеиновой кислоты только одного типа (ДНК или РНК), наличие однонитчатых геномных НК, неспособность к росту и бинарному делению, особенности размножения, отсутствие систем генерации энергии, отсутствие собственной белоксинтезирующей системы; облигатный паразитизм вирусов.
Морфология вирусов. Строение вириона наличие нуклеиновой кислоты, капсида, суперкапсида (пеплоса). Особенности упаковки нуклеокапсида (использование кубического или спирального типа симметрии). Структура ВТМ, вируса гриппа, вируса оспы. Группы - критериев, используемые для современной классификации вирусов: нуклеиновая кислота, морфология вириона, биофизические свойства вириона, белки, липиды, особенности размножения вирусов в культуре ткани, круг поражаемых хозяев и особенности патогенеза вызываемых заболеваний, чувствительность и действию физико-химических факторов, антигенные свойства.
Особенности структуры генома вирусов: однонитчатые и двунитчатые нефрагментированные и фрагментированные РНК, однонитчатые и двунитчатые линейные и кольцевидные ДНК.
Современная классификация вирусов и заболеваний, вызываемых ими. Семейс
|
|
|
