Как образуются антитела. Антитела как образуются


Как образуются антитела

Как образуются антитела

Как образуются антитела, как они действуют против чужеродных антигенов и многие другие проблемы, связанные с защитными реакциями организма, изучает специальная наука широкого профиля — иммунология. Мы не будем вдаваться в подробности этой большой важной комплексной дисциплины, но поскольку иммунология рассматривает вирусы тоже как антигены, то познакомимся с некоторыми событиями, происходящими в организме после того, как вирусантиген попадает в него.

Преодолев кожные, эпителиальные и другие барьеры организма, вирус или любой другой возбудитель (антиген) заболевания проникает в кровь и лимфу. С этого момента начинает работать механизм образования антител за счет действия цитоплазматических клеток. В крови синтезируются иммунноглобулины — антитела разных классов. С этого времени в крови носителей вирусов кроме красных кровяных клеток (эритроцитов), белых кровяных клеток (лейкоцитов) и многих других элементов клеток присутствуют также антигены и специфические к ним антитела. Все это находится в жидкой части крови — сыворотке. Сыворотка, лишенная форменных элементов и содержащая иммунноглобулины — антитела, называется антисывороткой.

Чужеродные антигены в антисыворотке долго не задерживаются в свободном виде. Они связываются антителами, образуя конгломераты, и эти крупные объединения в виде хлопьев осаждаются. Этот процесс осаждения называют преципитацией (если осаждается свободный антиген), или агглютинацией (если осаждается антиген, связанный с клеткой), или гемагглютинацией (если антиген связан с эритроцитами).

 Как бы ни назывались эти типы серологических реакций, для организма они важны тем, что опасные антигены теряют подвижность, оседают в крови, захватываются фагоцитирующими клетками, поглощаются и перевариваются ими.

Так организм борется с опознанными агрессорами. Серологические реакции служат идентификации.  Реакции преципитации (или агглютинации, или гемагглютинации) могут протекать не только в крови, но и в сыворотке. Если антисыворотку, т. е. сыворотку крови, в которой есть антитела, налить в пробирку и добавить в нее раствор с антигенами, то возможно следующее: прозрачный раствор помутнеет, в пробирке появятся хлопья и начнут оседать на дно никаких заметных изменений не произойдет. Очевидно, в первом случае в антисыворотке были антитела, точно соответствующие добавленным антигенам.

В агаровой пластине средняя лунка была наполнена антисывороткой, верхняя и нижняя лунки — растворами с вирусами (ромбы и круги). В течение нескольких часов вещества  диффундировали во все стороны. Вирусы в нижней лунке оказались антигенами, соответствующими антителам в антисыворотке, поэтому между средней и нижней лунками произошла реакция преципитации.

Антитела бросились на врагов и, лишив их активности, осадили. Во втором случае антигены оказались неопознанными и «стражи» не проявили к ним никакого интереса.

Конечно, такое явление природы, как иммунизация, ученые использовали для целей диагностики. Серологические реакции надежно показывают, соответствует ли антитело антигену. В простейшем случае делается это так: берут каплю сыворотки крови животных (сок растений), подозреваемых на вирусоносительство, и соединяют с каплей антисыворотки с антителом, «порожденным» известным вирусом. По очереди проверяя антисыворотки с различными антителами, следят, не произойдет ли реакция преципитации. Все это делают на чистом предметном стекле, где хорошо заметно выпадение осадка. Конечно, в наборе антисывороток может не оказаться такой, в которой содержится антитело, подходящее к исследуемому вирусу, и тогда ни в одной из капель осадок не выпадает.

Обычно исследования проводят в среде агара. Прозрачные стеклянные блюдечки — чашки Петри — наполняют раствором желатина (агара). Еще до затвердевания в агаре с помощью формочек делают лунки. В эти лунки заливают антигены (растворы с вирусами) и антисыворотки. Вещества начинают медленно распространяться во все стороны и встречаются между лунками. Реакция преципитации оставляет характерный след — белую полосу образовавшегося в агаре осадка.

В биологии большое применение нашли меченые атомы. Радиоактивными изотопами заменяют обычные атомы некоторых элементов, входящих в клетку, сыворотку и т. п. Радиоактивный атом непрерывно сигнализирует о своем местонахождении. Ничтожное, не опасное в целом для организма, радиоактивное излучение легко уловить приборами, даже когда элемент «забрался» в глубь клетки. Этим свойством и пользуются вирусологи. В антитело, не повреждая его, внедряют радиоактивные атомы. Оказавшись в крови (соке) или клетках организма, антитела разыщут соответствующие антигены — вирусы и свяжутся с ними. Теперь уже изотоп будет сигнализировать и о месте нахождения антигена. Если к антителам присоединить флюоресцирующую краску, то тогда соответствующий антиген станет замечен по свечению.

www.oborudka.ru

Антитела (иммуноглобулины, Ig), что это, как образуются, поликлональные антитела, как защищают нас

Альтернативные названия: Ig, иммуноглобулин

Антитело  (AT) или иммуноглобулин (Ig)   - это защитный белок, продуцируемый иммунной системой в ответ на присутствие постороннего вещества, называемого антиген (Ag). Как белки антитела относятся  глобулинам, функции в иммунитете позволяют называть их иммуноглобулинами и обозначать как Ig. Антитела распознают и связываются с антигенами, чтобы удалить их из организма. Организм рассматривает широкий спектр веществ как Ag, в том числе болезнетворные организмы и токсичные материалы, такие как яд насекомых.

Антиген классически определяются как любое чужеродное вещество, которое вызывает иммунный ответ. Антигены также называют иммуногенами. Конкретная область на антигене, которую   распознает и связывает AT, называется эпитопом или антигенной детерминантой.

Образование антител  В-клетками 

Когда патоген (Ag) проникает в организм, иммунная система может распознать его   как чужое потому, что молекулы на поверхности Ag отличаются от тех, которые присущи организму. Чтобы избавиться от захватчика, иммунная система имеет ряда механизмов, включая одно из наиболее важных - AT. Антитела синтезируются специализированными лейкоцитами, называемыми В-лимфоцитами (или В-клетками). Когда Ag связывается с поверхностью B-клетки, он стимулирует B-клетку к делению и созреванию в группу идентичных клеток, называемую клоном. Зрелые В-клетки  называют плазматическими клетками,  они поселяются на месяц в костном мозге и выделяют миллионы антиген-специфических  антител в кровоток и лимфатическую систему.

При циркуляции  в крови и лимфе  AT   атакуют и нейтрализуют  те антигены, которые идентичны тем, которые инициировали их образование. Антитела атакуют антигены путем связывания с ними. 

  • Связывание AT с токсином, например, может нейтрализовать яд просто путем изменения его химического состава; такие AT называются антитоксины. 
  • Присоединяясь к некоторым проникшим в организм микробам, AT  могут лишать их подвижности или препятствовать проникновению в клетки   организма. 
  • В других случаях AT, покрывающие Ag, включает в действие химическую цепную реакцию активации комплемента -систему представленную   рядом белков, циркулирующих в крови. Реакция комплемента может либо вызвать лизис (разрыв) вторгшегося микроба, или  привлекать клетки-поглотители микробов (фагоциты), которые поглощают или фагоцитируют захватчика. 

Как долго В-клетки синтезируют антитела

Включенный синтез АТ против определенного антигена (антиген специфические антитела)  продолжается в течение нескольких дней, пока не удаляются все молекулы Ag. Антитела остаются в обращении в течение нескольких месяцев, обеспечивая расширенный иммунитет против этого конкретного возбудителя,  его молекул, распознанных  рецепторами В-лимфоцитов. На поверхности В-клеток содержатся рецепторы к Ag - рецепторные  антитела или мембранные иммуноглобулины, которые не секретируется. Все мембранные иммуноглобулины (рецепторы В-клеток),  конкретной В-клетки, идентичны, но рецепторы, расположенные на других В-клетках, отличны. Хотя их общая структура - это АТ, встроенное в мембрану, вариация лежит в области, которая взаимодействует с антигеном - антиген связывающим   сайтом, паратопом. Это структурное различие среди антиген связывающих сайтов позволяет различным В-клеткам распознавать различные Ag. Рецептор антигена фактически  распознает не весь Ag; вместо этого он связывается только с частью поверхности Ag,  эпитопом.

Что такое эпитоп

Эпитоп (антигенная детерминанта) - это небольшой участок (сайт) на поверхности антигена, который распознается антителом. Обычно эпитоп образуют от одного до шести сахаров или аминокислот.  Участок антитела, который распознает эпитоп, называют паратоп.

Антигены - сложные молекулы, содержат несколько антигенных детерминат, каждая из которых распознаётся В-клетками, рецепторные антитела которых комплементарны одной антигенной детерминанте. Так, если антигена имеет 6 эпитопов, то его распознают  6 вариантов  В-клеток, каждый  вариант образует клон, который синтезирует антитела к распознанному эпитопу, а иммунный В-клеточный ответ будет поликлональным, и синтезированные АТ - поликлональными.  Поликлональный иммунный ответ - это норма.  Антитела к одной единственной антигенной детерминанте сложного антигена называются моноклональными. Моноклональные антитела получают с использованием специальной гибридомной технологии.

Связывание между рецептором и эпитопом происходит только в том случае, если их структуры являются взаимодополняющими, комплементарными. Если   эпитоп и рецептор подходят друг к другу  как рука и перчатка, включается цепь реакций, необходимых для активации синтеза AT В клетками.  Каждая молекула антитела по существу идентична мембранному иммуноглобулину В-клетки, которая его продуцировала. Основная структура этих белков состоит из двух пар полипептидных цепей (длины аминокислот, связанных пептидными связями), которые образуют гибкую форму Y. Стебель Y состоит из одного конца каждой из двух одинаковых тяжелых цепей, в то время как каждая рука состоит из оставшейся части тяжелой цепи плюс меньший белок, называемый легкой цепью. Две легкие цепи также идентичны. В определенных классах антител стебель и нижняя часть плеч довольно похожи и поэтому называются константной областью. Кончики рук, однако, сильно варьируются в последовательности. Именно эти концы связывают антиген. Таким образом, каждое АТ имеет два идентичных антигенсвязывающих участка, по одному в конце каждого плеча.

Классы антител

АТ группируются в пять классов по структуре их константной (неизменной, постоянной) области. Каждый класс обозначается буквой, прикрепленной к аббревиатуре слова «иммуноглобулин»: IgG, IgM, IgA, IgD и IgE. Классы AT отличаются не только их постоянной областью, но и "местом  работы". Например, IgG, наиболее распространенное AT, присутствует в основном в крови и тканевых жидкостях, в то время как IgA встречается в слизистых оболочках  дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

Человеческие IgG состоят из четырех подклассов (изотипов), которые нумеруются в порядке их концентрации в сыворотке (IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4). Четыре подкласса имеют от 90 до 95% идентичности друг с другом в константной области.   IgG  пересекают плаценту и обеспечивают защиту плода.  

IgG-содержащие комплексы антиген-антитело прикрепляются к Fc  рецепторам на В-клетках и ингибируют её функцию. 

АТ, которые получают из сыворотки крови ранее инфицированных конкретным антигеном людей или животных, называют антисыворотки. Их  вводят как антисыворотку другому человеку, чтобы обеспечить немедленную, пассивную иммунизацию против быстродействующих токсинов или микробов, например, при укусах змеи или столбнячной инфекции.

Функции антител 

  • IgG обеспечивает долгосрочную защиту, поскольку они сохраняется в течение нескольких месяцев и лет после появления антигена, который вызвал их образование.
  • IgG защищает от бактерий, вирусов, нейтрализует бактериальные токсины, запускает систему комплемента и связывает антигены для повышения эффективности фагоцитоза.
  • Основная функция IgA заключается в связывании антигенов на микробах, прежде чем они вторгаются в ткани. IgA  "склеивают" микробы и удерживают их в секретах слизистых. Выделение секретов  (дыхательные пути, половые, желудочно-кишечный тракт)  - это и освобождение от  микробов..
  • IgA также являются первой  линией защиты для поверхности слизистой оболочки кишечника, носа и легких.
  • IgM участвует распознавании  антигенов группы крови ABO на поверхности эритроцитов.
  • IgM усиливает поглощение клеток фагоцитами.
  • IgE связываются с тучными клетками и базофилами, которые участвуют в иммунном ответе.
  • Некоторые ученые считают, что целью IgE является противопаразитарная защита
  • IgD присутствуют на поверхности В-клеток и играет роль в индукции продуцирования антител.

 

biohimik.net

Параграф 18. Борьба организма с инфекцией. Иммунитет



Вопросы в начале параграфа.

Вопрос 1. Как организм человека защищается от микроорганизмов?

В нашем организме есть особые механизмы, препятствующие проникновению в него микробов и развитию инфекции. Так, слизистые оболочки выполняют роль барьера, через который способны проникать не все микробы. Микроорганизмы распознаются и уничтожаются лимфоцитами, а также лейкоцитами и макрофагами (клетками соединительной ткани). Большую роль в борьбе с инфекциями играют антитела. Это особые белковые соединения (иммуноглобулины), образующиеся в организме при попадании в него чужеродных веществ. Антитела выделяют главным образом лимфоциты. Антитела обезвреживают, нейтрализуют продукты жизнедеятельности болезнетворных бактерий и вирусов.

Вопрос 2. Что такое иммунитет?

Иммунитет — способность организма избавляться от чужеродных тел и соединений и благодаря этому сохранять химическое и биологическое постоянство внутренней среды и собственных тканей.

Вопрос 3. Что происходит при воспалении и общем инфекционном заболевании? Кто является бацилло-или вирусоносителем?

При воспалении происходит покраснение пораженного участка: расширяются капилляры и к этому месту усиленно притекает кровь. Повышается местная температура, раздражаются рецепторы, вызывающие ощущение боли. К воспаленному участку с кровью прибывают лейкоциты крови и макрофаги из тканей — начинается фагоцитоз.

Инфекционные заболевания отличаются от других тем, что они заразны, а также им свойственны циклическое течение и формирование постинфекционного иммунитета. Под цикличностью течения заболевания понимают закономерную смену симптомов болезни. Так, после попадания в организм инфекции больной некоторое время не чувствует каких-либо изменений. Это скрытый период болезни. Здесь происходит, с одной стороны, размножение возбудителя, а с другой — нарастание иммунной реакции: опознание чужеродных соединений, выработка против них антител.

Вопросы в конце параграфа.

Вопрос 1. Что такое иммунитет?

Иммунитет — способность организма избавляться от чужеродных тел и соединений и благодаря этому сохранять химическое и биологическое постоянство внутренней среды и собственных тканей.

Вопрос 2. К какому виду иммунитета относится фагоцитоз?

Фагоцитоз относится к неспецифическому (клеточному) виду иммунитета.

Вопрос 3. Как образуются антитела?

В организме человека имеются специальные органы, где формируются клетки крови, участвующие в иммунной реакции. Это — костный мозг, вилочковая железа (тимус), лимфатические узлы. Т-лимфоциты формируются в тимусе, В-лимфоциты — в лимфатических узлах. Многие Т-лимфоциты способны распознавать микробные и другие антигены и расшифровывать их химическую структуру. В-лимфоциты, получив информацию об антигене от Т-лимфоцитов, начинают стремительно размножаться и выделять в кровь антитела. Каждый вид антител способен нейтрализовать строго определенный антиген, именно тот, который обнаружил Т-лимфоцит.

Вопрос 4. Могут ли антитела, выработанные против дифтерии, обезвредить столбнячный яд?

Нет, так как каждый вид антител обезвреживает только соответствующий антиген.

Вопрос 5. Что такое воспаление? Каковы его признаки?

Воспаление — это сложная приспособительная сосудисто-тканевая реакция организма на повреждение целостности тканей и проникновение чужеродных организмов или веществ.

Основные общие признаки воспаления: повышение температуры тела и изменение состава крови.

Местные признаки воспаления: краснота, боль, жар, припухлость, нарушение функции.

Вопрос 6. Какие заболевания называют инфекционными? Что для них характерно?

Инфекционные заболевания — это заболевания, вызванные живыми возбудителями (вирусами, микробами, грибками и др.). Инфекционные заболевания заразны, а также им свойственны циклическое течение и формирование постинфекционного иммунитета. Под цикличностью течения заболевания принято понимать закономерную смену симптомов болезни. Так, после попадания в организм инфекции больной некоторое время не чувствует каких-либо изменений. Это скрытый период болезни. Здесь происходит, с одной стороны, размножение возбудителя, а с другой — нарастание иммунной реакции: опознание чужеродных соединений, выработка против них антител. Болезнь не наступает, если антителам удается в самом начале подавить размножение возбудителя. В противном случае постепенно развиваются симптомы болезни. В это время в организме происходит интенсивное накопление возбудителя, вредных веществ, которые он выделяет, а также уничтожающих их антител. В стадии выздоровления антитела начинают сдерживать размножение возбудителя и нейтрализуют его яды. Человек выздоравливает.

Вопрос 7. Что такое «ворота инфекции»?

Путь, через который возбудитель болезни попадает в организм, называют «воротами инфекции».

Вопрос 8. Почему опасны бацилло- и вирусоносители?

Бацилло- и вирусоносители представляют опасность для окружающих, так как такие люди могут, сами того не подозревая, заражать окружающих.

Проанализируйте рисунок 47 («Опыт И. И. Мечникова»), Ответьте на вопросы: можно ли назвать изображенный на рисунке процесс воспалением; почему образовался нарыв?

Изображенный на рисунке процесс можно назвать воспалением, потому что там есть участок, где проходит борьба лейкоцитов с микробами.

Нарыв образовался в результате попадания чужеродного тела, введенного в тело морской звезды.

resheba.com


Смотрите также