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人体数以百万计的抗原受体是怎样产生的?

(2016-06-07 15:32:40)
标签:

教育

基因重排

分类: 疑难问题的解决

人体数以百万计的抗原受体是怎样产生的?
克隆选择学说

教材研究:必修3教材第51页,这是克隆选择学说理论,认为淋巴细胞在抗原入侵之前就已经具有数以百万计的不同的抗原受体,为什么会这样呢?

参考《普通生物学》(第三版)第147页,整理如下。

在免疫过程中,当一种抗原侵入人体后,在无数种淋巴细胞中,只有表面本来就有和这种抗原互补的受体的少数B 淋巴细胞能和抗原结合。一经结合这种 淋巴细胞就被激活, 并克隆分化为浆细胞群和记忆 细胞群。浆细胞在短时间内分泌大量的抗体分子(即原 淋巴细 胞表面的受体) ,进入到血液和组织液中,并与体液中相应的抗原特异性结合发挥免疫效应。

一、解释—基因随机重排组合

据估计,一个人就会有 1010 种以上的带有抗原受体的 淋巴细胞,这是由于淋巴细胞内的有关基因随机重新组合的结果。

人体每个B 淋巴细胞(包括T淋巴细胞)的基因都是相同的,其中包括为抗原受体编码的基因,但是在淋巴细胞成熟过程中,由于抗原受体编码的基因数以百万计的重排组合(是一种随机移动), 对于一个淋巴细胞,这种随机重排的过程就产生一种基因,它编码出一种抗原受体,就形成一 种 淋巴细胞。

二、机理—基因重排

研究证明,这是通过基因重排来实现免疫球蛋白的多样性。抗体基因重排是发生在淋巴细胞分化的时候。

抗体的L链(轻链)是由C、V、J三个基因簇编码的,H链(重链)由C、V、D、J四个基因簇编码的。V是编码可变区,有300个种类;D编码高变区,有15~20个种类;J编码连接V、C的结合区,有4~5个种类;C编码恒定区,仅有一种。这些外显子通过多种多样的重排,所合成出的肽链,还要再进一步进行L和H链组合,这样最后生成的抗体种类就非常多了。

例如,在胚胎细胞中,V、J、(D)和C基因是分散排列的,在B细胞发育成熟过程中,基因组中组成免疫球蛋白分子的各个基因开始发生重排,V区基因发生y—J或y—D—J重排,与C基因连接,转录产生mRNA。随机重排的结果可以产生108—10l0种免疫球蛋白分子。

人体数以百万计的抗原受体是怎样产生的?

 Ig基因重排过程(重链)示意图

三、实验证据

有科学家做过这样一个实验,给动物注射 高剂量的同位素标记的抗原,结果动物不但不发生免疫反应,而且以后对同种未标记的抗原也不 再发生免疫反应。此时如给实验动物注射其他抗原,动物仍能发生正常免疫反应。

这一实验表明,实验动物失去对此种抗原免疫力的原因是:大剂量同位素标记的抗原与带有互补受体的淋巴细胞 结合,这种淋巴细胞全被杀死,因此不发生免疫反应。第二次注射同种未标记的抗原仍不发生免 疫反应,是由于有相应受体的淋巴细胞已全部死亡,而其他种类的淋巴细胞对其他抗原仍能正常 反应,但不能对此种抗原反应。

由此可见,淋巴细胞不需要抗原的作用,就已分化出带有不同种 受体的淋巴细胞。

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