Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Einführung in die Immunbiologie. Das komplette Material finden Sie hier:

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1 Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form Auszug aus: Einführung in die Immunbiologie Das komplette Material finden Sie hier: School-Scout.de

2 S 2 M 2 Das Immunsystem eine Übersicht Das menschliche Immunsystem hat die Aufgabe, uns vor Krankheitserregern zu schützen. Es besteht aus einem Netzwerk aus Organen, Zellen, Abwehr- und Botenstoffen. Im Laufe der Evolution haben sich zwei aufeinander abgestimmte Abwehrsysteme entwickelt: die angeborene, unspezifische Abwehr und die spezifische Abwehr. Letztere wird erst im Laufe des Lebens aufgebaut und immer wieder neu angepasst. Unspezifische Abwehr Haut Schleimhäute und deren Sekrete (auch Magensäure) Phagozytotische weiße Blutzellen Bakterizide und virostatische Proteine Entzündungsreaktion Spezifische Abwehr Lymphozyten Antikörper Abbildung 1: Diese Stäbchenbakterien (Vibrio Cholerae) sind die Krankheitserreger der Cholera Abbildung 2: Übersicht über das Immunsystem (unspezifische und spezifische Immunantwort)

3 S 5 M 5 Die humorale Immunantwort Die Zellen der spezifischen humoralen Abwehr sind die B-Lymphozyten (B-Zellen). Beim Menschen werden sie im Knochenmark gebildet. Das B soll an das Knochenmark erinnern (engl. bone marrow). Es gibt folgende B-Lymphozytenarten: B-Zellen: Die Zellmembran der B-Zellen besitzt viele Rezeptoren für ein bestimmtes Antigen. Eine bestimmte B-Zelle kann also nur ein Antigen spezifisch erkennen und binden. B-Zellen erkennen frei umherschwimmende Antigene, die sich außerhalb der Körperzellen befinden, wie z. B. die meisten Bakterien. Beim Kontakt einer B-Zelle mit einem passenden Antigen teilt sich diese mehrfach, es entstehen viele gleichartige B-Zellen (Zell-Klon). Die meisten dieser B-Zellen entwickeln sich zu Plasmazellen, einige zu Gedächtniszellen. Die B-Zelle kann man sich auch als eine kleine Fabrik mit wenig Produktionsfläche vorstellen. B-Plasmazellen: Sie sind deutlich größer als die ursprünglichen B-Zellen und produzieren riesige Mengen spezifischer Antikörper (10 Millionen Antikörper pro Stunde und Zelle). Die Plasmazellen leben nur wenige Wochen. Aus der kleinen Fabrik ist nun eine große geworden: Die Produktionsfläche wurde extrem erweitert und es werden Antikörper am Fliessband hergestellt. B-Gedächtniszellen: Sie speichern Informationen über ein bestimmtes Antigen und stimulieren bei erneutem Antigenkontakt die rasche Bildung von Plasmazellen, die wiederum die passenden Antikörper erzeugen. Gedächtniszellen sind langlebig. Die Aktivierung von B-Zellen Die Aktivierung von B-Zellen verläuft in zwei Schritten. Der erste Schritt ist die Bindung eines passenden Antigens an die spezifischen Rezeptoren der B-Zellen. Im zweiten Schritt sind Makrophagen und bestimmte T-Zellen, die sogenannten T-Helferzellen (T H -Zellen), beteiligt. Dringt ein Fremdstoff in den Körper ein, so wird er von Makrophagen gefressen oder spezifisch von B-Zellen erkannt und gebunden (1). Im Zellinneren werden die Eindringlinge abgebaut und Teile der Antigene an sogenannte MHC- Proteine der Makrophagen bzw. der B-Zellen gebunden (2). Dieser MHC-Antigen-Molekülkomplex wird in die Zellmembran integriert, womit Makrophagen und B-Zellen zu sogenannten antigenpräsentierenden Zellen (APC) geworden sind (3). Die T-Helferzellen (T H -Zellen) besitzen ebenfalls spezifische Rezeptoren, die den Komplex aus Antigenteilen und MHC-II-Proteinen erkennen. Durch eine Bindung an den MHC-Antigen- Komplex werden die T H -Zellen aktiviert: Sie teilen sich und auch die Nachkommenzellen sind auf diesen bestimmten Molekülkomplex MHC-Proteine (major histocompatibility complex = Gewebsverträglichkeits-Proteine) spielen eine sehr wichtige Rolle im Immunsystem: Sie ermöglichen die Selbst-Fremd- Erkennung, indem sie die Zellen eines Organismus als körpereigene Zellen markieren und so wie ein Art Ausweis fungieren. MHC-Proteine sind auf allen Zellen des Körpers zu finden. Es gibt zwei Klassen dieser Proteine (MHC-I, MHC-II), die sich in ihrem Bau unterscheiden. MHC-Klasse-I-Proteine befinden sich auf allen kernhaltigen Zellen, also auf fast allen Körperzellen. MHC-Klasse-II-Proteine finden sich auf Makrophagen und B-Zellen. Da es mindestens 20 MHC-Gene gibt und zahlreiche Allele jedes Gens, ist es so gut wie unmöglich, dass zwei Menschen die gleichen MHC-Marker auf ihren Zellen tragen.

4 S 6 spezialisiert. Wurde eine T H -Zelle durch Bindung eines Antigen-MHC-Komplexes aktiviert, so produziert sie Cytokine. Dabei handelt es sich um Botenstoffe, mit denen die Zellen des Immunsystems kommunizieren. Die Cytokine aktivieren nun ganz spezifisch solche B-Zellen, die mit dem Antigen bereits Kontakt hatten (4). Die Kombination aus diesen beiden Schritten ist das Signal für die B-Zelle, sich zu teilen und sich zu Plasmazellen zu differenzieren, die Antikörper produzieren (5). In der Regel bedarf es für eine humorale Immunantwort, also der Antikörperproduktion, sowohl die Antigenbindung durch B-Zellen als auch die Aktivierung durch die Cytokine der T-Helferzellen. a Ablauf einer humoralen Immunantwort: Die Nummern beziehen sich auf einzelne Textpassagen Aufgabe 1 Bei der Immunabwehr wird zwischen primärer und sekundärer Immunantwort unterschieden. Erläutern Sie, was damit gemeint ist. Aufgabe 2 Erklären Sie den Begriff immunologisches Gedächtnis. Aufgabe 3 Das Immunsystem jedes Menschen muss lernen, was fremd und was nicht fremd ist. Wie und wann könnte das geschehen? Aufgabe 4 Die MHC-Protein-Kombination eines Menschen ist einzigartig. Welche Ausnahme gibt es?

5 S 8 M 7 Antikörper Antikörper sind Proteine, die Antigene sehr wirkungsvoll erkennen und binden können. Gegen jedes körperfremde Antigen wird ein eigener Antikörper gebildet! Es gibt also mehrere Millionen Antikörpertypen. Antikörper zerstören Fremdstoffe in der Regel nicht direkt, sie lösen vielmehr Reaktionen aus, die zu deren Zerstörung führen: Neutralisation: Antikörper binden an ein Antigen, wodurch dieses blockiert wird (z. B. kann ein Virus, dessen Rezeptoren mit Antikörpern blockiert sind, nicht mehr in eine Zelle eindringen). Das Bepflastern von Erregern oder Fremdstoffen mit Antikörpern markiert diese Eindringlinge als fremd und sie werden von Fresszellen aufgenommen. Antikörper weisen zwei Antigenbindungsstellen auf. Dadurch kann es zu großen Antigen- Antikörper-Komplexen kommen, die von Fresszellen aufgenommen werden. Antikörper aktivieren das Komplementsystem (siehe M 8). Antikörper heißen auch Immunglobuline (Ig). Es gibt fünf Klassen (IgG, IgM, IgE, IgA, IgD) von Antikörpern, die auf verschiedene Arten von Antigenen zu jeweils anderen Zeitpunkten einer Infektion und an unterschiedlichen Stellen des Körpers wirken. Ein Antikörper besteht aus vier Polypeptidketten: zwei identischen schweren Ketten und zwei identischen leichten Ketten. Beide besitzen eine konstante Region (die Aminosäuresequenz variiert kaum) und eine variable Region (die Aminosäuresequenz variiert stark). Die variablen Enden des Y-förmigen Moleküls sind die Antigenbindestellen. Abbildung 1: Aufbau eines Antikörpers Aufgabe 1 Beschreiben Sie, mit welcher Struktur Antikörper ein Antigen erkennen. Aufgabe 2 Erläutern Sie, auf welche Weise Antikörper Antigene zerstören. Abbildung 2: Ausbildung eines Antigen-Antikörper- Komplexes mithilfe von Antikörpern

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