夏期講習 生物基礎特講⑤免疫

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細胞性免疫

体液性免疫

MHC

免疫

１．血液防御

（１）血液凝固：出血時にフィブリンが作られて血液が固まる現象。

（２）免疫：体内に異物が侵入したとき、それを排除する働き。

２．自然免疫
（１）物理的・化学的防御：生体が外界と接する皮膚や粘膜で異物の侵入を防ぐしくみ。

① 物理的防御　角質層（ケラチンを含む層、角質化に伴って細胞は死に、核は消失する）をもつ皮膚による保護，気管の繊毛上皮の運動やくしゃみ・せきによる異物の除去など。

② 化学的防御　汗・涙・粘液・だ液中に含まれるリゾチーム（細菌の細胞壁を分解する酵素）や強酸性の胃液による殺菌，腸内細菌による他の細菌の増殖抑制など。

（２）食作用：白血球の一種である好中球やマクロファージなどの食作用によって，異物が取りこまれ，分解される。

３．獲得免疫：自然免疫で処理しきれなかった異物に対してはたらく。獲得免疫は，一度体内に入ってきたウイルスや毒素などの異物を抗原として記憶し，二度目からは同じ異物を短時間で排除する免疫で，体液性免疫と細胞性免疫がある。Ｔ細胞やＢ細胞が主役となる。

参考　T 細胞は胸腺（Thymus）で分化することから，このような名前がつけられている。

① 体液性免疫：外から体内に侵入した抗原を樹状細胞やマクロファージが食作用によって取りこんで分解し，その後，抗原を細胞表面へ移動させて細胞外に提示する（抗原提示）。これをヘルパーT細胞が認識する。すると，この抗原に対応するB細胞が抗体産生細胞へと分化し，抗原と特異的に反応する物質（抗体）をつくって血しょう（体液）中に放出する。抗体の本体は免疫グロブリンとよばれるタンパク質で，抗原と特異的に結合（抗原抗体反応）して抗原を無毒化する。

② 細胞性免疫：抗体によるのではなく，リンパ球が抗原に対して直接的に免疫反応を行う場合を細胞性免疫という。抗原提示を受けたヘルパーT細胞は提示された抗原に対応するキラーT細胞の増殖も促進する。これによって増殖したキラーT細胞はウイルスなどに感染した細胞やがん細胞などの異物を直接攻撃して破壊する。

４．免疫記憶　抗原の侵入に対してつくられたT細胞やB細胞の一部は記憶細胞となり，同じ抗原が2回目以降に侵入した際，速やかに増殖して，多量の抗体をつくることで，短時間で異物を排除する。これを免疫記憶という。抗原の1回目の侵入に対する時間のかかる応答を一次応答，2回目以降の侵入に対する速やかな応答を二次応答という。

参考　抗体は免疫グロブリンとよばれるタンパク質でできている。抗体には，種類によって構造が異なる可変部とよばれる部分があり，その構造と合致する特定の抗原としか結合できないようになっている。

５．免疫と病気

① 日和見感染：病原性の低い病原体（カンジダ菌など）に感染・発病することがある。

② エイズ（AIDS，後天性免疫不全症候群）：HIV（ヒト免疫不全ウイルス）はT細胞にだけ感染してこれを破壊するため，細胞性免疫や体液性免疫のはたらきが低下する。そのため，健康なヒトでは発病しないような弱い病原体にも感染し，発病してしまう。

③ アレルギー：抗原に対する免疫反応のうち，不都合な症状が過敏に出る場合のことで，全く無害なはずの抗原に対しても，じんましん，ぜんそく，鼻炎，結膜炎などの症状が現れる。アレルギーを引き起こす原因となる抗原物質をアレルゲンという。

④ 自己免疫疾患：自分自身の正常な細胞を抗原と認識して，免疫反応が起こること。関節リウマチやⅠ型糖尿病などが知られている。

６．免疫の応用

① ワクチンと予防接種：死滅させたウイルスや細菌，不活化させた毒素，または弱毒化した病原体などを前もって接種しておくと，体内に抗体がつくられて病気などの予防に役立つ。このような方法を予防接種といい，あらかじめ接種する無毒化または弱毒化したウイルスや細菌などをワクチンという。二次応答の応用である。例 ）インフルエンザ，ポリオ，結核の予防接種

② 血清療法　ウマなどにワクチンを注射して抗体をつくらせておき，その抗体を含む血清を患者に直接注射する。即効性がある。

 例 ）ヘビなどの毒，破傷風の治療

参考　血液型と抗原抗体反応

ABO式血液型で，異なる血液型の血液を混ぜ合わせると，血液凝集が起こる。これは抗原抗体反応の一種である。赤血球の表面には，ABO式血液型にかかわる多糖類とタンパク質からなる凝集原（抗原）があり，AとBの2種類がある。また，血しょう中には凝集原と特異的に結合する凝集素（抗体）がある。凝集原Aと凝集素α，凝集原Bと凝集素βが混ざると赤血球の凝集が起こる。このため，輸血には同じ血液型の血液が用いられる場合が多い。

　Ａ型糖鎖を表面に有する赤血球はＡ型とよばれる。同様にＢ型糖鎖はＢ型赤血球に見いだされ、ＡＢ型赤血球はＡ型Ｂ型双方の糖鎖を持つ。そしてＯ型赤血球はそのいずれの糖鎖も持っていない。ある種の体内細菌は、Ａ型、Ｂ型糖鎖抗原に非常によく似たエピトープ（抗体が結合する部分）をもつことが明らかになった。Ｂ型抗原に似た細菌エピトープに反応して、Ａ型血液を持つ人はＢ型抗原に反応するようになる。この場合、体内にもとから存在する自己抗原に反応するリンパ球は、分化の過程で不活化されるか除去されるので、Ａ型抗原に類似した細菌エピトープのほうには抗体はできない。

血液型	A型	B型	AB型	O型
凝集原 （赤血球の表面にある糖鎖）	A	B	AとB	なし
凝集素 （血しょう中にある抗体）	β	α	なし	αとβ

 

 

 

 

 

夏期講習 生物基礎特講④体液

体液

１．恒常性と体液

（１）恒常性（ホメオスタシス）：生物体が持つ内部環境（多細胞生物の場合は体液）を一定に保つ性質。

（２）ヒトの体液：血液・組織液・リンパ液からなる。

①血液・・・血管内にある体液。有形成分（４５％）の赤血球（ヘモグロビンを含む）・白血球・血小板と、液体成分（５５％）の血しょうからなる。　＊血球はすべて脊髄の造血幹細胞で作られる（「骨髄移植」の目的は、造血幹細胞移植を移植することにある）。

血球	形　　状	数/mm3	形成場所	破壊場所	働　　　き
赤血球	中凹円盤状，無核，直径約8µm 哺乳類以外は中凸だ円盤状で有核	450万～500万 （最も数が多い） （覚え方）血は赤い（赤血球が血球中最も数が多い）	骨髄	肝臓 ひ臓 寿命は 100～120日	ヘモグロビンを含み，酸素を運搬。ヘモグロビンはヘム(Feを含む色素)とグロビン(タンパク質の一種)とからなる。
白血球	不定形，有核，大部分は，直径7～15µm(リンパ球は7～9µm)	6000 ～8000	骨髄	ひ臓	アメーバ運動をする。 食作用で細菌などを殺す（マクロファージ）。 リンパ球は免疫に関与し，抗体をつくるものもある。
血小板	不定形，無核，直径2～4µm	20万 ～30万	骨髄	ひ臓	骨髄の巨大細胞の破片。 血液の凝固に関係。

②組織液・・・組織の細胞間にある体液で、毛細血管からしみ出した血しょう。

③リンパ液・・・リンパ管内にある体液（組織液）で、リンパ球を含む。リンパ液はリンパ管（弁あり）を循環後、静脈に合流する。

（３）酸素解離曲線：酸素分圧と酸素ヘモグロビン（ＨｂＯ_２）の割合を表す曲線。

２．体液の循環

（１）血管系：血液の循環を行う心臓と血管から成る。

参考　①開放血管系・・・毛細血管がなく血液が組織中を流れる。　例）エビ、昆虫、貝類

　　　②閉鎖血管系・・・動脈と静脈が毛細血管を介してつながっている。　例）脊椎動物、ミミズ、イカ・タコ

（２）ヒトの血管系とリンパ系

①心臓の構造・・・２心房２心室で、動脈血を全身に送り出す左心室の壁は厚い。

参考　魚類は１心房１心室、両生類・は虫類は２心房１心室、鳥類は２心房２心室

②心臓の拍動・・・心臓壁にあるペースメーカー（洞房結節、右心房上部にある）に生じた興奮が、心房や心室に分布する特殊な筋繊維（刺激伝導系）を伝わることで、拍動は『自動的に』調節される。　

心拍は自律神経の調節を受ける。

●二酸化炭素濃度上昇―交感神経―洞房結節→拍動促進　　　　　

●二酸化炭素濃度低下―副交感神経―洞房結節→拍動抑制

③体循環・・・動脈血（酸素を多く含む血液）は左心室→大動脈→組織の毛細血管を経て静脈血（酸素に乏しい血液）となり、大静脈→右心房にもどる。

（覚え方）ぼ～っと入ってきてシッと出て行く（心房から血液が流入し、心室から出て行く）

④肺循環・・・静脈血は右心室→肺動脈→肺（肺胞）を経て動脈血になり、肺静脈→左心房に戻る。

３．体液の濃度調節

（１）水性無脊椎動物

①ゾウリムシやミドリムシ・・・入ってきた水を収縮胞で排出。＊そのため、細胞壁がなくても淡水中で破裂しない。

②海水無脊椎動物・・・多くが体液濃度調節を行わず、体液と海水の濃度は同じ。

③河口域に住むミドリイソガニ・モクズガニなど・・・濃度調節を行う。

（２）魚類：①海水性硬骨魚類：濃度は体液＞外液（海水）。えらの塩類細胞から能動輸送による塩類の排出と、血液と等張（同じ濃さ）の少量の尿を排出。②淡水性硬骨魚：濃度は体液＞外液（淡水）。えらの塩類細胞から能動輸送による塩類の吸収と、低張（塩類濃度の低い）の多量の尿を排出。

参考　軟骨魚類・・・体液中に尿素を溶かすことにより浸透圧（水が浸透する力）を体液＝外液（海水）としている

（覚え方）探偵が多ければ怪盗は少ない（淡水魚は低張の尿を多量に排出、海水魚は等張の尿を少量排出）

（３）陸上脊椎動物：体液よりかなり高い濃度の尿を中程度の量排出。

４．肝臓：
①栄養分の貯蔵（グリコーゲンを合成・貯蔵し、血糖値を維持）
②解毒作用（アルコール等を分解）
③尿素の合成（代謝の過程で生じた有害なアンモニアを無害な尿素に変換[ＡＴＰのエネルギーを用いる]）
④胆汁の生成（脂肪の乳化を促進する胆汁を生成）
⑤体温の維持（活発な代謝で熱を発生し体温を維持）
⑥血液循環量の調節（多量の血液を貯蔵）

参考　肝門脈系：胃・腸・すい臓からくる栄養分に富んだ血液を運ぶ静脈が集まって１本の門脈になり、肝臓内で多数の毛細血管に分かれて物質移送を行った後、肝静脈に集まり心臓へ向かう血管系。

（覚え方）栄養カモン！（腸で吸収された栄養は肝門脈を流れる血液により肝臓に運ばれる）

５．腎臓：腎臓は皮質と髄質，腎うからなる。腎小体(マルピーギ小体)と腎細管（細尿管）からなる多数の腎単位(ネフロン)の働きによって尿がつくられる。

① 腎臓の構造：ヒトには腰のあたりに2 個の腎臓があり，それぞれ100万個ほどのネフロン（腎単位）で構成されている。ネフロンは腎小体と細尿管（腎細管）からなる。腎小体は，糸球体とそれを取り囲むボーマンのうでできている。

②尿の生成：血液が腎臓に入ると，水分・グルコース・無機塩類・尿素など，糸球体の毛細血管壁の小さな穴を通過できる物質がろ過されて原尿となり，そのうちの有用な物質が細尿管で再吸収され，残りが尿となる。タンパク質や赤血球などの大きな物質は血管壁の穴を通過できないため，腎小体でろ過されない（尿中に含まれない）。

濃縮率　＝　尿中の濃度　/　血しょう中の濃度　　

＊不要な物質ほど濃縮率が高い。尿素の濃縮率は約70％，グルコースは０％（グルコースはふつうすべて再吸収されるため）。

参考　タンパク質の分解によって生じるアンモニアを，水生動物はそのまま水中へ排出するが，陸生動物は毒性の低い尿素や尿酸に変えて排出する。