МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Новосибирский Государственный университет"
факультет естественных наук
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
Саблина С.Г.
«__» _____________ 20__ г
ИММУНОЛОГИЯ
Курс 3–й, 6 cеместр
Учебно-методический комплекс
Новосибирск, 2013
Учебно-методический комплекс «Иммунология» предназначен для студентов 3 курса факультета естественных наук, специальность «биология». В состав пособия включены: структура курса, программа курса лекций, содержание основных разделов лекционного материала, набор вопросов для выполнения контрольных работ и для самостоятельной работы студентов с использованием учебной литературы и методических пособий кафедры, даны примеры вариантов контрольных работ.
Составитель
к.б.н., профессор Н. А. Попова
УМК подготовлен в рамках реализации Программы развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет на 2009-2018 годы.
© Новосибирский государственный университет, 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
АННОТАЦИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ………………………………….5
ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ…………………………………6
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ……..………… 7
КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕ ЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ………………..…………..8
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ……………….10.
Программа курса лекций…………………………………………. ………..10
Содержание отдельных разделов и тем…………………………………….13
Часть 1. Врожденный иммунитет…………………..……………13
1. Введение……………………………………………………………...……….13
2. Основные характеристики врожденного иммунитета……………………...15
3. Распознавание своего и чужого в системе врожденного иммунитета…. 16
4. Эффекторные механизмы врожденного иммунитета……………………...19
5. Система комплемента как один из главных гуморальных факторов врожденного иммунитета……………………………………………….……………20
6. Механизмы ускользания патогенов от факторов врожденного иммунитета …………………………………………………………………………………….20
Часть 2. Распознавание своего и чужого в системе приобретенного или адаптивного иммунитета
1. Эволюционные истоки механизмов иммунологического распознавания «своего» и «чужого»…………………………………………………………….21
2. Антигены (АГ) как основные распознаваемые субстанции и индукторы
иммунологических реакций……………………………………….………….22
3. Антигенраспознающие секретируемые молекулы (иммуноглобулины) и мембранные рецепторы В- и Т-лимфоцитов ……………………………..….23
4. Антигенраспознающие рецепторы клеток адаптивной иммунной системы В- и Т-лимфоцитов (ВКР и ТКР, соответственно)…………………………..26
5.Главный комплекс гистосовместимости (МНС- major histocompatibility сomplex)…………….……………………….......................................................36
Часть 3. Эффекторные функции адаптивного иммунитета
1.Органы и клетки иммунной системы……………………...... …..48
2.Индукция и регуляция иммунного ответа…………….……………..51
3.Типы реакций гиперчувствительности …………….………………51
4.Толерантность и аутоиммунитет………………………..……………53
5. Противоопухолевый иммунитет……………………………………..56
6. Иммунный ответ против инфекций…………………………………57
7.Противоопухолевый иммунитет……………………………………….58
8. Иммунный ответ против инфекций …………………………………59
5.ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ…………………………………..61
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ………………………………61
Список литературы……………………………..………………………………..62
Перечень примерных вариантов заданий для выполнения контрольных работ………….…………………….……………………………………..……...…63
7.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛНЫ…………………………………………………………..71
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ………………………………………………………………………………72
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Иммунология» является частью биологического цикла ООП по направлению подготовки «020100 БИОЛОГИЯ». Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук Федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования Новосибирский государственный университет (НГУ) кафедрой цитологии и генетики.
Предметом изучения иммунологии является структура и функционирование системы иммунитета, осуществляющей защитные функции живого организма. Рассматриваются две ветви иммунитета – врожденный и приобретенный в их взаимосвязи и взаиморегуляции, становление их в эволюции и в процессе индивидуального развития.
Дисциплина нацелена на формирование у выпускника общекультурных компетенций: ОК-3, ОК-4, ОК-5, ОК-8; профессиональных компетенций: ПК-3, ПК-5, ПК-6, ПК-14
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: лекции, контрольные работы, консультации, сдача дифференцированного зачета, самостоятельная работа студентов.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
Текущий контроль – выполнение трех контрольных работ, по которым
преподаватель оценивает уровень подготовки студента. Выполнение
контрольных работ с оценкой пять или четыре может привести к получению студентом итоговой оценки «автоматом» (от «хорошо» до «отлично»). Не
выполнение контрольных работ студентом является причиной недопуска к зачету, и как следствие, его не аттестации по всему курсу.
Итоговый контроль. Итоговую оценку за семестр студент получает на устном дифференцированном зачете, где он имеет возможность либо повысить оценку, полученную им «автоматом», либо получить любую положительную (или не удовлетворительную) оценку в случае отсутствия у него «оценки-автомата».
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц. Всего 72
академических часа. Программой дисциплины предусмотрены 30 часов лекционных, 42 часа самостоятельной работы студентов.
1.Цели освоения дисциплины:
Основной целью освоения дисциплины «Иммунология» является изучение фундаментальных основ этой науки - изучение двух ветвей защиты организма от внешней и внутренней агрессии, - врожденного и приобретенного иммунитета и их механизмов. По окончании изучения дисциплины студент должен:
● знать методологические принципы в иммунологии; основы иммунного распознавания, центральные и периферические органы иммунной системы, взаимодействие клеток в развитии иммунного ответа, регуляцию иммунного ответа и формирование иммунологической памяти, иммунологические методы, которые применяются для решения различных задач в области молекулярной биологии, а также в медицине . Особое внимание уделено формированию у студентов представлений об иммунной системе как одной из интегрирующих физиологических систем организма, обеспечивающих гомеостаз.
● уметь использовать эти знания для понимания интегрирующей роли иммунной системы для поддержания гомеостаза организма, роли нарушения толерантности и иммунопривилегии как причин развития аутоиммунных заболеваний и злокачественных опухолей, уметь применять иммунологические методы для решения научно-исследовательских задач в области молекулярной генетики и мецицине для постановки диагноза заболевания, характера его течения и прогноза успехов лечения.
Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи курса.
Первая задача
- обучение пониманию функционирования эффекторных механизмов обеих ветвей иммунитета, врожденного и приобретенного, усвоение разнообразия рецепторов, с помощью которых происходит распознавание агентов-мишеней иммунной атаки, основ регуляторных механизмов в системе иммунитета, формирования иммунологической памяти, механизмов и премов для формирования беспрецедентного разнообразия рецепторов В- и Т-лимфоцитов.
Вторая задача
- методическая подготовка. Студенты приобретают навыки в оценке иммунного статуса организмов разных видов, и исходя из полученной информации в оценке общего состояния основных физиологических систем организма и их нарушения для постановки соответствующего диагноза. Студенты, прошедшие методическую и фундаментальную подготовку могут применять иммунологические методы для решения различных задач в области биологии и даже в областях знаний, не связанных с биологией (геология, археология и др.).
Третья задача
- понимание, оценка и рациональный подход к профилактике разного рода заболеваний – инфекционных, злокачественных опухолей, аутоиммунных и аллергических болезней; усвоение роли иммунной системы в функциональной активности здорового человека, роли поддержания здорового образа жизни в нормальном функционировании иммунной системы.
Наряду с другими биологическими науками иммунология является методологическим фундаментом медицины, главным образом, его профилактического направления, а также научной основой оценки состояния здоровья и прогнозирования функциональной активности организма человека.
Являясь завершающей учебной дисциплиной на этапе базовой фундаментальной подготовки студентов, иммунология органически связана с общей биологией, биохимией, молекулярной генетикой, физиологией, эмбриологией и анатомией.
Это предусматривает необходимость преемственности преподавания
биологических дисциплин и совершенствование подготовки выпускников. В этой связи иммунология, опираясь на достижения перечисленных медико-биологических дисциплин, должна использовать аналитический и системный подходы в оценке функционирования иммунной системы в норме и при нарушении ее регуляции, как причины патологических процессов в организме.
Представленная программа курса иммунологии учитывает все перечисленные требования и задачи и включает их решения на современном научном уровне.
2.Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Иммунология» является частью биологического цикла ООП, базовая часть (общепрофессиональные дисциплины), по направлению подготовки «020100 БИОЛОГИЯ», уровень подготовки – «бакалавр».
Иммунология опирается на следующие дисциплины данной ООП:
- органическая химия (структура и функции органических веществ)
-клеточная биология (структура клетки, способы передачи сигналов в клетку при взаимодействии рецепторов с лигандами, структура клеток – эффекторов и регуляторов иммунологических процессов)
-генетика ( генетические основы записи и реализации генетических программ иммуноглобулинов, В- и Т-клеточных рецепторов)
- молекулярная генетика (матричные синтезы биополимеров, регуляция экспрессии генов, генетическая основа наследственных заболеваний, молекулярные механизмы иммунологических процессов - взаимодействия рецептор-лиганд, транскрипция и трансляция генов иммуноглобулинов, В- и Т-клеточных рецепторов, генная терапия)
- эмбриология (развитие органов и тканей иммунной системы в онтогенезе)
- цитология (механизмы передачи сигнала рецептор-лиганд в ядро клетки и изменение экспрессии генов)
- анатомия (структура центральных и периферических органов иммунной системы, кроветворной и лимфоидной систем)
- вирусология (структура и особенности взаимодействия вирусов с клетками, вирусы – возбудители инфекций, поражающих иммунную систему)
Результаты освоения дисциплины «Иммунология» используются в следующих дисциплинах данной ООП: молекулярная биология, биохимия, химические основы жизни, экология, физиология
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Иммунология»:
а) общекультурные компетенции (ОК):
приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя полученное базовое образование, а также современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);
выстраивает и реализует перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК-4);
использует нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);
использует в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);
б) профессиональные компетенции (ПК):
демонстрирует знание принципов структурной и функциональной организации биологических объектов и механизмов гомеостатической регуляции; применяет основные физиологические методы анализа и оценки состояния живых систем (ПК-3);
применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современными приборами и оборудованием (ПК-5);
демонстрирует базовые представления об основных закономерностях и современных достижениях генетики, о геномике, протеомике (ПК-6);
умеет вести дискуссию, способен преподавать основы биологии и экологии (ПК-14);
По окончании изучения курса иммунологии студент должен:
знать
- предмет, цель, задачи иммунологии и ее значение для своей будущей профессиональной научной и научно-практической деятельности;
-основные этапы развития иммунологии и роль отечественных ученых в ее создании и развитии;
-закономерности функционирования иммунной системы и механизмы регуляции иммунологических реакций;
- структуру клеток, тканей, органов иммунной системы;
- иммуногенные и антигенные свойства вакцин для профилактики инфекционных заболеваний, злокачественных опухолей, а также аллергических заболеваний;
- все о природе антигенов, механизмах их распознавания клетками иммунной системы, процессинге антигенов в клетках и представлении их иммунокомпетентным клеткам, механизмах генерации беспрецедентного разнообразия антигенраспознающих рецепторов Т- и В-лимфоцитов, механизмах возникновения аллергических реакций и способах их подавления;
уметь применить полученные иммунологические знания в научных исследованиях, при выполнении дипломных работ, в практической медицине – для профилактики, диагностики различных заболеваний, оценки прогноза и лечения, пользоваться справочными данными и базами данных, включая базы данных в сети Интернет
владеть в полной мере иммунологическими знаниями для профессионального применения их в научно-исследовательской работе
4.Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, всего 30 часов лекций, 42 часа самостоятельной работы
Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен дифференцированный зачет
Текущий контроль. В течение семестра проводится тестирование методом проведения 3 контрольных работ. Результаты их служат основанием для выставления оценок в ведомость контрольной недели на факультете.
Программа курса лекций
Раздел дисциплины
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
|
Формы текущего контроля успеваемости(по неделям семестра)
Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
|
Лекции
|
|
Самостоя
тельная
работа
|
|
|
1. Введение. Предмет и методы иммунологии.
Врожденный иммунитет
Определение иммунитета. Двойственная структура системы защиты организма от внешней и внутренней агрессии. Приобретенный и врожденный иммунитет. Их сравнение по ряду критериев.
Анатомические, физиологические барьеры. Воспаление.
Гуморальные и клеточные факторы врожденного иммунитета.
резистентности. Взаимодействие врожденного и
приобретенного иммунитета.
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание
|
2. Антигены Химическая природа. Роль первичной, вторичной
и третичной структур в формировании антигенных свойств белков. Эпитопы. Гаптены. Конъюгированные антигены. Протоантигены.
Проникновение антигенов в организм. Феномен конкуренции
антигенов. Антигенная мимикрия. Персистенция антигенов
. Аллергены. Чужеродность антигенов. Проблема «своего» и
«чужого» в иммунологии.
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание
|
3. Антитела Специфичность и гетерогенность антител. Иммуноглобулины как антиген-распознающие рецепторы В-имфоцитов.Тяжелые и легкие цепи иммуноглобулинов.Вариабельные и константные области. Роль шарнирного участка в функционировании иммуноглобулинов. Изотипы. Аллотипы. Идиотипы. Моноклональные антитела. Различия в строении и функциях иммуноглобулинов разных классов (IgG, IgM, IgD, IgA, IgE). Генетический контроль экспрессии IgE. Динамика иммунного ответа. Первичный и вторичный иммунный ответ. Иммунологическая память Функции антител..Моноклональные антитела. Методы полученияя. Применение. Каталитические антитела. Гены иммуноглобулинов, организация и особенности экспрессии. Три семейства генов иммуноглобулинов (H, L и L). V, J, D-сегменты, кодирующие V-домены иммуноглобулинов. Перестройка и эксперессия генов H и L-цепей. Механизм класс-переключения. Аллельное исключение. Механизмы генерации разнообразия паратопов иммуноглобулинов.
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание
|
4.Антигенраспознающие рецепторы Т- и В-лимфоцитовСходства и различия. Структура рецепторов. СD3-комплекс. Сигнальная трансдукция в В- и Т-лимфоцитах. Механизмы генерации репертуара В- и Т-клеточных антигенраспознающих рецепторов.
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание. Контрольная работа
|
5. МНС-комплекс, процессинг и прецентация антигенов Главный комплекс гистосовместимости (majorhistocompatibilitycomplex - MHC). Гены II, II и III классов. Строение и функции молекул разных классов MHC. Особенности полиморфизма генов тканевой совместимости. Функции МНС. Роль антигенов MHC в иммунном распознавании. Процессинг и презентация антигенов. MHC-рестрикция. Законы трансплантации тканей и исключения из них. Забарьерные или привилегированные органы и ткани. Реакция «трансплантат против хозяина». Трансплантация органов и тканей у человека. Плод как аллогенный трансплантат. Иммунологические аспекты репродукции. Связь гаплотипов MHC с заболеваниями
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание
|
6. Клетки и органы иммунной системы Организация иммунной системы. Центральные и периферические органы иммунной системы. Т- и В-клеточные системы иммунитета. Субпопуляции Т-лимфоцитов. Функции макрофагов. Филогенез и онтогенез иммунной системы. Доиммунологические формы распознавания «чужого». Система резистентности беспозвоночных. Причины появления антиген-распознающей системы позвоночных. Эволюционные аспекты иммунитета.
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание
|
7. Индукция и регуляция иммунного ответа. Взаимодействие клеток в развитии. Схемы антителогенеза и цитотоксических реакций. Субпопуляции Т-лимфоцитов, их цитокиновый профиль, роль в определении характера иммунной реакции. Идиотип-антиидиотипические взаимодействия как основа иммунной регуляции. Взаимоотношения и взаиморегуляция нейро-эндокринной и иммунной систем. Патологии, связанные с нарушением регуляции иммунного ответаСиндром хронической усталости как иммунопатология.
|
4
|
|
4
|
|
Домашнее задание. Контрольная работа
|
8. Цитокины Семейство цитокинов и их рецепторов. Цитокиновая сеть. Общие свойства цитокинов. Аутокринный, паракринный и эндокринный эффекты Синергизм, антагонизм и плейотропизм в действии цитокинов. Роль цитокинов в воспалении. Использование цтокинов для коррекции поражений иммунной системы, для лечения инфекционных заболеваний и злокачетвенных опухолей. Хемокины. Роль рецепторов хемокинов в патогенезе СПИДа.
|
2
|
|
4
|
|
Домашнее задание
|
9. Типы гиперчувствительности Классификация. Механизмы развития гиперчувствительности каждого типа. Аллергия. Анафилаксия. История открытия гиперчувствительности. Роль экологических факторов вразвитии аллергических реакций. Медиаторы аллергического воспаления. Методы специфического лечения аллергии.
|
2
|
|
2
|
|
Домашнее задание
|
10. Толерантность История открытия толерантности. Естественная и искусственная толерантность. Роль тимуса в развитии толерантности. Механизмы центральной и периферической толерантности. Оральная толерантность, ее применение для лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний. Условия индукции и отмены толерантности. Низкодозовая толерантность и иммунологический паралич. Механизмы естественной и приобретенной толерантности.
|
2
|
|
2
|
|
Домашнее задание
|
11. Аутоиммунитет и аутоиммунные заболеванияАутоиммунитет как нормальная составляющая иммунного ответа. Причины возникновения аутоиммунных заболеваний (АИЗ).Органоспецифические и системные АИЗ. Моделирование АИЗ на животных. Роль вирусных инфекций в патогенезе АИЗ. Ассоциация АИЗ с гаплотипом МНС. Новейшие иммунологические методы лечения АИЗ
|
4
|
|
2
|
|
Домашнее задание
|
12. Противоопухолевый и противоинфекционный иммунитет Эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета. Опухолеспецифические антигены, их иммунологические и биологические характеристики. Онкогены, белки онкогенов. Иммуногенетические аспекты инвазии и метастазирования злокачественных опухолей. Гипотеза иммунологического надзора за опухолевыми клетками, аргументы «за» и «против».Иммунологическое усиление роста опухолей. Иммунотерапия злокачественных опухолей.Эффекторные механизмы противовирусного иммунитета.Особенности взаимодействия вирусов с иммунной системой (вирусы иммунодефицита человека, геморрагических лихорадок Марбург, Ласса, Эбола, гепатитов). Иммунологические аспекты СПИДа. Проблемы вакцинации при вирусных заболеваниях. Антиидиотипические вакцины.
|
4
|
|
4
|
|
Домашнее задание. Контрольная работа
|
Итого по курсу
|
30
|
|
42
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ
|
