5分钟了解免疫(Ⅰ)——抗体系统

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作者:神舟
审核:东达
小A:中学生可读,简单的免疫学科普,大佬可忽视
我们都知道生物的进化是基因突变和自然选择共同作用的结果。要说突变最快的生命(这里“生命”选取的定义是薛定谔提出的生命以负熵为食),我觉得莫过于各种细菌、真菌和病毒。它们个体小繁殖速度快,其中有一部分遗传物质的结构往往还很不稳定。而它们中的大部分又对各种动植物都有致病作用,所以我们也不断地生产出各种药物对它们进行灭杀。
但正因为它们有繁殖快易突变的特点,往往很快就会在药物的选择作用下,保留下对药品具有抗性的种类,从而豁免了药物对它们的伤害。现在限制使用抗生素正是因为它们这种令人头疼的特性。但在漫长的进化史中,动物们也进化出了相应的反制机制,来阻止病原体对自身的侵害。这种机制就是我们的免疫系统。免疫系统的强大让我们不用和病原体以命相搏。我想,如果我们要直接和病原体们较量繁殖和进化速度,那么我想结局一定非常惨烈。
所以,免疫系统到底是如何让我们不用像病原体一样以个体的牺牲换来取群体的延续的呢?
既然病原体的抗原快速变化是编码他的碱基序列不断随机突变的结果,那么你可能会猜想,免疫系统产生抗体是不是也是随机变化的编码产生的呢?解决这个问题之前,我们要先大致了解一下抗体的结构。

图中白色的链条我们称之为轻链(Light chain,L链),约由214个氨基酸组成。与之相对,黑色部分我们称之为重链(Heavy chain,H链),由500个左右氨基酸组成,上端为氨基端(N端),下端为羧基端(C端)。
抗体大部分的氨基酸序列是固定的,它们相对稳定,我们称之为恒定区(constant region,C区)。而抗体的N端还有很少一部分约110个氨基酸的氨基酸序列是不稳定的,经常变化。这部分也是与抗原相结合的主要部分,被称为可变区(variable region,V区)。也正是这部分代替我们整个个体来完成只针对抗原的“突变进化”的任务,它不断的变化产生各种各样能与抗原特异性结合的抗体。
所以在我们的身体里,平常就会有大量B细胞携带着各不相同的抗体,随时准备与来自外界的各种抗原(多位病原体上的标志性特征蛋白质)结合。当一种新抗原产生,我们的身体往往也准备好了数种新抗体作为武器,这些抗体被B细胞携带着,游走在身体的各个角落,如果碰到了对应的抗原立马与之结合,帮助机体发现病原体,并且激活这类B细胞的增殖分化。一种武器有效就立马加大投入生产更多,直到把敌军消灭殆尽。
我们的免疫系统通过这种方法让我们获得了与以往不同的进化能力,在与病原体的战斗中掰回一局。
看到这里你应该已经可以隐约感受到免疫系统的强大。而这也仅仅是免疫系统诸多机制的冰山一角,还有许多其他巧妙的机制与功能,这里就不再详谈。
望大家期待我下一次的作品,感谢阅读!