5.3 Immunbiologie

IB-Aufgaben

• Definieren Sie Pathogen.

• Erläutern Sie, warum Antibiotika zwar gegen Bakterien, nicht aber gegen Viren wirksam sind.

• Umreißen Sie die Rolle der Haut und Schleimhäute als Schranken gegen Pathogene.

Definition Pathogen

• Pathogene sind Organismen (meist Viren oder Bakterien), welche eine Krankheit verursachen.

Antibiotika helfen gegen Bakterien, aber nicht gegen

Viren. Warum?

• Antibiotika blockieren spezifische Stoffwechselwege, die in Bakterien, nicht aber in eukaryotischen Zellen vorkommen.

• Viren reproduzieren sich mit dem Stoffwechsel der Wirtszelle (Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel!), auf den Antibiotika nicht einwirken können

Virus Reproduktion

Haut und Schleimhäute wirken als Schranken gegen Pathogene

Haut – als Barriere• Die Haut ist eine feste und dadurch

undurchdringliche Barriere.

• mehrere Schichten verhornter Zellen und eine durchgehende Zellschicht.

• trocken, dadurch können Pathogene schlecht wachsen und sich nicht gut fortpflanzen.

Haut – als Barriere• Lysozyme (Enzyme) auf der Haut, sie bekämpfen

Pathogene

• Die Haut hat sauren pH-Wert, Wachstum von (pathogenen) Bakterien wird verhindert.

• Äußere Zellen werden abgeworfen (um Parasiten und Bakterien zu entfernen).

Schleimhaut (mucosa)Barrieren gegen Pathogene

• Die Schleimhäute bekämpfen Mikroorganismen.

• Sekretierte Lysozyme der Schleimhäute zerstören

Bakterien.

• Zilien (Flimmerhärchen) stoßen Schleim mit Bakterien aus (Bronchien, Bronchiolen)

Keypoints Barrieren gegen Pathogene

• Haut– fest, trocken, verhornt, Lysozyme, saurer pH-Wert

• Schleimhäute– Lysozyme, Zilien, Schleim

• Phagozytische Leukozyten– Phagozytose von Pathogenen

Übung

• Zeichne ein Bild des menschlichen Körpers, in dem die Barrieren gegen Pathogene zu sehen sind. (Haut, Schleimhäute, phagozytische Leukozyten)

• Beschrifte deine Zeichnung und finde eine passende Überschrift.

IB-Aufgaben

• Umreißen Sie, wie phagozytische Leukozyten Pathogene im Blut und im Körpergewebe aufnehmen.

• Unterscheiden Sie zwischen Antigenen und Antikörpern.

Makrophagen

phagozytieren

Pathogene

Phagozytische Leukozyten

Bakterien ohne Schleimkapsel werden phagozytiert (Endozytose).

Bakterien mit Schleim-kapsel werden von Anti-körpern erkannt und zum Phagozyt gebracht.

Phagozytischer Leukozyt

AntikörperAntikörper

Antigen Antigen

Antikörper: Glycoproteide, die von Plasmazellen auf den Reiz eines Antigens gebildet werden.

Antigen: Alles, was eine Immunantwort verursacht.

Ein fremdes Molekül auf der Oberfläche von Pathogenen

IB-Aufgaben

• Erläutern Sie die Erzeugung von Antikörpern. – Antigenpräsentation durch Makrophagen– Aktivierung von Helfer-T-Zellen– Aktivierung B-Zellen (Antikörperklone)– Plasmazellen und Gedächtniszellen

Antikörper Produktion

Das Blut hat zwei verschiedene Typen von weißen Blutkörperchen oder Leukozyten.

Phagocyten ingestieren Bakterien durch Endocytose

Lymphocyten produzieren Antikörper

Antikörper sind spezifisch – sie binden nur an ein spezifisches Antigen.

Antikörper sind spezifisch – sie binden nur an ein spezifisches Antigen.

Antigen

Antikörper

Microbe

Produktion von Antikörpern durch Lymphocyten

Ein Lymphocyt kann nur einen Typ von Antikörper produzieren. Also braucht man sehr viele verschiedene Lymphocyten.

Jeder Lymphocyt hat einige seiner Antikörper auf seiner Zelloberfläche…

Die Antigene eines Pathogens binden an die Antikörper an der Zelloberfläche des Lymphocyten. …

…Dies aktiviert den Lymphocyten.

Der aktivierte Lymphozyt teilt sich (Mitose) und produziert viele Klone identischer Zellen.

(mitotische Klonbildung!)

MITOSE

Diese Klone produzieren nun viele Antikörper…

… dieselben Antikörper, welche man braucht um das Pathogen zu bekämpfen.

Keypoints Antikörperproduktion

• Es gibt viele verschiedene Arten von Lymphozyten.

• Jede Art erkennt ein spezifisches Antigen und reagiert durch Teilung und Klonbildung.

• Dieser Klon produziert dann einen spezifischen Antikörper gegen das Antigen.

Herausforderung und Reaktion Klonselektion und Gedächtniszellen

Film “Immunreaktion”•Zeichne ein Schaubild mit den Begriffen

– Makrophage

– Antigen

– Antikörper

– T-Helferzelle

– B-Zelle

– Gedächtniszelle

– Plasmazelle

Herausforderung und Reaktion (grundlegender Mechanismus der Immunität)

B-zelle

Makrophage

Antigen

Aktivieren

Antigen

T-Helfer-Zelle

Aktivieren

Klone

Gedächtnis-Zelle Plasma-

ZelleAntikörper

(a) B-Zelle

4 Micrometer

(b) Plasmazelle

4 Micrometer

EndoplasmatischesReticulum

Anzahl produzierter Antikörper

Erste Infektion

Zweite Infektion

Zeit (Wochen) 2 4 6 8

Beschreibe und erläutere die GrafikBeschreibe und erläutere die Grafik

IB-Aufgaben

• Umreißen Sie das Prinzip von Herausforderung und Reaktion, Klonselektion und Gedächtniszellen als Grundlage der Immunität.

• Definieren Sie aktive und passive Immunität.

Aktive Immunität

Passive Immunität

IB-Aufgaben

• Beschreiben Sie die Erzeugung monoklonaler Antikörper sowie deren Anwendung bei der Diagnose und bei der Behandlung.

Monoklonale – Polyklonale Antikörper

• Pathogene haben viele verschiendene Antigene

• Viele verschiedene Antikörper werden produziert (polyklonal)

• Schwierig einen bestimmten Antikörper zu selektieren

• Monoklonale Antikörper sind alle identisch

Produktion monoklonaler Antikörper

Produktion monoklonaler Antikörper

Anwendung monoklonaler Antikörper bei Diagnose und Behandlung

• Schwangerschaftstest– Embryo produziert HCG, ins Blut der Mutter– Antikörper gegen HCG reagieren und

verändern enzymatisch die Farbe

• Krebs– Krebszellen haben andere Antigene als gesunde

Zellen

IB-Aufgaben

• Erläutern Sie das Prinzip der Impfung.

• Erläutern Sie die Vorteile und Gefahren einer Impfung.

Imfpung

Vorteile und Gefahren von Impfung

Vorteile Nachteile

Eliminierung von Krankheiten Toxisches Quecksilber in Impfstoffen

Verhinderung von Pandemien Mögliche Überbelastung des Immunsystems

Weniger Gesundheitspflegekosten

Mögliche Zusammenhänge mit Autismus

IB-Aufgaben

• Umreißen Sie die Auswirkungen von HIV auf das Immunsystem.

• Erörtern Sie die Ursache, die Übertragung und die gesellschaftlichen Auswirkungen von AIDS.

Ursache, Übertragung und gesellschaftliche Auswirkungen von

AIDS

• HIV – "human immunodeficiency virus“

• AIDS - "acquired immunodeficiency syndrome“

Auswirkungen von HIV auf das Immunsystem

• Anzahl aktiver Lymphozyten nimmt ab.

• Körper kann keine Antikörper produzieren.

• Ohne funktionierendes Immunsystem keine Reaktion auf Pathogene

• Einfache Krankheiten (z.B. Grippe) können zum Tod führen

Übertragung

Gesellschaftlichen Auswirkungen von AIDS

Durch AIDS kam es zu einer gesellschaftlichen Aufklärungskampagne welche besonders die

Benutzung von Kondomen propagierte.

Soziale Diskriminierung von AIDS-Kranken