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면역

A-Level 생물학 · 주제 11

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8:37

면역

마진병을 한 번 걸으면 거의 절대 다시 걸지 않을 것이다. 당신의 몸이 단단해졌거나, 바이러스가 약해졌던 것이 아니다. 무엇이 바뀐 것일까…

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11.1

포식세포 — 첫 번째 방어선

Syllabus
  1. 포식세포(대식세포 및 호중구)의 작용方式来 서술하시오
  2. 항원(4.1.3 참조)의 의미를 설명하고, 자신 항원과 비자신 항원의 차이를 명시하시오
  3. 원발 면역 반응 중 발생하는 일련의 사건을 설명하십시오. 다음 역할에 관하여: • 대식세포 • B림프구, 형질세포 포함 • T림프구, 보조 T세포 및 사멸 T세포로 제한
  4. 기억 세포의 이차 면역 반응 및 장기 면역에서의 역할을 설명하십시오.

출처: Cambridge International syllabus

당신의 면역계(immune system) 는 병원체로부터 몸을 보호하는 세포들의 집합입니다.最初に 작동하는 세포들은 포식세포(phagocytes) 들이며, 이는 대식세포(macrophages) 와 호중성구(neutrophils) 를 포함하는 백혈구의 일종입니다.

빨간색 세포와 여러 개의 더 큰 보라색 백혈구가 섞인 염색 혈액 도말 시료
혈액 도말: 큰 염색된 세포는 백혈구이며, 수많은 적혈구 사이에 흩어져 있음

포식세포는 포식작용(phagocytosis) 으로 병원체를 파괴합니다. 포식세포는 병원체를 둘러싸고 vesicle(낭泡) 안에 흡입한 뒤 효소로 소화합니다. 이 과정 후 대식세포는 병원체의 일부 parts(부분)를 자신의 표면 위에 표시하여, 다른 면역 세포들을 경고할 준비를 합니다.

세 단계: 포식세포가 병원체를 포식하고, 효소가 포함된 vesicle 내부에서 소화한 뒤, 그 표면 위에 병원체의 antigen을 표시함
포식작용: 포식세포가 병원체를 포식하고, 소화한 뒤, 그 antigen을 표시함

이 위상 색상의 전자 현미경 사진은 실제 상황을 포착한 것으로, 막대 모양의 세균을 잡아 포식하기 위해 뻗어 나가는 포식세포의 순간을 보여줍니다.

진한 파란색 배경 위에 촬영된 위상 대비 현미경 사진: 주황색 막대형 탄저균 여러 개를 손가락처럼 뻗은 돌출부를 이용해 붙잡고 있는 노란색 중성구(표면이 주름져 있음)
실제 호중성구(노란색, 포식세포의 한 종류)가 포식작용을 통해 막대 모양의 세균(주황색)을 잡으려 함
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파구작용

파구세포가 병원체를 처리하는 과정을 단계별로 설명하십시오 — 포식하여 소화한 뒤, 항원을 표시하여 면역계의 다른 요소를呼び集めます.

English 한국어
immune system/ɪˈmjuːn ˈsɪstəm/ 면역계
pathogen/ˈpæθədʒn/ 병원체
phagocyte/ˈfæɡəsaɪt/ 식균세포(포식세포)
macrophage/ˈmækrəfɪdʒ/ 대식세포
neutrophil/ˈnjuːtrəfɪl/ 호중구
phagocytosis/ˌfæɡəsɪˈtəʊsɪs/ 파구작용
antigen/ˈæntɪdʒen/ 항원
11.1

Antigens: self와 non-self

Antigen(항원) 은 세포 표면에 존재하는 분자(보통 단백질)로서, 면역계가 인식할 수 있는 것입니다.

  • self antigens(자가 항원) 은 몸 자체의 마커입니다. 면역계는 이를 무시하도록 학습합니다.
  • non-self antigens(비자가 항원) 은 이물질로, 예를 들어 병원체에 있는 antigens입니다. 이들은 면역 반응을 유발합니다.
배양판의 투명한 영역: 면역계가 비자신 항원을 인식하여 외래 세포를 공격함
배양판上面的의 clear zones: 면역계가 비자가 antigens를 인식하고 이물 세포를 공격함
English 한국어
self antigen/self ˈæntɪdʒen/ 자기 항原(self antigen)
non-self antigen/nɒn self ˈæntɪdʒen/ 비자기 항原(non-self antigen)
11.1

초기 면역 반응

새로운 병원체가 처음 침입할 때, 몸은 느린 면역 반응을 일으킵니다. 주요 단계는 다음과 같습니다:

  1. 대식세포가 병원체를 포식하고 antigen을 표시합니다.
  2. T-helper cell(T보조세포) 들이 해당 antigen을 인지하고 활성화됩니다. 그들은 화학 물질을 방출하여 다른 세포들을 켭니다.
  3. matching shape(일치하는 형태)을 가진 B-lymphocyte(B림프구) 들이 선별됩니다. 이들은 분열하여 plasma cell(형질세포) 들을 형성하고, antibody(항체) 를 대량으로 분비하며, memory cell(기억 세포) 도 만듭니다.
  4. T-killer cell(T살해세포) 들은 감염된 몸의 own cells(자신들의 세포)를 파괴합니다.
대식세포가 antigen을 presenting(표시)하는 것에서 activated T-helper cell로 이어지고, 선별된 B-lymphocyte가 분열하여 plasma cells(항체를 만듦)와 memory cell로 이어지는 흐름
antigen과 형태가 일치하는 B-lymphocyte만이 선별되고 클론화됩니다 — 항체를 만드는 plasma cell들과 장수命的인 memory cell들로
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일차 면역 반응

身体首次接触病原体时的反应进行步骤 — 처음에는 느리지만 -memory cells(기억 세포) 를 남깁니다.

English 한국어
T-helper cell/tiː ˈhelpə sel/ T보조세포
lymphocyte/ˈlɪmfəsaɪt/ 림프구
plasma cell/ˈplæzmə sel/ 형질세포
antibody/ˈæntɪbɒdi/ 항체
memory cell/ˈmeməri sel/ 기억세포
T-killer cell/tiː ˈkɪlə sel/ T 킬러 세포(T-killer cell)
11.1

기억 세포와 장기 면역

기억 세포는 감염이 끝난 후 수 년간 체내에 남습니다. 동일한 병원체가 다시 침입하면, 기억 세포는 첫 번째보다 훨씬 빠르고 강력한 이차 면역 반응을 시작합니다. 병원체는 병을 일으키기 전에 파괴됩니다. 이것이 장기 면역의 의미입니다.

시간에 따른 antibody 농도의 그래프: 첫 번째 노출 후 작고 느른한 상승, 같은 병원체에 두 번째 노출 후 훨씬 크고 빠른 상승
이차 반응은 더 빠르고 크며, 이는 기억 세포가 준비되어 있기 때문입니다
English 한국어
immune response/ɪˈmjuːn rɪˈspɒns/ 면역 반응(immune response)
11.2

Antibodies(항체)

Syllabus
  1. 항체의 분자 구조와 기능의 관계를 서술하시오
  2. 단일항체를 생산하기 위한 하이브리드마 방법을 서술하시오
  3. 단일항체를 질환 진단 및 치료에 사용하는 원리를 서술하시오
  4. 능동면역과 수동면역의 차이점, 그리고 자연면역과 인공면역의 차이점을 서술하시오
  5. 백신은 항원을 포함하여 면역 반응을 자극함으로써 장기 면역을 제공함을 설명하시오
  6. 백신 접종 프로그램이 전염병의 확산을 통제하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명하시오

출처: Cambridge International syllabus

Antibody(항체)는 plasma cell이 만든 Y자 형태의 단백질입니다. Y자 모양의 두 끝은 antigen-binding site(항원 결합 부위) 입니다. 각 부위는 special shape(특수 형태), 즉 variable region(가변 영역) 을 가지고 있어 자물쇠와 열쇠처럼 하나의 특정 antigen에만 맞습니다.

Y자 형태의 항체로, 두 끝(anigen-binding sites를 형성하는 variable regions)에 각각 antigen이 맞는 모습
항체는 Y자 형태이며, 두 끝인 variable region이 하나의 특정 antigen에 결합함

항체는 여러 가지 방식으로 도움을 줍니다: antigens에 붙어,病原体를 뭉쳐서 처리하기 쉽게 만들고,病原体에 tag(표지)를 붙여 phagocytes가 찾도록 하며, 유해한 toxin(독소)을 차단합니다.

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항체 내부 구조

각 부분을 클릭하십시오. 가변 끝부분은 하나의 특정 항원에 결합하며, 일정 끝부분은 모든 항체에 동일합니다.

English 한국어
antigen-binding site/ˈæntɪdʒen ˈbaɪndɪŋ saɪt/ 항원 결합 부위
variable region/ˈveərɪəbl ˈriːdʒn/ 가변 영역
11.2

Monoclonal antibodies(단클론 항체)

Monoclonal antibody(단클론 항체) 는 단일 종류의 항체로, 모두 동일합니다. 이들은 hybridoma(하이브리드마) 방법을 통해 제작됩니다:

  1. 동물에 antigen을 투여하여, 원하는 antibody를 생산하는 B-lymphocyte를 만들게 합니다.
  2. 이러한 B림프구들이 무한히 분열하는 종양 세포와 융합된다.
  3. 융합된 세포(하이브리도마)는 항체를 생성하고 멈추지 않고 분열하여 동일한 항체의 대량을 산출한다.
종양 세포와 융합되어 원하는 항체를 생성하며 무한히 분열하여 많은 동일한 항체를 만들어내는 하이브리도마를 보여주는 그림
B림프구와 종양 세포를 융합하면 하나의 동일한(단클론성) 항체를 대량으로 분비하는 하이브리도마가 생성된다

단클론성 항체는 질환의 진단(임신 테스트와 같이 특정 분자를 탐지하기 위해) 및 치료(암세포와 같은 특정 표적 세포로 약물을 운반하기 위해)에 사용된다.

임신 검출 카세트: hCG 표시, 글자 C와 T 옆에 빨간 줄 두 개 보임
임신 테스트는 단클론성 항체가 작동하는 예이다. 항체들은 T 라인에 고정되어 있고 오직 한 가지 분자—임신 호르몬인 hCG만 결합한다. hCG가 소변에 있을 때만 T 라인이 빨갛게 변하고, C 라인은 항상 나타나며 이는 테스트가 정상적으로 진행되었음을 보여준다
English 한국어
monoclonal antibody/ˈmɒnəʊklɒnl ˈæntɪbɒdi/ 단클론 항체
hybridoma/ˌhaɪbrɪˈdəʊmə/ 하이브리드마
diagnosis/ˌdaɪəɡˈnəʊsɪs/ 진단(diagnosis)
active immunity/ˈæktɪv ɪˈmjuːnɪti/ 적응 면역(능동면역)
passive immunity/ˈpæsɪv ɪˈmjuːnɪti/ 수동 면역
natural immunity/ˈnætʃərəl ɪˈmjuːnɪti/ 자연 면역(natural immunity)
artificial immunity/ˌɑːtɪˈfɪʃl ɪˈmjuːnɪti/ 인공 면역(artificial immunity)
vaccine/vækˈsiːn/ 백신
vaccination/ˌvæksɪˈneɪʃn/ 백신 접종
11.2

면역의 종류

면역은 능동 또는 수동, 자연 또는 인공일 수 있다.

  • 능동 면역 —你自己的身体接触抗原并产生自身的抗体和记忆细胞。启动较慢但持续时间长。
  • 수동 면역 — 외부에서 미리 만든 항체를 주입받는다. 즉시 작용하지만 기억 세포가 없기 때문에 지속되지 않는다.
  • 자연 면역 — 자연스러운 방식으로 획득함 (능동: 감염 후; 수동: 모체에서 아기로 전달된 항체).
  • 인공 면역 — 의도적으로 획득함 (능동: 안전한 용량의 항원에 대해 신체 반응이 유도됨; 수동: 미리 만든 항체를 주사 받음).
면역의 종류를 2x2 격자로 표시: 감염 후 능동-자연, 백신 접종을 통한 능동-인공, 모체에서 아기로 수동-자연, 주사를 통한 수동-인공
능동 면역(신체 반응)은 지속되고, 수동 면역(미리 만든 항체)은 빠르지만 짧다
11.2

백신 접종

백신에는 항원이 포함되며, 보통 사멸하거나 약화된 병원체 또는 그 일부이다. 이 항원들은 일차 면역 반응을 유발하고 기억 세포를 만들어, 병에 걸리지 않고도 장기 면역을 얻게 한다.

백신 접종 프로그램은人群中의 질병 확산을 통제할 수 있다. 충분한 사람들이 백신을 접종하면 병원체가 사람 간에 쉽게 전파될 수 없다. 이는 백신을 접종하지 않은 사람들도 보호되는 현상으로, 이를 군집 면역이라고 한다.

백신을 접종한 사람들 사이에서 병의 전파가 차단되어 인근에 있는 비접종자가 보호받는 모습
군집 면역: 충분한 사람들이 백신을 접종하면 병원체가 비접종 소수자에게 도달할 수 없다

해설 예제. 다음을 능동/수동, 자연/인공으로 분류하시오: (a) 아기가 모유에서 항체를 받음; (b) 아이가 매독 예방 백신을 맞음; (c)某人从水痘中康复; (d) 뱀에 물린 환자에게 항혈청을 주입받음. 매번 두 가지 질문을 하십시오. 그 사람이 스스로 항체를 만들었는가? 네라면 능동; 미리 만들어진 것을 제공받았다면 수동이다. 우연히 일어난 것인가 아니면 의도적으로 이루어진 것인가? 자연이거나 인공이다. 따라서 (a)는 자연 수동-자연적인 경로를 통해 미리 만든 항체; (b)는 인공 능동-백신의 항원이 아이에게 스스로 생산하게 함; (c)는 자연 능동-감염이 스스로 생산하게 함; (d)는 인공 수동-의도적으로 제공된 미리 만든 항체이다. 오직 능동 면역만이 기억 세포를 만들어, 이것이 바로 수동 면역이 즉시 작용하지만 지속时间短인 이유이다.

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백신이 작동하는 방식

단계별로 확인하십시오. 백신은 초기 반응과 기억세포를 유발하여 실제 병원체가 빠르고 강력한 방어系统与 마주치도록 합니다.

English 한국어
herd immunity/hɜːd ɪˈmjuːnɪti/ 군집 면역
11.2

시험 팁

  • 포식 세포(삼킴, 비특이성)와 림프구를 구별; B 세포 → 항체(体液), T 세포(보조/살해, 세포 매개).
  • 항체(가변 영역, 항체 결합 부위)를 표시하고 응集反应及中和作用을 설명.
  • 그래프에서 일차 반응과 이차 반응을 비교—기억 세포가 이차 반응을 더 빠르고 크게 만든다.
  • 각 예시를 들어 능동 vs 수동 및 자연 vs 인공 면역의 차이를 설명; 백신 접종과 군집 면역 설명.

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