技能一覧 › 高校生物 体内環境の維持と免疫

一次応答と二次応答

抗原を 1 回目・2 回目に注射したときの抗体濃度の表から、一次応答と二次応答(記憶細胞による、より速く大きい応答)を読み分け、抗体濃度の最大値の比や増加までの日数を求められる

前提

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  6. 免疫記憶とワクチン・血清療法 (高校生物 体内環境の維持と免疫(知識))

説明

ある抗原を1回目に注射したときと、同じ抗原を2回目に注射したときでは、体内でつくられる抗体の量と速さが大きく違います。この技能では、注射後の日数と抗体濃度の表から、1回目の注射に対する応答(一次応答)と2回目の注射に対する応答(二次応答)を区別し、抗体濃度の最大値の比や、抗体が増え始める(あるいは最大になる)までの日数を計算できるようになります。ワクチンの効果を数値で確かめる実験や、抗原の種類を変えた注射実験のデータを読むときに使います。

なぜそうしてよいのか

1回目に抗原が体内に入ると、その抗原に合うB細胞やヘルパーT細胞はごく少数しかいないため、それらが抗原を認識し、増殖し、B細胞が抗体産生細胞(形質細胞)に分化するまでに時間がかかります。そのため一次応答では、注射後しばらく抗体濃度がほとんど上がらず(数日〜1週間ほど)、上がっても最大値は比較的小さくなります。このとき増殖した細胞の一部は記憶細胞として体内に長く残ります。

同じ抗原が2回目に入ると、その抗原に合う記憶細胞があらかじめ多数そろっているので、すぐに増殖・分化が始まります。その結果、二次応答では抗体濃度が上がり始めるまでの日数が短く、最大値も一次応答よりずっと大きくなります。表では「2回目の注射の直後から急に大きく増える」部分が二次応答です。

この応答は抗原ごとに別々に起こります(抗原特異性)。たとえば1回目に抗原A、2回目に抗原Aと初めての抗原Bを同時に注射すると、抗原Aに対しては二次応答、抗原Bに対しては一次応答が起こります。したがって、表を読むときは「その抗原に対して何回目の注射か」で一次応答か二次応答かを判断します。

手順

  1. 表から、各抗原を注射した日と、その抗原に対して何回目の注射かを確認する(同じ抗原の2回目以降なら二次応答、初めての抗原なら一次応答)

  2. 一次応答の期間(1回目の注射から2回目の注射まで)と二次応答の期間(2回目の注射以降)に表を区切る

  3. それぞれの期間で、抗体濃度の最大値と、それが現れた日を読み取る

  4. 増加までの日数や最大になるまでの日数は「その日 − 注射した日」で求める(注射した日を 0 日目として数え直す)

  5. 最大値の比は「二次応答の最大値 ÷ 一次応答の最大値」のように、問われた順に割り算して求める

例題

ウサギに抗原 X を注射し(0 日目)、30 日目に同じ抗原 X をもう一度注射した。血液中の抗原 X に対する抗体濃度(相対値)を測定したところ、次の表のようになった。

日数0510152030333640
抗体濃度(相対値)00284140160120

2回目の注射後の抗体濃度の最大値は、1回目の注射後の抗体濃度の最大値の何倍か求めよ。

例題の解答

手順1: 0 日目も 30 日目も同じ抗原 X なので、0 日目の注射に対する応答が一次応答、30 日目の注射に対する応答が二次応答である。

手順2: 0〜20 日目(30 日目の注射前まで)を一次応答、30 日目の注射以降(33〜40 日目)を二次応答の期間とする。

手順3: 一次応答の期間の最大値は 15 日目の 、二次応答の期間の最大値は 36 日目の である。

手順4: (参考)最大になるまでの日数は、一次応答が 日、二次応答が 日で、二次応答のほうが速い。

手順5: 最大値の比は 。よって 20 倍である。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること