免疫球蛋白医学知识培训课件.ppt
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1、免疫球蛋白医学知识,免疫球蛋白医学知识,免疫球蛋白医学知识,2,免疫球蛋白医学知识2,第一节 免疫球蛋白的结构概况第二节 免疫球蛋白的空间结构第三节 免疫球蛋白的功能第四节 免疫球蛋白的基因第五节 免疫球蛋白与疾病,免疫球蛋白医学知识,3,第一节 免疫球蛋白的结构概况免疫球蛋白医学知识3,第一节 免疫球蛋白的结构概况,Ig 最显著的特点是与抗原特异结合及其分子的不均一性 一、Ig 分子的基本结构 四链结构单位 二、结构域和功能域 三、轻链和重链 四、铰链区和 Ig 分子酶解碎片 五、Ig 中糖的结合 六、Ig 分子的不均一性,免疫球蛋白医学知识,4,第一节 免疫球蛋白的结构概况Ig 最显著的特
2、点是与抗原特,一、Ig 分子的基本结构 四链结构单位,各种不同类别的 Ig 都含有 4 条多肽链组成的基本结构单位,即 2 条相同而分子量较大的重链(heavy chain, H 链)和 2 条相同而分子量较小的轻链(light chain, L 链)重链和轻链之间以及重链和重链之间均借链间二硫键共价结合,加上分子内的非共价键维系整个稳定的 Ig 分子结构在重链上尚结合着糖链,故 Ig 又属糖蛋白某几种类别的免疫球蛋白分子又以四链结构为基本单位通过共价键进一步形成多聚体 Ig ,如二聚体的分泌型 IgA 和五聚体的 IgM,免疫球蛋白医学知识,5,一、Ig 分子的基本结构 四链结构单位各种不同
3、类别的,Ig 分子的四链结构单位,免疫球蛋白医学知识,6,CH1VLCLVHCH2 CH3Hinge RegionCa,免疫球蛋白医学知识,7,免疫球蛋白医学知识7,二、结构域和功能域,根据 Ig 分子中轻链和重链一级结构的氨基酸序列差异,可分为可变区(variable region, V 区)和恒定区(constant region, C 区)。V 区中的氨基酸序列高度变异,而 C 区中的氨基酸基本恒定V 区和 C 区在其三级结构上均保持相对独立性,它们各自通过一个链内二硫键形成一肽环,肽环内含有 6070 个氨基酸残基,每一肽环又与其周围肽段紧密折叠成球状的结构域轻链有 2 条链内二硫键,
4、分别组成 VL 和 CL 2 个结构域;重链有 45 条链内二硫键,分别组成 45 个结构域,即 VH、CH1、CH2、CH3 和 CH4( IgA、 IgG 和 IgD 有 3 个 CH 结构域; IgM 和 IgE 有四个 CH 结构域),免疫球蛋白医学知识,8,二、结构域和功能域根据 Ig 分子中轻链和重链一级结构的氨基,重链各恒定区结构域(CH1、CH2、CH3 和 CH4)之间有高度的同源性,它们又与 CL 同源。因此,结构域又称为同源区,反映了 Ig 分子在进化起源上的关联不同链之间的同源区在空间通过疏水作用可进一步折叠成更为紧密的结构,并具有一定的免疫学功能,称为功能区,免疫球蛋
5、白医学知识,9,重链各恒定区结构域(CH1、CH2、CH3 和 CH4)之间,免 疫 球 蛋 白 结 构 域,免疫球蛋白医学知识,10,免 疫 球 蛋 白 结 构 域免疫球蛋白医学知识10,免疫球蛋白医学知识,11,免疫球蛋白医学知识11,免 疫 球 蛋 白 功 能 域,免疫球蛋白医学知识,12,免 疫 球 蛋 白 功 能 域免疫球蛋白医学知识12,三、轻链和重链,轻链由 213 或 214 个氨基酸残基组成,分子量为 22,000。每条轻链含有 2 个结构域,即 VL( 1109 位氨基酸残基)和 CL(110 214位氨基酸残基)2. 重链由 446 个氨基酸残基组成,分子量为77,000
6、80,000,每条重链含有 45 个结构域,以 VH(1120 位氨基酸残基)、 CH1、CH2、CH3 和 CH4 表示,免疫球蛋白医学知识,13,三、轻链和重链轻链免疫球蛋白医学知识13,四、铰链区和 Ig 分子酶解碎片,铰链区在 Ig 重链 CH1 和 CH2 之间,富含 Cys 和 Pro重链的链间二硫键大多集中在此区域内由于 Pro 的存在,很难形成 helix 和 sheet,因此易于弯曲,可自由伸展,有相当的柔性,与酶接触易水解,是酶解的敏感部位不同类别的 Ig 有各自独特的铰链区,免疫球蛋白医学知识,14,四、铰链区和 Ig 分子酶解碎片铰链区免疫球蛋白医学知识14,2. 酶解
7、碎片,Fab 碎片(fragment of antigen binding):2 个,能与单价抗原结合,含有完整的轻链和重链 VH、 CH1Fc 碎片(fragment of crystalline):可以结晶,含有重链 CH2、CH3 (或再加上 CH4),木瓜蛋白酶水解产物,免疫球蛋白医学知识,15,2. 酶解碎片Fab 碎片木瓜蛋白酶水解产物免疫球蛋白医学知,F(ab)2:由二硫键将 2 个 Fab 部分连接在一起,能与二价抗原结合。若将二硫键还原,则分裂为 2 个 Fab 碎片,也具有结合抗原的活性pFc:无生物活性,胃蛋白酶水解产物,免疫球蛋白医学知识,16,胃蛋白酶水解产物免疫球蛋
8、白医学知识16,五、 Ig 中糖的结合,Ig 是糖蛋白,绝大部分的糖是以聚糖的形式结合于重链的 C 区内。聚糖一般由甘露糖(Man)、半乳糖(Gal)、N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)、 N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)和唾液酸(S.A.)组成,此外还存在少量岩藻糖(Fuc),免疫球蛋白医学知识,17,五、 Ig 中糖的结合Ig 是糖蛋白,绝大部分的糖是以聚,人 Ig 中的聚糖有两种类型 N-乙酰氨基葡萄糖型:聚糖中的 N-乙酰氨基葡萄糖与肽链上具有-Asn-X-Ser/Thr-(X 为除 Pro 和 Asp 以外的任何氨基酸残基)序列的 Asn 残基通过 N-糖苷键连接。又可根据所含单糖
9、成分和连接方式差异分为简单型和复合型两种 N-乙酰氨基半乳糖型:聚糖中的 N-乙酰氨基半乳糖与肽链上 Ser 或 Thr 通过 O-糖苷键连接,免疫球蛋白医学知识,18,人 Ig 中的聚糖有两种类型免疫球蛋白医学知识18,Ig 中所连的聚糖数目、类型以及连接位置随免疫球蛋白的类别而异IgG:只含 23 条 N-乙酰氨基葡萄糖型的聚糖,其含糖量最少,仅 3%IgA1和 IgE:含 45 条 N-乙酰氨基半乳糖型的聚糖IgM:每一条 链上有 5 个糖结合位点,含糖量最高,可达 13%,免疫球蛋白医学知识,19,Ig 中所连的聚糖数目、类型以及连接位置随免疫球免疫球蛋白医,六、 Ig 分子的不均一性
10、,遗传标志:受遗传控制而使 Ig 分子上抗原决定簇中氨基酸组成和序列产生的不同,可分为: 1. 同种型 2. 同种异型 3. 独特型,免疫球蛋白医学知识,20,六、 Ig 分子的不均一性遗传标志:受遗传控制而使 Ig,1. 同种型 ( isotype),同种型是指同一物种所有个体均具有的 Ig 分子的抗原特异性。根据重链和轻链 V 区和 C 区的结构变化,可将重链和轻链分成类、亚类、型、亚型、群和亚群等各种不同的分子变异体,同 种 型,免疫球蛋白医学知识,21,1. 同种型 ( isotype)同种型是指同一物种所有个体, 类根据重链 C 区的氨基酸组成及抗原性差异将重链分成 5 种类别,即
11、、 和 ,分别为 IgG、 IgA、 IgM、IgD 和 IgE 的重链 亚类根据重链和轻链之间二硫键连接位置差异和重链之间二硫键数目不同可将同一类 Ig 分子分成几种不同的亚类。如人 IgG 有 4 种亚类: IgG1、 IgG2、IgG3 和 IgG4; IgA 有 2 种亚类: IgA1 和 IgA2,免疫球蛋白医学知识,22, 类免疫球蛋白医学知识22,IgG 的 4 种亚类,免疫球蛋白医学知识,23,IgG 的 4 种亚类免疫球蛋白医学知识23, 型根据各类 Ig 轻链 C 区抗原特异性差异可分为两型: 型和 型。单个 Ig 分子的两条轻链总是同一型的,但同一个体中 型和 型可同时存
12、在 亚型根据 Ig 的 链 C 区中个别氨基酸残基不同,可将 链分成 4 个亚型, 链 的 同 种 型 标 志,免疫球蛋白医学知识,24, 型标志, 群和亚群根据同一类 Ig V 区的同源性可将其分成 3 种群,即 VH、V 和V 通过 Ig 各群的 V 区氨基酸组成和序列比较,发现从 N 端起前 20 个氨基酸的序列变异较大,而其他位置上的氨基酸序列相对稳定。因此又可将群分为亚群 VH:VH、VH和 VH 3 种亚群 V : V 、 V 和 V 3 种亚群 V : V 、 V 、 V 、 V 和 V 5 种亚群,免疫球蛋白医学知识,25, 群和亚群免疫球蛋白医学知识25,2. 同种异型 (
13、allotype),同种异型是指同种不同个体之间的 Ig 分子具有的抗原特异性。其异型标志位于重链或 链 C 区,不同个体之间仅 一个或几个氨基酸残基不同人类 Ig 的几种异型标志表达在 IgG 的 Gm、 IgA 的 Am 和 链 的 Km,Km 的异型标志,免疫球蛋白医学知识,26,2. 同种异型 ( allotype)同种异型是指同种不同个,同 种 异 型,免疫球蛋白医学知识,27,IgG1 (kappa)IgG1 (kappa)同 种 异,3. 独特型 ( idiotype),独特型是指每一个 Ig 分子 V 区中多个抗原决定簇的总和,其单一的决定簇称为独特型抗原决定簇独特型不仅有别于
14、同种间其他个体受同一抗原刺激所产生的 Ig,并且还和自身具有其他抗原结合专一性的 Ig 分子不同,免疫球蛋白医学知识,28,3. 独特型 ( idiotype)独特型是指每一个 Ig,由以上可知,Ig 分子的不均一性由两方面原因造成外源性:抗原大分子具有多个抗原决定簇,每一个决定簇都可诱发产生一种 Ig,因此机体受多个决定簇的抗原刺激后所产生的 Ig 分子是针对个别决定簇的 Ig 分子的混合物内源性:即 3 种遗传标志。如两型的轻链可与各类、各亚类的重链组合,而重链、轻链本身又存在各种异型标志,专一性不同的 Ig 分子还有各种各样的独特型变异体,这些都决定了 Ig 分子的不均一性,免疫球蛋白医
15、学知识,29,由以上可知,Ig 分子的不均一性由两方面原因造成免疫球蛋白医,第二节 免疫球蛋白的空间结构,免疫球蛋白医学知识,30,第二节 免疫球蛋白的空间结构免疫球蛋白医学知识30,一、Fab 区空间结构二、Fc 区的空间结构三、抗原结合部位构造,免疫球蛋白医学知识,31,一、Fab 区空间结构免疫球蛋白医学知识31,一、 Fab 区空间结构,免疫球蛋白医学知识,32,一、 Fab 区空间结构免疫球蛋白医学知识32,含有四个结构域,即两个 V 区(VH, VL )、两个 C 区(CH1, CL )每一个结构域都由两层 heet 组成,每层中含有 3 段或 4 段走向相反的多肽链。层与层之间由
16、二硫键相连结构域内充满疏水性侧链,在每段走向相反的相邻肽链之间均有氢键存在 C 区中肽链排列较有规则,表面之间高度互补;而 V 区有一些额外肽环不参与两层 heet 构造,表面之间互补性差,形成圆锥形穴槽,成为抗原结合部位,CLdomain,VLdomain,轻链单体的三级结构,免疫球蛋白医学知识,33,含有四个结构域,即两个 V 区CLdomainVLdom,因为结构域又是同源区,各结构域一级结构的相似性决定了它们空间构象的相似性,所以各种轻链的 VH 与 VL 同源区应有相似的空间构象,各类重链的 VH 和 VL 各同源区也应有相似的空间构象。这称为免疫球蛋白分子的基本折叠结构,免疫球蛋白
17、医学知识,34,因为结构域又是同源区,各结构域一级结构的相似免疫球蛋白医学知,二、Fc 区的空间结构,有 4 个结构域,每个结构域也由两层 heet 组成有糖链结合部位各肽段间由氢键维系,免疫球蛋白医学知识,35,二、Fc 区的空间结构有 4 个结构域,免疫球蛋白医学知识3,三、抗原结合部位构造,VH 与 VL 中氨基酸序列变化有一定规律性。轻链有 3 个特殊易变部位,在第 30 位、第 50 位和第 100 位氨基酸残基附近;重链有 4 个特殊易变部位,在第 30、50、80 和第100 位氨基酸残基附近。这些部位称为超变区或互补决定区(complementarity-determing r
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