第8章 免疫球蛋白.ppt

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1、学习要求,1.掌握抗体和免疫球蛋白的概念；免疫球蛋白的基本结构、各功能区的功能;免疫球蛋白分类;各类免疫球蛋白的特性和功能。2.熟悉抗体的血清型;（同种型、同种异型、独特型）单克隆抗体的概念和特性。3.了解免疫球蛋白的水解片段;多克隆抗体、基因工程抗体。,第八章 免疫球蛋白,第八章 免疫球蛋白,1、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。主要存在于血液和其它分泌液中(sIg)，也可以mIg的形式存在于B细胞表面。2、抗体（antibody,Ab)是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性

2、地结合，介导体液免疫效应。研究证实：Ig与Ab在结构和功能上完全一致。,第一节 免疫球蛋白的结构,抗体定义(掌握)：机体在抗原物质刺激下由浆细胞产生的一类能与抗原特异结合的血清活性成分称为抗体，又称免疫球蛋白（Ig）。,Ab=Ig,IgAb,一、免疫球蛋白的基本结构-Y(掌握),1、Ig是由2条相同的重链（H）和2条相同的轻链（L），借二硫键而彼此连接在一起的四肽链结构分子。,2H链长，450-550个氨基酸 2L链短，214个氨基酸 二硫键连接：二个末端,2、可变区和恒定区 可变区：H链N端的1/4(1/5)和L链N端的1/2区域内，氨基酸的种类、排列顺序与构型的变化很大。1）高变区（互补决

3、定区或CDR）：可变区（V区）中部分区域的氨基酸组成、排列顺序和构型更易变化，其中VH和VL各有3个。2）骨架区（FR）：可变区中除去高变区部分的氨基酸变化相对较小。,一、免疫球蛋白的基本结构-Y,高变区,骨架区,恒定区：H链C端的3/4和L链C端的1/2区域内，氨基酸的种类、排列顺序与构型相对恒定，故称。3、铰链区：位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。IgG，IgD，IgA有，IgM，IgE 没有铰链区。,一、免疫球蛋白的基本结构-Y,C端,铰链区免疫球蛋白的灵活性,细胞表面的抗原,4、结构域（功能区）每条多肽链均可折叠形成球型结构，

4、称为结构域。球型结构之间由二硫键相连。每个球型结构由110个氨基酸组成，有一定的生理功能，又称功能区。,一、免疫球蛋白的基本结构-Y,功能区(结构域)的作用：VH和VL是结合抗原的部位CH和CL上具有部分同种异型的遗传标志IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启动补体活化经典途径IgG的CH3可结合细胞表面的Fc受体（FcR）。,一、免疫球蛋白的基本结构-Y,重链（H链）轻链（L链）二硫键 铰链区（枢纽区）,免疫球蛋白单体分区,免疫球蛋白单体结构,C 端,N 端,抗原结合部位,糖结合部位,功能区：环状结构。稳定区（恒定区；C区）：L链1个、1/2L；H链3个、3/4L。可变区

5、(V区):N端；L链1个、1/2L；H链1个、1/4H。抗原结合部位：L和H的可变区构成,小结,人类免疫球蛋白的类型,人类Ig根据其重链C区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，其重链分别为：、轻链可分为两型：、型(2:1),(IgA)(IgM)链(IgG)(IgD)(IgE),同一类的Ig，H链相同单个Ig分子，其2条H链相同,人类免疫球蛋白的类型五类,链,分2型,同一类的Ig，L 链不同，有2型单个Ig分子，其2条L 链相同,轻链 kappa（卡帕）lambda（兰姆达）,根据轻链免疫原性不同可分为两型：、型。,人类免疫球蛋白的类型,1、J链 由浆

6、细胞合成，富含半胱氨酸多肽链,起连接单体的作用,五聚体IgM,二聚体 sIgA,J 链,二、J链和分泌片,2、分泌片 由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面的糖肽。能抵抗蛋白水解酶消化，防止二聚体IgA的降解。,二、J链和分泌片,IgA,分泌片作用,三、免疫球蛋白的水解片段,1、木瓜蛋白酶水解IgG：得到两个相同的抗原结合片段-Fab段和一个可结晶片段Fc段。,2、胃蛋白酶裂解IgG 得到一个具有双价活性的F(ab)2（可结合两个抗原决定簇）和若干个小分子多肽碎片（pFc）降解。,第二节 免疫球蛋白的异质性,将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫

7、，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为Ig的血清型（Ig的抗原性）。,一、异质性：免疫球蛋白分子基本结构相似，但不同的抗原甚至同一抗原刺激下，不同B细胞产生的免疫球蛋白，在其特异性以及类型等诸方面均不尽相同，呈现明显的差异性。二、表现1.不同抗原表位可以诱导产生不同类型的免疫球蛋白分子，其识别抗原的特异性不同(V区不同)；2.同一抗原表位可以诱导产生的不同类型的免疫球蛋白（C区不同）。,第二节 免疫球蛋白的异质性,三、诱导免疫球蛋白异质性的因素,（一）外源性因素免疫球蛋白的多样性 由抗原的多样性（蛋白质、多糖、脂类）决定，抗原分子含有多种抗原表位，

8、刺激机体产生多种特异性抗体，及针对同一抗原表位的不同类型(C区不同)抗体,是免疫球蛋白异质性的物质基础，反映出机体对抗原识别的精细性。（二）内源性因素免疫球蛋白的血清型 由免疫球蛋白既是抗体又是抗原的双重性决定。抗体是大分子球蛋白，具有免疫原性。根据其抗原性不同，可分：同种型、同种异型、独特性。,一、同种型(isotype)同一种属所有正常个体Ig分子,所共有的抗原表位（主要存在Ig的CH区中），表现在全部的类、亚类，型、亚型的分子上，即Ig的抗原性（免疫反应性），具属特异性。,（二）内源性因素免疫球蛋白的血清型,一、同种型(isotype)1.类和亚类：（1）类：据Ig重链不同分五个大类、。

9、IgG、IgA、IgM、IgD、IgE.,第二节 免疫球蛋白的血清型,一、同种型(isotype)（2）亚类:每一类根据铰链区二硫键位置数目、氨基酸组成分成亚类。人类IgG1-IgG4，IgA1-IgA2，IgM1-IgM2。,第二节 免疫球蛋白的血清型,二硫键,2.型和亚型：（1）型：同一种属所有个体内，根据Ig的L链恒定区（CL）抗原特异性不同，分为和两型。（2）亚型：同一型Ig中，按轻链C区N端氨基酸序列的差异又可分为亚型。1,2,3,4四个亚型。,一、同种型(isotype),二、同种异型（allotype)个体的遗传标记,同一种属中不同个体间Ig分子所具有的不同抗原表位。广泛存在于I

10、g CH区和CL区。同种异型可以为同一物种的某些个体所共有，但绝不会为同一物种的所有个体所共有。,三、独特型（idiotype),同一个体不同的Ig，其可变区（V区）的抗原特异性不同，由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定。可变区、抗原结合部位、独特型抗原决定簇（独特位）是同一物质在不同情况下的不同名字。,免疫球蛋白血清型,血清型 分布 类别 变异部位,同种型 同种内所有正常个体 类（IgG、IgA、IgM、IgD、IgE）CH,亚类 IgG1-4、IgA1-2）CH,型和亚型 CL,同种异型 同种内不同个体 Gm1-Gm30、A2m1-A2m2、CH、CL,独特型 单细胞克隆产生的Ig 极

11、多，108 VH、VL抗原结合部位的高变区,第三节 免疫球蛋白的生物学活性,1、V区的功能 特异性的结合抗原（1）抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫效应（生理与病理）。,一、免疫球蛋白的主要功能（掌握）,1、V区的功能：特异性的结合抗原（2）BCR（B细胞表面的抗体）特异性识别并结合抗原分子，B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体。,一、免疫球蛋白的主要功能（掌握）,（1）激活补体 IgM、IgG1-3，IgA、IgG4和IgE。（2）穿过胎盘和黏膜：IgG、sIgA。IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的抗体（掌握）。（3）结合细胞表面的Fc受体（细胞的亲嗜性）调理作用：

12、IgM、IgG。细胞毒作用（ADCC）：IgG。超敏反应：IgE,2、C区的功能,（1）激活补体 IgM、IgG1-3 激活补体经典途径 IgA、IgG4和IgE的凝聚物 激活补体旁路途径（2）穿过胎盘和黏膜：IgG可通过胎盘、sIgA经初乳使胎儿天然被动免疫；sIgA穿过粘膜入消化道、呼吸道局部免疫。IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的抗体(掌握),2、C区的功能,(3）结合细胞表面的Fc受体（细胞的亲嗜性）调理作用：与吞噬细胞表面上Fc受体结合，促进吞噬（IgM、IgG）。,2、C区的功能,3）结合细胞表面的Fc受体（细胞的亲嗜性）抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）：抗体的Fc

13、段与NK细胞上Fc受体结合，细胞毒颗粒释放（IgG）。,2、C区的功能,巨噬细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、NK细胞,3）结合细胞表面的Fc受体（细胞的亲嗜性）超敏反应：IgE的Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的Fc受体结合，介导I型超敏反应。,2、C区的功能,小结,IgGIgMIgAIgDIgE,二、五类免疫球蛋白的特性与功能,P26 表2-1,（1）浆细胞产生，血清中含量最高，占血清免疫球蛋白总量的75%80%。（2）IgG多为单体，半衰期约为20-23天，为再次免疫应答的主要抗体，通常为高亲和力抗体。（3）血液循环中主要的防御性抗体，能中和病毒、中和毒素、调理吞噬、激活补体，与

14、K细胞结合，发挥ADCC作用；参与II、III型超敏反应。（4）IgG是唯一能通过胎盘的抗体（掌握）（5）通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，与葡萄球菌A蛋白（SPA）结合，用于免疫诊断。P202,1、IgG,SPA（葡萄球菌A蛋白）：位于细胞壁表面。可非特异地结合IgG Fc段，其Fab段仍能特异性结合抗原，通过与巨噬细胞争夺IgG Fc，有效的降低抗体介导的调理作用，抗吞噬,协同凝集实验：葡萄球菌细胞壁成分中的A蛋白(SPA)能与人及多种哺乳动物(如猪、兔、豚鼠等)血清中的IgG类抗体的Fc段结合，成为致敏的载体颗粒。IgG的Fc段与SPA结合后，两个Fab段暴露在葡萄球菌菌体表面，仍保持

15、其正常的抗体活性和特异性，当与特异性抗原相遇时，出现凝集现象。,（1）分泌型为五聚体，分子量最大的Ig（巨球蛋白）。（2）由脾脏中的浆细胞产生，占血清免疫球蛋白总量的5%-10%。（3）IgM激活补体能力比IgG强（4）IgM是个体发育过程最早出现的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染。IgM也是抗原刺激后出现最早的抗体，故检测IgM水平，可用于传染病的早期诊断。（掌握）（5）膜结合型IgM均为单体，膜表面IgM是B细胞抗原受体(BCR)的主要成分。只表达mIgM是未成熟B细胞的标志，记忆B细胞表面的mIgM逐渐消失。（掌握）,2、IgM,IgA分为血清

16、型（单体）和分泌型（二聚体）两种。（1）血清IgA：由肠系膜淋巴结中的浆细胞产生存在于血清中，含量占血清Ig总量的10-20%。为单体。具抗菌、抗病毒作用，对支原体和某些真菌也有作用。（2）分泌性IgA（SIgA）：由粘膜固有层的浆细胞产生，通过粘膜上皮细胞时获得分泌片.存在于外分泌液（初乳、唾液、泪液、胃肠液、支气管分泌液）中，为二聚体。SIgA是重要的粘膜局部防御性抗体，抗感染作用。（掌握）,3、IgA与SIgA,（1）单体结构，由扁桃腺、脾脏中的浆细胞产生。（2）血清中含量甚低，只占血清Ig总量的0.2%。（3）mIgD是BCR重要组成成分，在B细胞对抗原处理中具有特殊作用。（4）是B细

17、胞分化发育成熟的标志（mIgD），未成熟B细胞只表达mIgM,活化B细胞mIgD 消失。（掌握）（5）血清IgD分子：功能未明确。,4、IgD,（1）是血清中含量最低的Ig，占抗体总量的0.002%以下，含量较稳定。IgE水平与个体遗传性和抗原性质密切相关，在特应性过敏症和寄生虫感染者中，血清IgE浓度相对较高。（2）主要由鼻咽部、扁桃体、支气管和胃肠道等粘膜固有层的浆细胞产生。这些部位常是变应原入侵和超敏反应发生的场所。（3）IgE属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcR结合，介导I型超敏反应。（掌握）（4）IgE与巨噬细胞结合后，使巨噬细胞激活，释放溶酶体酶，对原虫进行攻击，与机体

18、抗寄生虫免疫有关。IgE和嗜酸性粒细胞结合介导ADCC的细胞毒效应。,5、IgE（亲细胞抗体）,一、多克隆抗体（第一代抗体）用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个B细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。来源广泛，制备容易；特异性不高。,第四节 人工制备抗体,多克隆抗体（polyclonal antibody，PcAb）单克隆抗体（monoclonal antibody，McAb）基因工程抗体（gene engineering antibody，GeAb）,带有多个表位,针对不同表位的B细胞,克隆增殖,多种抗体的混合物（多克隆抗体）,刺激小鼠,二、单克隆抗体（第

19、二代抗体）借助小鼠B细胞杂交瘤（hybridoma）技术，所制备的高度均一（属于同一类、亚类、型别）、单一特异性（只针对某一抗原决定簇的抗体分子）的抗体。特点：纯度高、特异性强、可大量生产。,第四节 人工制备抗体,PEG：聚乙二醇,稀释分离成单个细胞后再使其培养增殖,单克隆和多克隆抗体的比较,三、基因工程抗体（第三代抗体、重组抗体）,借助DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子或人工合成后导入受体细胞表达，从而产生的新型抗体。,一、名词解释抗体ADCC效应单克隆抗体二 问答题绘图说明Ig的基本结构特征和功能区。人类各种免疫球蛋白的特性和主要免疫功能。,练 习 题,