第章免疫球蛋白与抗体

1、第二章 免疫(miny)球蛋白与抗体共七十七页第二章 免疫(miny)球蛋白与抗体 第一节 抗体与免疫球蛋白的概念 第二节 免疫球蛋白的分子结构 第三节 免疫球蛋白的种类与抗原决定簇 第四节 各类免疫球蛋白的主要(zhyo)特性与功能 第五节 免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性 第六节 抗体的人工制备共七十七页一、抗体 1890年人们用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素，这种含有抗体的血清称之为免疫血清,将血清中这种具有特异性反应的组分称为抗体（antibody，Ab）。目前抗体的概念：动物机体(jt)受到抗原物质刺激后，由B淋巴细胞转化为浆细胞而产生的，

2、能与相应抗原发生特异性反应的免疫球蛋白。主要存在于血液（血清）、淋巴液、组织液及其他外分泌液中。第一节 抗体(kngt)与免疫球蛋白的概念共七十七页二、免疫球蛋白 1968年世界卫生组织决定(judng)，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig) 在血清中现已发现有IgG、IgM、IgA、IgE和IgD五类免疫球蛋白分子，它们的结构与功能是各不相同的。 共七十七页动物免疫前后血清(xuqng)中各类球蛋白含量共七十七页三、抗体与免疫球蛋白 经对不同免疫血清的电泳分析，超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体活性存在于球蛋白内，但有小

3、部分抗体活性可存在于球蛋白内。 抗体的化学(huxu)本质是免疫球蛋白，但免疫球蛋白并不都具有抗体的活性，抗体具有很强的针对性和多样性，而单纯的免疫球蛋白则无。 抗体不由均质性球蛋白组成，而是由异质性球蛋白组成。共七十七页共七十七页第二节 免疫(miny)球蛋白的分子结构一、免疫球蛋白的单体分子结构 所有种类免疫球蛋白的单体分子结构都是相似的，即由两条相同的较大的重链和两条相同的较小的轻链4条肽链通过(tnggu)轻链与重链之间的二硫键连接起来构成的“Y”字形的分子结构。共七十七页（一）轻链和重链 1轻链（L链） 由214个氨基酸残基组成，分子量为24kDa，有两个由链内二硫键组成的环肽，在羧

4、基端靠二硫键分别与两条重链连接。各类免疫球蛋白的轻链都相同，均可分为：与2个亚型。2重链（H链）由450-550个氨基酸残基组成，分子量55-75kDa，有4-5个链内二硫键，两重链之间由一对(y du)或两对以上的二硫键互相连接。 可分为5类：、链，决定了免疫球蛋白5种类型IgG、IgM、IgA、IgE、IgD。 不同免疫球蛋白的差别就由重链所决定。共七十七页共七十七页（二）可变区和恒定区 H链 可变区（VH）： N端开始的最初110个氨基酸 恒定区（CH）： VH区后一直(yzh)到C端的氨基酸 L链 可变区（VL）： N端开始的109个氨基酸 恒定区（CL）： VL区后一直到C端的氨基酸

5、 在VH中有4个区域的氨基酸变异最大，称为高变区（HVR），其余的氨基酸变化较小，称为骨架区；在VL中也有3个高变区。共七十七页共七十七页（三）功能区 功能区：免疫球蛋白的多肽链分子可折叠形成几个由链内二硫键连接成的环状球形结构，此即其功能区。每一功能区约有110个氨基酸组成，其顺序具有(jyu)高度的同源性。 L链功能区 VL CL VH H链功能区 CH1、CH2和CH3 （ IgG、IgA、 IgD） CH4 （IgM、IgE ）共七十七页共七十七页共七十七页 功能区作用(zuyng) VH和VL ：是抗原结合的部位。 CH1和CL：为同种异型的遗传标记。 CH2： 为抗体分子的补体结合

6、点。 CH3 ：是同免疫活性细胞的Fc受体的结合部位。共七十七页共七十七页共七十七页二、免疫球蛋白的特殊分子结构（一）、绞链区 在两条重链之间二硫键连接处附近的重链恒定区，即CH1尾部和CH2头部的小段肽链；与抗体分子的构型变化有关(yugun),称为绞链区。 功能 该区具有柔韧性，当抗体与抗原结合时，该区可转动，以便 一方面使可变区的两个抗原结合点尽量与抗原结合； 另一方面可使抗体分子变构，使补体结合位点暴露出来。共七十七页共七十七页（二）、J链和分泌成分 1、J链 即连接链，在IgM和分泌型IgA单体之间起连接作用。 2、分泌成份（SC） 分泌型IgA特有的一种结构，具有促进上皮细胞积极地

7、从组织中吸收分泌型IgA，将其释放于胃肠道和呼吸道内的作用，同时SC可防止(fngzh)IgA在消化道内被蛋白酶所降解，使IgA充分发挥免疫作用。 （三）、单体、双体和五聚体 1、单体 由一对L链和H链组成的基本结构。 2、双体 分泌型IgA由J链连接的两个单体。 3、五聚体 IgM是由J链和二硫键连接的五个单体。共七十七页共七十七页（一）、木瓜蛋白酶酶切 木瓜蛋白酶可将H链铰链区二硫键的近N端切断，得到大小(dxio)相近的3个片段；其中有两个相同的抗原结合片断Fab和一个Fc片段。（二）、胃蛋白酶酶切 胃蛋白酶可将H链从铰链区二硫键的近C端切断，获得两个大小不同的片段，大片段是由二硫键连接

8、的抗体分子的两个臂，具有双价抗体活性的F(ab)2片段，与抗原结合可发生凝集和沉淀反应。小片段类似于Fc，称为pFc片断，失去生物学活性。 三、免疫(miny)球蛋白的水片段与生物学活性共七十七页共七十七页 四 免疫(miny)球蛋白分子的超家族 应用DNA序列分析和X晶体衍射分析等研究证明，许多细胞膜表面和机体的某些蛋白分子，其多肽链折叠方式与Ig折叠相似，在DNA水平上和氨基酸序列上与IgV区或C区有较高的同源性，它们可能从同一原始祖先基因经复制突变衍生而来。编码这些多肽链的基因被称为(chn wi)免疫球蛋白基因超家族，其表达产物称为免疫球蛋白超家族（IGSF)。 由于细胞表面标记、单克

9、隆抗体以及基因工程研究的进展，近年来发现属于IGSF的成员已达近百种，主要包括T细胞、B细胞抗原识别受体和信号传导分子，MHC及相关分子，Ig受体，某些细胞因子受体，神经系统功能相关分子，以及部分白细胞分化抗原（CD）。共七十七页免疫(miny)球蛋白超家族共七十七页五、 抗体的生物学活性（一）抗体与抗原的特异性结合 抗体与抗原结合的特异性是由Ig V区的氨基酸组成及空间构型所决定。重链及轻链的CDR共同构成供抗原表位互补结合的构象。抗体与抗原之间的总结(zngji)合力称为亲和力（avidity）。共七十七页（二）抗体与补体的结合 抗体在一定条件下可与存在于血清中的补体分子(fnz)相结合，

10、并使之活化，产生多种生物学效应。共七十七页（三） 通过与细胞Fc受体结合发挥生物效应(xioyng) 体内多种细胞具有Ig 的Fc受体。不同类的Ig其Fc段可与不同细胞的相应FcR结合，产生不同的生物效应1、抗体的调理作用：抗体可增强吞噬细胞的吞噬作用。在体外的实验中，如将免疫血清加入中性粒细胞的悬液中，可增强对相应细菌的吞噬作用，称这种现象为抗体的调理作用。2、发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）3、介导I型超敏反应4、人Ig的Fc段与SPA结合共七十七页B共七十七页共七十七页B共七十七页（四）选择性传递 人类IgG能借助Fc段选择性地与胎盘微血管内皮细胞可逆性结合，主动穿过胎盘

11、进入胎儿血循环。此外，S IgA可经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道发挥局部(jb)免疫作用。GO共七十七页共七十七页第三节 免疫(miny)球蛋白的种类与抗原决定簇一、免疫球蛋白的种类 免疫球蛋白可区分为类、亚类、型、亚型等。（一）类(class) 免疫球蛋白类的区分是依据其重链C区的理化特性及抗原性的差异，在同种系所有个体内的免疫球蛋白可分为(fn wi)IgG、IgM、IgA、IgE、IgD五类，重链分别称为,链。共七十七页（二）亚类（subclass） 同一种类免疫球蛋白，又可根据其重链恒定区的微细结构(jigu)、二硫键的位置与数目及抗原特性的不同，进一步分为亚类。如人的IgG有IgG

12、1、IgG2、IgG3和IgG4四个亚类。共七十七页（三）型（type） 根据轻链恒定区的抗原性不同，各类免疫球蛋白的轻链分为和两个型任何种类的免疫球蛋白均有两型轻链分子。（四）亚型（subtype） 根据型轻链N端恒定区上氨基酸排列顺序的差异(chy)，免疫球蛋白又可分为若干亚型，型轻链无亚型。（五）亚群（subgroup） 根据免疫球蛋白V区的一级结构特点，可将免疫球蛋白分为35个亚群。共七十七页二、免疫球蛋白的抗原决定簇（血清型） 免疫球蛋白是蛋白质，因此其本身可作为免疫原诱导产生(chnshng)抗体，一种动物的免疫球蛋白对另一种属动物而言是良好的抗原。 （一）同种型决定簇 （二）同种

13、异型决定簇 （三）独特型决定簇 共七十七页（一）同种型决定簇 指在同一种属动物所有个体共同具有的免疫球蛋白抗原决定簇，即是说在同一种动物不同个体之间同时存在不同类型的免疫球蛋白，不表现(bioxin)出抗原性，只是在异种动物之间才表现(bioxin)出抗原性。共七十七页（二）同种异型决定簇 指免疫球蛋白在同一种(y zhn)动物不同个体之间呈现出的抗原性。共七十七页（三）独特型决定簇 抗体分子的特异性是由免疫球蛋白的VH和VL所决定的，针对不同抗原分子的抗体之间的差别表现在免疫球蛋白分子的可变区，这种差别决定了抗体分子在机体(jt)内就具有抗原性。 由抗体分子的可变区呈现出的抗原性就称为免疫球

14、蛋白（抗体）的独特型，或称个体基因型，可变区内的抗原决定簇称为独特型决定簇，其中单个的抗原决定簇又称为独特位。 独特型在异种、同种异体乃至同一个体内均可刺激产生相应的抗体，这种抗体称为抗独特型抗体。 共七十七页共七十七页 独特型网络调节 网络学说的提出：在同一动物体内一组抗体分子上的独特型决定簇可被一组淋巴细胞表面抗原受体分子所识别，并产生相应的抗独特型抗体分子；该抗独特型抗体分子亦可被另一组淋巴细胞表面抗原受体所识别。这样在体内就形成了淋巴细胞与抗体分子所组成的网络结构。 网络学说认为：这种抗体的产生在免疫应答的调节中起着重要作用，使受抗原刺激增殖的克隆受到抑制，而不至于无休止地进行增殖，籍

15、以维持(wich)免疫应答的稳定平衡。共七十七页机体对某一特定抗原应答不只表现为抗原反应细胞的应答，而是通过独特型联结起来(q li)的一个庞大的免疫网络整体反应，它们通过连续不断的识别过程，产生促进或抑制作用，以维持机体免疫应答的相对稳定状态。共七十七页复习思考题1、抗体(kngt)与免疫球蛋白的的概念？2、免疫球蛋白单体的分子结构。3、免疫球蛋白的各功能区片断及其功能特性。4、免疫球蛋白的同种型决定簇、同种异型决定簇、独特型决定簇。共七十七页共七十七页共七十七页共七十七页共七十七页第四节 各类免疫(miny)球蛋白的主要特性与功能共七十七页一、IgG IgG是血液和胞外液中的主要抗体成分，

16、人和动物中含量最高的免疫球蛋白，占血清总Ig的7580%，半寿期2030天； IgG主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生，大部分存在于血液中（4550%），其余存在于组织液和淋巴液中； IgG是惟一可通过人和兔胎盘的抗体，在新生儿抗感染中起重要作用； IgG是动物自然感染和人工主动免疫后，机体所产生的主要抗体，是动物机体抗感染免疫的主力，大多数抗菌、抗病毒抗体和抗菌素都为IgG类，因而也是血清学诊断和疫苗(ymio)免疫后监测的主要抗体； IgG还参与抗肿瘤免疫，同时也是引起型、型变态反应及自身免疫病的抗体。共七十七页二、 IgM 动物机体初次免疫后产生最早的免疫球蛋白，但含量仅占血清Ig的10%

17、左右； 主要由脾脏(pzng)和淋巴结中的浆细胞产生，一般不能通过血管壁，主要分布于血液中； IgM是5个单体组成的五聚体,又称为巨球蛋白； IgM在体内产最早，但持续时间短，不是抗感染免疫的主力，但对早期抗感染免疫和早期血清学诊断十分重要，并且IgM有多个抗原结合部位，其单个的杀菌、溶菌、溶血促进吞噬及凝集作用，均IgG高的多； IgM具有抗肿瘤作用，也是型型变态反应及自身免疫病的抗体。共七十七页共七十七页三、IgA IgA以单体和二聚体 两种分子形式存在,单体 存在于血清中，称为血 清型IgA,占血清Ig的 10-20%，二聚体为分泌型IgA,是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位粘膜固有层

18、中的浆细胞所产生.主要存在于呼吸道、消化道、生殖道的外分泌液及初乳、唾液、泪液等分泌物中。 分泌型IgA是参与粘膜局部(jb)免疫的主要抗体，在传染病预防接种中，经滴鼻、点眼、饮水及喷雾途径免疫，均可产生分泌型IgA，从而建立相应的粘膜免疫力，新生儿和幼畜禽易患呼吸道、胃肠道感染可能与IgA合成不足有关。共七十七页B共七十七页四、IgE IgE产生部位与分泌型IgA相似，在血清中容量甚微。 IgE的重链多一个功能区CH4，此区是细胞结合的部位，因而它是一种亲细胞性抗体。 结合在肥大细胞和嗜碱性(jin xn)细胞上的IgE与抗原结合后，能引起这些细胞脱颗粒，释放组织氨等活性介质，从而引起I型过

19、敏反应。 IgE在抗寄生虫感染中具有重要作用。五、IgD IgD在血清中浓度极低，平均约0.03mg/ml，且极不稳定，容易降解，半衰期仅3天； 主要作为成熟B细胞膜上的抗原特异性受体，是B细胞分化发育成熟的标志，且与免疫记忆有关。 血清中IgD的确切功能目前还不很清楚。共七十七页各类免疫(miny)球蛋白的生物学活性 免疫球蛋白IgGIgAIgMIgDIgE重链名称重链功能区数目44545主要存在形式单体单体、双体五聚体单体单体分子量(KD)146-170160，400970175188碳水化合物（%）410121812血清浓度(mg/dl)1150300210501500.3-40.002

20、血清总Ig (%)75105-1010.001外分泌液-+-经典途径活化补体+-+-代替途径活化补体+?+半衰期（天）20-235.85.12.82.5合成部位脾、淋巴结浆细胞粘膜相关淋巴样组织脾、淋巴结浆细胞扁桃体、脾浆细胞粘膜固有层浆细胞通过胎盘+-免疫作用抗菌、抗病毒、抗毒素、自身抗体粘膜局部免疫作用，抗菌、抗病毒，免疫排除功能早期防御作用，溶菌，溶血，SmIgM，天然血型抗体，类风湿因子SmIgMSmIgD正应答抗寄生虫感染，I型超敏反应共七十七页第五节 免疫(miny)球蛋白的基因结构与抗体多样性 Ig主要由脾、淋巴结和其他淋巴组织内的桨细胞所产生。重链和轻链分别合成，然后装配。Ig

21、的合成过程：转录(zhun l)mRNA剪切合成重链和轻链在粗面内织网装配四肽链转运加糖基分泌胞外共七十七页 B淋巴细胞内存在3个编码(bin m)Ig的基因库，即 重链H基因库; 轻链基因库; 轻链基因库。 Ig的H链基因由V,D,J,C组成， L链基因由V,J,C组成共七十七页B共七十七页编码Ig基因(jyn)的多样性体细胞突变V、D、J基因连接的多样性抗体(kngt)多样性及其机制1. Ig重链VDJ基因重排2. Ig轻链基因结构与VJ重排3. 抗体多样性机理共七十七页B共七十七页B共七十七页 第六节 抗体的人工制备一、多克隆抗体（第一代抗体） 采用传统的免疫方法，将抗原(kngyun)

22、物质经不同途径注入动物体内后，经数次免疫后采取动物血液，分离出血清，由此获得的抗血清即为多克隆抗体（polyclonal antibody, PcAb）。 该抗血清是一种多克隆的混合抗体，具有高度的异质性，即针对统一抗原决定簇的抗体仍是由不同B细胞克隆产生的不同质的抗体所组成。共七十七页制备(zhbi)过程抗原(kngyun)制备动物免疫检测血清抗体效价多抗纯化与标记血清分离与保存共七十七页二、单克隆抗体（第二代抗体） 由一个B细胞分化增殖的子代细胞（浆细胞）克隆、产生的针对(zhndu)单一抗原决定簇的抗体，或者说是由一个识别一种抗原表位的B细胞克隆产生的同源抗体，称为单克隆抗体（monco

23、lonal antibody, McAb）。 其抗体结构高度均一，抗原结合部位和同种型都相同，而且具有纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应等特点，已广泛应用于生命科学的各个领域。如血清学检测诊断。 共七十七页 基本制备原理 1975年Kohler和Milstein首创了小鼠B淋巴细胞杂交瘤细胞和单克隆抗体技术。 1、小鼠骨髓瘤细胞在体内、体外可无限增殖，但不能分泌抗体； 2、经抗原免疫的小鼠脾细胞（含有大量B细胞）能产生抗体，但在体外不能无限增殖； 3、将免疫脾细胞与小鼠骨髓瘤细胞在融合剂50%聚乙二醇（PEG）作用下进行融合； 4、融合后转移到HAT选择培养基未融合的脾细胞因不能在体外存活而死亡，未融合的骨髓瘤细胞合成DNA的主要途径被氨基喋呤阻断，又因缺乏次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转化酶（HGPRT），不能利用次黄嘌呤完成DNA的合成过程而死亡，而融合细胞由于(yuy)从脾细胞获得HGPRT，故能在HAT培养基中存活和增殖。共七十七页B共七十七页5、融合后的杂交细胞系称为杂交瘤（hybridoma）,这种杂交瘤细胞即具有骨髓瘤细胞能大量无限增殖的特性，又具有免疫B细胞合成和分泌抗体的能力；6、对融合后的杂交瘤细胞，应尽早进行克隆化，一方面是保证以后获得的杂交瘤细胞是由一个细胞增殖而来的，即单个克隆，另一方面防止杂交瘤细胞因染色