第四章免疫球蛋白1

1、什么是免疫球蛋白和抗体，如何产生的2、抗体的基本结构和生物学活性和功能如何，二者的关系3、各类免疫球蛋白的生物学活性与特点当前1页，总共93页。

免疫球蛋白的基本概念一、抗体的发现与研究二、免疫球蛋白与抗体当前2页，总共93页。EmilvonBehring1854-1917,NobelPrizein1901fordemonstratingthatcirculatingantitoxinsagainstdiphtheriaandtetanustoxinsconferredimmunity.1890年，培林(vonBehring)和北里(Kitasato)，用白喉毒素免疫动物,在血清中获得能中和白喉毒素的物质--抗毒素

抗体的发现当前3页，总共93页。

抗体与免疫球蛋白的概念——是B细胞识别抗原后增殖分化为桨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地结合，发挥体液免疫功能。抗体——能与抗原物质产生特异结合的体液中的蛋白分子。免疫球蛋白——具有抗体功能或相似化学结构的蛋白分子。分为：分泌型——血液、组织液——Ab膜型——B细胞表面——BCR当前4页，总共93页。AntibodyProductionTh2Bcells当前5页，总共93页。第一节免疫球蛋白的结构当前6页，总共93页。一、免疫球蛋白的基本结构四肽链结构所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。两条重链（H）和两条轻链（L）。每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。当前7页，总共93页。重链与轻链可变区与恒定区H链L链V区C区N端C端二硫键铰链区当前8页，总共93页。免疫球蛋白的基本结构“Y”型，四肽链重链（5种:、、、、）

轻链（2种:、）可变区（V区）

超变区（HVR，3个，又称CDR互补决定区）

骨架区:FR（4个）恒定区（C区）铰链区当前9页，总共93页。当前10页，总共93页。当前11页，总共93页。当前12页，总共93页。可变区

根据氨基酸排列顺序的不同分为可变区（V）和恒定区（C）。比较不同抗体V区的氨基酸序列，发现VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，这些区域称为高变区。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补性决定区当前13页，总共93页。当前14页，总共93页。V区中CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（frameworkregion,FR）。VH或VL各有四个骨架区，分别用FR1、FR2、FR3、FR4表示。当前15页，总共93页。当前16页，总共93页。VH:CDR1：29-31CDR2：49-58CDR3：95-102VL:CDR1：28-35CDR2：49-56CDR3：91-98Ig的抗原结合部位决定着抗体的特异性，负责识别及结合抗原，从而发挥免疫效应当前17页，总共93页。高变区当前18页，总共93页。当前19页，总共93页。恒定区（C区）

靠近C基末端的L链1/2和H链3/4或4/5处AA序列相对稳定的区域，称为恒定区（C区）。分别是CL和CH。不同类Ig的重链CH长度不一，同一种属动物中，同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。不同型（κ或λ）Ig其CL长度基本一致。IgG、IgA、IgD重链C区：CH1、CH2、CH3三个结构域；IgM、IgE重链C区：CH1、CH2、CH3和CH4四个结构域。当前20页，总共93页。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，能改变两个结合抗原的Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个抗原表位。而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。当前21页，总共93页。当前22页，总共93页。免疫球蛋白的结构当前23页，总共93页。结构域

Ig分子的每条肽链内部由二硫键相连形成球形的结构称功能区/结构域。

每个结构域一般具有其相应的功能，功能虽不同，但其结构相似约由110个氨基酸组成其氨基酸的序列具有相似性或同源性。当前24页，总共93页。Ig二级结构是由几股多肽链折叠而成的两个反向平行的β片层，两个β片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，形成β三明治结构，可稳定结构域。当前25页，总共93页。功能区的主要功能：

VH和VL---抗原结合部位；CH1～3和CL---Ig遗传标志所在；CH2(IgG)、CH3(IgM)---C1q结合部位；CH2～CH3(IgG)---结合并通过胎盘；CH3(IgG)---FcγR结合部位；CH4(IgE)---FcεR结合部位。当前26页，总共93页。VHVLCH1CH3CH2CL铰链区互补决定区（CDR）免疫球蛋白的结构域

遗传标志补体结合部位FcR结合IgG当前27页，总共93页。IgGIgAIgDIgMIgE五类免疫球蛋白的结构域当前28页，总共93页。μ、γ、α、δ、ε

IgMIgGIgAIgDIgE

当前29页，总共93页。二、免疫球蛋白的其他成分当前30页，总共93页。1.连接链（joiningchain，J链）：IgM五聚体，IgA双聚体2.分泌片（secretorypiece,SP）：SIgA

当前31页，总共93页。J链IgM五聚体当前32页，总共93页。J链IgA二聚体当前33页，总共93页。IgA二聚体多聚Ig受体IgA的跨越细胞膜过程（一）

当前34页，总共93页。分泌片分泌型IgAIgA的跨越细胞膜过程（二）

当前35页，总共93页。三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解IgG得到两个相同的Fab段和一个Fc段。胃蛋白酶裂解IgG得到一个具有双价活性的F（ab’）2段和若干个小分子多肽碎片（pFc’）当前36页，总共93页。

免疫球蛋白的水解片段

1.木瓜蛋白酶（Papain）（将重链于近氨基端切断）

Fab段（fragmentofantigen-binding，抗原结合片段）Fab段可以与抗原结合，具有抗体的活性。

Fc段（fragmentcrystalizable，可结晶片段）

Fc段不能与抗原结合，但可执行Ig的其他生物学功能。

当前37页，总共93页。当前38页，总共93页。2.

胃蛋白酶（Pepsin）（将重链于近羧基端切断）F(ab′)2：可结合2个抗原表位。pFc′：无生物学活性。

当前39页，总共93页。木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFcF（ab’）2pFc’免疫球蛋白的水解片段当前40页，总共93页。

当前41页，总共93页。无抗原结合活性当前42页，总共93页。免疫球蛋白上的抗原决定簇类型同种型（isotypes）——同一物种内所有个体都相同的抗原决定簇同种异型（allotypes）——同一物种内不同个体间不相同的抗原决定簇独特型（idiotypes）——同一个体内不同淋巴细胞克隆间不相同的抗原决定簇当前43页，总共93页。当前44页，总共93页。第二节免疫球蛋白的功能V区的功能：

主要功能是识别和特异性的结合抗原，是V区特别是HVR（CDR）的空间构型所决定Ig单体可结合两个抗原表位，为双价Ab+Ag——发挥免疫效应B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体当前45页，总共93页。当前46页，总共93页。抗体的中和作用当前47页，总共93页。当前48页，总共93页。

C区的功能：

激活补体

IgM，IgG1~3+Ag

结合细胞表面的Fc受体

调理作用、ADCC作用、介导I型超敏反应

穿过胎盘和黏膜当前49页，总共93页。FabFc固定补体结合细胞B结合抗原当前50页，总共93页。当前51页，总共93页。IgG参与补体的激活当前52页，总共93页。固定并激活补体系统IgG结合并激活补体IgM结合并激活补体当前53页，总共93页。调理作用（opsonization）：IgG+抗原(颗粒性)

→FcγR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞）→促吞噬细胞吞噬；当前54页，总共93页。抗原Fc受体吞噬细胞抗体的免疫调理作用抗体调理作用：指抗体和补体通过与吞噬细胞表面的FcR和补体受体结合，从而促进吞噬细胞对细菌等颗粒性抗原的吞噬作用。当前55页，总共93页。BACK当前56页，总共93页。当前57页，总共93页。ADCC：IgG+抗原(靶细胞)→FcγR（NK细胞）→杀伤靶细胞。当前58页，总共93页。当前59页，总共93页。BACK当前60页，总共93页。抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用机制NK细胞ADCC：表达FcR的杀伤细胞可通过与Ig的Fc段相互作用，定向杀伤结合有抗体的靶细胞。Fc受体抗原抗体当前61页，总共93页。当前62页，总共93页。IgE介导的肥大细胞激活IgEFcRI肥大细胞过敏介质变应原当前63页，总共93页。BACK当前64页，总共93页。当前65页，总共93页。分泌型IgA(SIgA)经肠道上皮细胞分泌至黏膜表面基底侧黏膜腔当前66页，总共93页。当前67页，总共93页。IgG于出生后3个月开始合成IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%～80%IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体一、IgG第三节五类免疫球蛋白的特性与功能当前68页，总共93页。IgG是唯一能通过胎盘的抗体通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用；与NK细胞结合，发挥ADCC作用；与葡萄球菌A蛋白结合。具有抗菌、抗毒和抗病毒作用参与II、III型超敏反应四个亚类当前69页，总共93页。二、IgM

1.五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白；2.人类发育过程中最早合成的Ig；3.体液免疫应答最先产生的Ig—感染早期免疫；4.占血清Ig含量的5～10%；5.半衰期5天—血清中特异性IgM水平增高提示有近期感染；6.激活补体；7.IgM不能通过胎盘→脐带血或新生儿血清中IgM水平升高表明胎儿有宫内感染；8.B细胞膜IgM（mIgM）→体液免疫应答；当前70页，总共93页。分为血清型和分泌型两种，血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生。而分泌型IgA（SIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜三、IgA当前71页，总共93页。当前72页，总共93页。分泌型IgA(SIgA)经肠道上皮细胞分泌至黏膜表面当前73页，总共93页。

四、IgD

1.单体分子2.存在形式：分泌性—血清中，功能不清；膜结合性—B细胞表面,3.意义（1）是B细胞成熟的重要标志；（2）抗原受体，对B细胞活化、增殖和分化起调节作用；4.占血清Ig含量的1%；5.半衰期3天。当前74页，总共93页。

五、IgE1.单体分子；

2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)；3.种系进化中出现最晚；4.呼吸道和胃肠道浆细胞产生；5.介导Ⅰ型超敏反应；6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。当前75页，总共93页。再次接触过敏原当前76页，总共93页。BACK当前77页，总共93页。当前78页，总共93页。当前79页，总共93页。当前80页，总共93页。各类免疫球蛋白比较当前81页，总共93页。第五节单克隆抗体和基因工程抗体一、多克隆抗体（polyclonalantibody）

1.定义：抗原分子通常具有多个抗原决定簇，动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的B细胞发生免疫应答，因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体。这些由不同B细胞克隆产生的抗体称为多克隆抗体（polycolonalantibody,PcAb）。

2.实际意义（1）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超敏反应）（2）临床诊断当前82页，总共93页。二、单克隆抗体（monoclonalantibody,McAb）

1.定义：由单一克隆B细胞杂交瘤产生的、只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的、具有高度特异性的抗体。每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全相同，具有高度均一性。2.特点具有高度均一性。3.杂交瘤细胞骨髓瘤细胞—无限增殖；免疫B细胞—合成、分泌特异性抗体。4.杂交瘤技术

HAT培养基：次黄嘌(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。当前83页，总共93页。当前84页，总共93页。BA骨髓瘤细胞融合细胞A融合细胞B细胞融合融合细胞A融合细胞A融合细胞A融合细胞B融合细胞B融合细胞B筛选,克隆建株小鼠脾细胞:含各种B细胞克隆体外可无限增殖单克隆抗体A单克隆抗体B当前85页，总共93页。三、基因工程抗体

基因工程抗体是通过PCR技术获得抗体基因或抗体基因片段，与适当载体重组后引入不