第04章 免疫球蛋白课件

第二篇免疫分子及抗原分子

第4章免疫球蛋白**

（Immunoglobulin，Ig）第04章免疫球蛋白§1.Ig的结构Background几个概念§2.Ig的异质性§3.Ig的功能§4.各类Ig的特性与功能§5.人工制备抗体第04章免疫球蛋白掌握抗体和免疫球蛋白的概念;掌握免疫球蛋白的结构（基本结构、恒定性、可变区、功能区、酶解片段）及其与功能的关系;了解免疫球蛋白分子的血清型（Ig的同种型、同种异型及独特型）;掌握五类免疫球蛋白的特性和功能特点，掌握免疫球蛋白的生物学活性;了解单克隆抗体（概念、特点、制备及意义）第04章免疫球蛋白§1.Ig的结构Background§2.Ig的异质性§3.Ig的功能§4.各类Ig的特性与功能§5.人工制备抗体第04章免疫球蛋白EmilvonBehring,1901,

antitoxinsGeoregesKohlerandCesarMilstein,1984,monoclonalantibodySusumuTonegama,1987,structureofIggeneGeraldEdelmanandRodneyPorter,1972,structureofantibodyPaulEhrlich

,1908,

productionofantibodyNobelPrizewinners第04章免疫球蛋白+-白蛋白MobilityAmountofproteinImmuneserumAgadsorbedserum123球蛋白(globulins)γTiselius和Kabat,1937第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白

(1)定义:是指白喉或破伤风毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质。随后引入抗体来泛指抗毒素类物质。1.抗毒素(antitoxin)第04章免疫球蛋白

（2）于血清等体液中,属分泌型(1)定义:B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中,可与抗原特异性结合，显示其免疫功能,是执行体液免疫的重要分子。2.抗体（antibody,Ab)第04章免疫球蛋白3.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。WHO,IIA(1968,1972)第04章免疫球蛋白3.Ab与Ig的关系(1)Ab是Ig(2)Ig不是Ab,如BCR,MHC膜型(membraneIg,mIg)分泌型(secretedIg,sIg)第04章免疫球蛋白Ab是抗毒素类物质的生物学功能定义Ig则是其化学结构定义第04章免疫球蛋白抗体（antibody,Ab)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，具有免疫功能。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第04章免疫球蛋白4.Ab与Ig的分类☆返回第04章免疫球蛋白§1.免疫球蛋白的结构第04章免疫球蛋白一、免疫球蛋白的基本结构(一)重链和轻链(肽链组成)(二)可变区和恒定区(三)绞链区(四)结构域(功能区)第04章免疫球蛋白IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH

结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。第04章免疫球蛋白(一)

肽链:4条2.轻链(lightchain)1.重链（heavychain）第04章免疫球蛋白1.重链和轻链（Heavy&lightchains）1)重链（Heavychain:H链）①大约500a.a,糖基(+)②类别（Class）:H链：,,,,.(Ig)IgA,IgG,IgMIgD,IgE2)轻链（lightchain:L链）①大约214a.a,糖基(-)②型别（type）:,第04章免疫球蛋白H链:50-７０KD,4５0-５５０AA

第04章免疫球蛋白L链:25KD,214AA

第04章免疫球蛋白κλ２:1第04章免疫球蛋白（二）可变区和恒定区1.可变区（variableregion）

重链：VH轻链VL2.恒定区（constantregion）重链：CH轻链CL第04章免疫球蛋白VLVHNCLCH1CH2

CH3C第04章免疫球蛋白1.V区①N-末端:1/2L+1/4(1/5)H;②高变区（hypervaribleregion，HVR)(complimentaritydeterminingregion,CDR):形成Ag结合位点;③框架区（Frameworkregion，FR):

维持高变区的空间构型。第04章免疫球蛋白StructureoftheVariableRegionHypervariable(HVR)orcomplimentaritydeterminingregions(CDR)FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100Aminoacidresidue150100500Frameworkregions(FR)第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白抗原B细胞表位

抗体CDR表位Ag图11-9CDR分布BCR/TCR/Ig第04章免疫球蛋白(三).铰链区（Hingeregion）VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHingeregionFcCOO–NH3+特点：1)极富弹性2)富含脯氨酸功能:1)有利于Ab与Ag的结合2)有利于Ab与补体的结合第04章免疫球蛋白铰链区第04章免疫球蛋白papain

Fc

2Fab

第04章免疫球蛋白(四)免疫球蛋白的功能区

约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似形或同源性。二级结构是反向平行的β片层第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白CH1CLVLVHCH2

CH3补体FcR表位同种异型标志第04章免疫球蛋白功能区简表结合Fc

R(肥大细胞，嗜碱性粒细胞)(IgE)CH2+CH3C1q的结合位点(IgM)CH3结合Fc

R(MC,M,B,NK)(IgG)CH3C1q的结合位点(IgG)CH2同种异型的遗传标记CH+CL一个抗原结合位点VH+VL第04章免疫球蛋白二.Ig的其他成分--J链和分泌片1.J链（joiningchain）:J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。连接单体以使Ig成聚合体。第04章免疫球蛋白

JSCIgAdimer2.分泌片(1)化学本质:

多肽链(70kD)(2)来源：上皮细胞chain（3）作用：

a.帮助IgA穿越黏膜

b.保护sIgA抵抗蛋白酶的水解作用第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白三、免疫球蛋白的水解片段Porter&Edelman(1959)第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白马体内获得的破伤风抗毒素异物性降低减少超敏反应的发生第04章免疫球蛋白

§2.Ig的异质性(heterogeneity)异质性:是指Ig在特异性及类型方面的差异性.异质性基础是Ig在结构和组成上的差异----抗原性第04章免疫球蛋白

（一）类(class)一、免疫球蛋白的类型（二）亚类(subclass)第04章免疫球蛋白差异(CH)类,亚类类,亚类划分范围:一个物种内第04章免疫球蛋白γεμδα第04章免疫球蛋白HumanImmunoglobulinSubclassesIgGSubclassesIgG1-Gamma1(1)heavychainsIgG2-Gamma2(2)heavychainsIgG3-Gamma3(3)heavychainsIgG4-Gamma4(4)heavychainsIgAsubclassesIgA1-Alpha1(1)heavychainsIgA2-Alpha2(2)heavychains第04章免疫球蛋白(三)型(type)(四)亚型(subtype)第04章免疫球蛋白型,亚型(CL)型,亚型划分范围:一个物种内OZ(+):亮氨酸)—190位OZ(-):精氨酸)—190位λ第04章免疫球蛋白表位丰富抗原众多二、免疫球蛋白的多样性

----外源因素特异性众多IgV区变化多氨基酸组成排列多第04章免疫球蛋白Ag第04章免疫球蛋白三、免疫球蛋白的多样性

-------内源因素：

免疫球蛋白的血清型—Ig具有抗原性和免疫原性第04章免疫球蛋白同种型同种异型独特型第04章免疫球蛋白人Igs血清(Ag)兔抗人Ig血清(Ab)+人Igs血清(Ag)五类Igs(H)二型Igs(L)第04章免疫球蛋白VC抗γAb抗αAb抗μAb抗εAb第04章免疫球蛋白

指同一种属所有正常个体Ig分子所共有的抗原特异性标志，主要在Ig的C区中。如，H链--五个大类和亚类

L链分为两型，即κ和λ亚型1、同种型(isotype)第04章免疫球蛋白同一种属中不同个体所产生的同一类型Ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异2、同种异型（allotype)第04章免疫球蛋白3、独特型（idiotype)（1）一个体/物种/不同物种中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有的抗原特异性标志，由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定－－idiotypedeterminant第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白§３.Ig的功能V区的功能C区的功能第04章免疫球蛋白1.V区的功能：

(1)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

(2)B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白毒素中和

(ToxinNeutralization)第04章免疫球蛋白PreventingBacterialAdherence阻止细菌粘附第04章免疫球蛋白细胞被病毒感染抵抗病毒感染封闭病毒的Ab第04章免疫球蛋白Virus-blockingAntibodies封闭病毒的Ab第04章免疫球蛋白BCellAntigenReceptor(BcR)Ig-

Ig-

Ig-

Ig-

BCell第04章免疫球蛋白2.C区的功能：(1)激活补体:

IgM，IgG1-3+Ag(2)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

(3)穿过胎盘和黏膜

第04章免疫球蛋白IgG固定补体示意图C1rC1sC1qNoactivationActivationC1rC1sC1qCH2Ag第04章免疫球蛋白IgG分子结合抗原前后的构象变化Fab段Fc段C1q结合位点被屏障结合抗原之前

CH1

CH2暴露的C1q结合位点结合抗原之后IgMCH3区，IgGCH2区第04章免疫球蛋白CH1CLVLVHCH2

CH3FcR第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白YYYYNK第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白IgE嗜酸性粒细胞线虫第04章免疫球蛋白穿过胎盘自然被动免疫IgG第04章免疫球蛋白sIgA穿过黏膜第04章免疫球蛋白sIgA第04章免疫球蛋白VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOO–NH3+C区:1、固定补体2.结合组织细胞调理作用介导ADCC

介导I型超敏反应3.穿越胎盘和黏膜

V区:特异性结合抗原中和作用（病毒、毒素）凝集细菌阻止黏附7-2抗体分子的生物学活性第04章免疫球蛋白IgGIgMIgAIgEIgD第四节五类免疫球蛋白的特点和功能第04章免疫球蛋白γεμδα第04章免疫球蛋白IgG1.结构J结构第04章免疫球蛋白IgG分子的四种亚型IgG1IgG4IgG3IgG2

g1，g2，g3和

g4等IgG链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。第04章免疫球蛋白

IgG四个亚类的特点IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量(占IgG的百分比）702064血清半衰期(天)2323723通过胎盘++++++++++固定补体+++++–

结合Fc受体+++–++++第04章免疫球蛋白

IgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补体血清含量最高(75%～85%),也是丙种球蛋白的主要成分半衰期较长（16～24d）主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用)参与II、III型超敏反应通过胎盘IgG的特点第04章免疫球蛋白IgM

J链IgM抗体结构分泌型IgM膜型IgMsIgM

IgaIgb

IgaIgb第04章免疫球蛋白1第04章免疫球蛋白Membrane-boundIgM第04章免疫球蛋白IgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。mIgM是B细胞抗原受体（BCR）的主要成分也可参与II、III型超敏反应IgM的特点第04章免疫球蛋白

J链分泌链IgAdimerIgA分子分泌型IgA（sIgA）:是体液中的主要免疫球蛋白，参与黏膜免疫的主要Ig。第04章免疫球蛋白IgA1第04章免疫球蛋白IgA的特点参与皮肤粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高浓度的sIgA----母乳喂养通过替代途径激活补体参与Ⅲ型超敏反应第04章免疫球蛋白

IgE分子的结构IgE

分子*与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE受体结合，与过敏反应有关*参与抗寄生虫免疫反映IgE第04章免疫球蛋白IgE结构1第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白血清中含量最低可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fcε受体（FcεRⅠ）结合，引起Ⅰ型超敏反应FcεRⅡ分布于巨噬细胞、B细胞、嗜酸粒细胞IgE第04章免疫球蛋白

IgD分子的结构IgD分子*在膜表面的表达是B细胞成熟的主要标志；*膜型IgD作为BCR的组成部分，发挥信号传导作用第04章免疫球蛋白第04章免疫球蛋白IgD是B细胞的重要表面标志B细胞的分化过程中首先出现mIgM，mIgD的出现标志着B细胞成熟对防止免疫耐受有一定作用IgD第04章免疫球蛋白表7-1人抗体分子的特性抗体类别

IgG

IgA

IgM

IgD

IgE重链类别

g

a

m

d

e重链亚类g1,g2,g3,g4

a1,a2轻链类别

k和

l

k和

l

k和

l

k和

l

k和

l分子式

g2l2

或

g2k2a2l2或(a2l2)5SCJa2k2或(a2k2)5SCJ(m2l2)5J或(m2k2)5J

d2l2

或d2k2

e2l2

或

e2k2分子量（kDa）150160或400900180190固定补体能力+0++++00血清浓度(mg/100ml)100020012030.05血清半衰期(天)236532穿过胎盘＋