食品免疫学 抗体ppt演示课件VIP

第三章 免疫球蛋白 immunoglobulin(Ig) 1. 抗体的概念 Antibody，是血液和组织液中一类糖蛋白，由 B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产 生的，是体液免疫的重要效应分子。 Ig可分为分泌型（secreted Ig，sIg）和膜型 （membrane Ig，mIg），前者主要存在与血 液及组织液中，具有抗体的各种免疫功能；后 者是B细胞表面的抗原受体 2. 第一节 免疫球蛋白的结构 一、基本结构 1、重链和轻链 3. 4. 1、重链和轻链 Ig重链的分子量约50-75kD，由450-550个氨基酸 残基组成。重链有五类，分别以表示，其 组组成的Ig分别别称为为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE Ig轻链轻链 的分子量约约25kD，含约约214个氨基酸残基 。轻链轻链 有两型：和链链，一个天然的Ig分子两 条轻链轻链 是相同的，但在同一个体内可存在分别带别带 有和链链的抗体分子。不同种属生物体内两型 轻链轻链 的比例不同：正常人血清Ig：约为约为 2：1 ，而在小鼠的比例为为20：1 5. 2、可变区和恒定区 可变区 Ig重链和轻链近氨基端（N端）的 约110个氨基酸序列的变化很大，其他部分 的氨基酸序列相对恒定，据此可将重链和 轻链分为可变区（variable region, V）和 恒定区（constant region， C）。在重链 和轻链的V区（分别称为VH和VL）中，各 有三个区域的氨基酸组成和排列顺序高度 变化，成为高变区或互补决定区。分别为 CDR1、CDR2和CDR3 。别的区域称为骨 架区 6. 免疫球蛋白的结构示意图 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。 7. 2.恒定区 在多肽链的羧基端（C端），占轻链的1/2 和重链的3/4或4/5，该区域内的氨基酸组成 在同一物种的同一类Ig中都比较稳定，故称 为恒定区（constant region，C区），C区 发挥着多种生物学效应 8. 3.铰链区 位于CH1与CH2 之间。 富含脯氨酸而易 伸展弯曲，能改 变两个Y形臂之 间的距离，有利 于两臂同时结合 不同的抗原表位 。 IgD、IgG、IgA 有铰链区，IgM 和IgE则无。 9. 10. 11. 4、结构域 Ig的两条重 链和两条轻 链均可折叠 成数个环形 结构域。 每个结构域 一般具有其 独特的功能 ，故又称功 能区 12. J链是一条多肽链，富含半 胱氨酸，由浆细胞合成， 主要功能是将单体Ig连接 为多聚体。 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，保护 IgA，使之不受环境中酶的 破坏，并介导IgA的转运 二、J链和分泌片 IgM 分泌性IgA 13. 14. 三、水解片段 在一定条件下，免疫球蛋白分子肽链的某 些部分易被蛋白酶水解为不同片段。木瓜 蛋白酶（papain）和胃蛋白酶（pepsin） 是最常用的两种Ig蛋白水解酶，并可藉此研 究Ig的结构和功能，分离和纯化特定的Ig多 肽片断 15. 16. 第二节 免疫球蛋白的血清型 Ig既可与特异性抗原结合，同时由可作为抗 原，免疫异种动物、同种异体或在自身体 内激发机体的特异性免疫应答 用血清学的方法可以测定和分析Ig的抗原性 ，并将此称为Ig的血清型 根据Ig不同抗原决定基存在的部位以及在异 种、同种异体或自体中产生免疫的差别， 可将Ig的抗原性分为同种型、同种异性和独 特性抗原决定基 17. 一、同种型 类（class） 对应分为IgG，IgA，IgM，IgD和IgE 亚类（subclass） 同一类免疫球蛋白其重链的抗 原性及二硫键数目和位置不同而分亚类 型（type） 在同一种属所有个体内，根据Ig轻链C区 所含抗原表位的不同，可将Ig轻链分为两种：和 亚型（subtype） 同一型免疫球蛋白中，根据其轻 链C区N端氨基酸排列的差异，又可分为亚型。 18. 19. 同种型(isotype):同一物种内所有 个体共同具有的Ig抗原特异性结构 同种型Ig的抗原决定簇存在于CH、CL 据CH的不同，Ig分类、亚类 据CL的不同，Ig分型、亚型 20. 二、同种异型 同种异型（allotype）是指同一种属不同个 体间的Ig分子所具有的不同的抗原表位，为 遗传性标志 其抗原决定基广泛存在于IgC区和V区，由 同一基因座位的不同等位基因决定，均为 共显性，如IgG的Gm因子，IgA 的Am因子 ，链的Km因子。链的V区、C区和、 链的C区未发现同种异型抗原决定基 21. IgG的同种异型 22. 同种异型（allotype)：同一物种内 不同个体间的Ig免疫原性的差别 23. 三、独特型 独特型（idiotype，Id）是指同一个体不同 B细胞克隆产生的Ig分子所特有的抗原表位 ，又称独特位（idiotope），主要存在于V 区。独特型在异种、同种异体甚至同一个 体内均可刺激产生相应的抗体，即抗独特 型抗体（AId）。由Id-AId组成的独特型网 络在免疫调节中起重要作用 24. 独特型（idotype)：同一个体内不同B细 胞克隆产生的Ig其超变区各自具备独特 的抗原决定簇结构 25. 一、免疫球蛋白的生物学活性 与相应抗原特异性结合 激活补体 与细胞表面Fc受体结合 通过胎盘 第三节 免疫球蛋白的生物学活性和 各类Ig的主要特性 26. 27. Ig V区的功能： 特异性识别、结合抗原 Ig C区的功能： （1）激活补体 （2）细胞亲嗜性： 1）调理作用 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 3）介导型超敏反应 28. 29. 30. IgG多为单体，是唯一能通过胎盘的抗体 据重链（链）免疫原性，IgG分4个亚型 一、IgG 二、各类免疫球蛋白的特性与功能 31. IgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补 体 血清含量最高(75%80%),也是丙种球蛋 白的主要成分 半衰期较长（2023d） 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)，抗感染主力 军 参与II、III型超敏反应 IgG的特点 32. IgG 分 子 的 四 种 亚 型 IgG1 IgG4 IgG3 IgG2 1，2，3 和 4 等Ig 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。 33. 占血清免疫球蛋白总量5% -10%,血清浓度约为 1mg/ml 单体以膜结合型表达于B 细胞表面，构成B细胞抗 原受体（BCR） （二）IgM 为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。 IgM激活补体、结合抗原、免疫调理作用比IgG强 天然血型抗体是IgM 34. IgM J 链 IgM 抗 体 结 构 分 泌 型 IgM膜 型 IgM sIgM Iga Igb Iga Igb 35. 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 36. 37. 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，为单体。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，为双体、三 体或多体。 sIgA主要存在于唾液、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。 (三)IgA 38. J 链 分泌链 IgA dimer 39. 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 参与型超敏反应 40. 链接：母乳喂养 1992年：医院一开始即友善地对待婴儿 1993年：对母亲友善的工作场所 1994年：母乳喂养：让守则生效 1995年：母乳喂养：增强妇女的权力 1996 年：母乳喂养：护理的责任 1997 年：母乳喂养：自然的方式 1998 年：母乳喂养：最好的投资 1999 年：母乳喂养：终生教育 2000 年：母乳喂养：你的权利 2001 年：资讯时代的母乳喂养 2002 年：健康的妈妈和健康的宝宝 2003 年：母乳喂养幸福的源泉 2004 年：健康的妈妈和健康的宝宝 2005 年：母乳喂养和家庭食物 关爱与健康 2006年：守则观察：保护母乳喂养的25年 2007年： 母乳哺喂第一个小时拯救100万个婴儿 2008年： 支持母乳喂养，获得人生第一块金牌 2009年：紧急状态下的母乳喂养 世界母乳喂养宣传周是由世界母乳喂养行动联盟组织发起的一项全球性的 活动，旨在促进社会和公众对母乳喂养重要性的正确认识和支持母乳喂养。目 前在全球已有120个国家参与此项活动。国际母乳喂养行动联盟(WABA)确定每 年8月1日至7日为“世界母乳喂养周”，使全社会积极鼓励和支持母乳喂养，拓宽 母乳喂养的内涵，创造一种爱婴、爱母的社会氛围。 41. 为保护和促进母乳喂养，1981年第34届世界卫生大会通过了国际母乳代用品销售守 则。1992年国际母乳喂养行动联盟(WABA)确定每年8月份第一周为世界母乳喂养周。 世界卫生组织和联合国儿童基金会制定的婴幼儿喂养全球战略指出：母乳喂养是为婴 儿健康生长与发育提供理想食品的一种无与伦比的方法。作为一项全球公共卫生建议，在 生命的最初6个月应对婴儿进行纯母乳喂养，以实现婴儿的最佳生长、发育和健康。之后 ，为满足不断发展的营养需要，婴儿应获得安全的营养和食品补充，同时继续母乳喂养至 2岁或2岁以上。 /html/fg/1221.htm 08年母乳喂养周宣传图 42. sIgA的合成和 主要作用部位 在黏膜 43. 血清IgD浓度很低，仅占血清免 疫球蛋白总量的0.2% 绞链区较长，易被蛋白酶水解 ，故半寿期很短（3d） 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 (四)IgD IgD 分 子 的 结 构 44. 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 Fc受体（FcR）结 合，引起型超敏反应 FcR分布于巨噬细胞 、B细胞、嗜酸粒细胞 (五)IgE IgE 分 子 的 结 构 45. 第四节 免疫球蛋白基因 及抗体的多样性 一、免疫球蛋白胚系基因结构 46. 二、免疫球蛋白基因重排 47. Light chain diversity created by variable recombination C C C C C CT G G C C C T G G ProTrp Protein Recombined DNA Germ line DNA C C C C C CT G G C C C C G G ProArg C C C C C CT G G C C C C C G ProPro 48. Generation of antibody diversity 1 multiple genes D N A V-region proteins 4 mutation2 variable recombination3 nucleotide addition V1 V3 V4 V2 V5 V6 Vn V mutation V V V J1J2Jn J2 V V J1J2Jn J2 nucleotides Ig 基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟 49. 50. 7-5 Class switching 53 L VH1 L VHn DH1 DH7 DH13 JH 5 L VH1 L VH201 L VHn DH1 DH DH JH C Cd C 3 C 1 C2b C2a Ce Ca C Cd C3 C 1 C 2b C2a Ce Ca 3 3 5 L VH1 L VH200 L V D J JH C Cd C 3 C 1 C2b C 2a Ce Ca 5 3 L V D J JH C Cd 51. Maturation of the immune response and class-switching cmcdc3 VJC3DVJD Primary transcript V-D-J cmmRNA Primary transcript V-D-JC3 mRNA CmCdLost genes IgMmaturationIgG 52. L VH C V2 D2J3 J4 C V2D2 J3 C V2 D2 J3 C V1 V2 D2J3 J4 C Ce Ca V2 D2J3 J4 Cm Cd C V2D2J3 C 1.重排基因 2.DNA再次重排 3.RNA转录本 4.mRNA剪切 5.成熟mRNA 6.Ig 前体多肽 V1 V2 D2J3 J4 Cm Cd C Ce Ca Ig 分 子 类 别 转 换 的 机 理 A B 53. 抗体分子的类别转换 - DNA 再次重排 VDJ Sm IGHM S IGHG Se IGHE VDJ Sm Se IGHE 再次重排副产物 再次重排 IGH 基因 + IL-4 + CD40 L 重排 IGH 基因 S IGHG SmSe IGHM 类 别 转 换 机 制 VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片 段直接与IGHE相连，所产生的基因编码IgE分子重链。 54. V-D-Jd V-D-Jmd Ploy A Ploy A V-D-Jm IgD mRNA IgM mRNA Primary RNA transcript 抗体分子的类别转换 - RNA 替代剪切 55. L VDJ Cm2 Cm3 Cm4 S M1 M2 DNA Poly A Poly A Igms mRNA Igmm mRNA 分 泌 型 与 膜 型 IgM 的 产 生 膜 型 分泌型 Ig重链C区基因的3端含有编码疏水性跨膜区的两个外显子（M1、 M2）及多腺苷酸化位点（PA）。mRNA转录本的替代剪切产生两种 不同的mRNA，带有M1和M2外显子序列