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医学免疫学,病原生物学与免疫学教研室季明春2009-11,第四讲,免疫球蛋白（Immunoglubulin,Ig）,第四讲免疫球蛋白,一、抗体命名的演变二、免疫球蛋白的结构三、免疫球蛋白的异质性四、免疫球蛋白的生物学功能五、人工制备抗体,一、抗体命名的演变,1890VonBehring抗毒素1938Tiselius丙种球蛋白1968年WHO免疫球蛋白,1938Tiselius电泳证明抗体活性在球蛋白部分40年代抗体丙种球蛋白,一、抗体命名的演变,1968年WHO将具有抗体活性的球蛋白和化学结构与抗体相似的球蛋白，命名为免疫球蛋白。（Immunoglubulin,Ig）IgAb？骨髓瘤细胞分泌的免疫球蛋白在分子结构上与抗体相同，但无抗体活性。IgAb抗体（抗体，Ab）一类在抗原物质刺激机体后形成的，具有与该抗原发生特异性结合反应的球蛋白。,二、免疫球蛋白分子结构,二、免疫球蛋白的结构,1.免疫球蛋白的基本结构：四条肽链两条重链（Heavychain,H）根据重链抗原性不同分为五类：重链类型免疫球蛋白类型IgGIgAIgMIgDIgE两条轻链（lightchain,L）：根据轻链抗原性差异分为两型：轻链类型型型,二、免疫球蛋白的结构,二、免疫球蛋白的结构,肽链的结构：两端：N端C端三区：可变区（Variableregion,V区）超变区（互补决定簇区，CDR）支架区恒定区（Constantalregion,C区）绞链区(Hingeregion)绞链区富含脯氨酸和双巯键（对蛋白酶敏感，易于水解；富有弹性，易于暴露补体结合位点）,二、免疫球蛋白的结构,IgG基本结构,IgG三维结构,IgG的折叠,抗体的抗原结合部位,溶菌酶抗原（绿）和抗溶菌酶抗体惊人的片段重链（蓝）、轻链（黄）结合,互补决定簇区,互补决定簇区(complementaritydeterminingregion,CDR)Ig与抗原特异性结合的部位，是Ig分子所独有的遗传标记结构，故又称为Ig的独特型决定簇。,抗体互补决定簇区与抗原表位的结合,免疫球蛋白的功能区,Ig的H链、L链每隔110个氨基酸残基便由链内二硫键连接成一个能行使特定功能的球形单位，称为Ig的功能区。,2、免疫球蛋白的酶水解片段,木瓜水解酶,胃蛋白酶,1959年Poter研究的结果,2Fab：具有抗体活性，与抗原结合的位点1Fc：可结晶片段功能：结合补体通过胎盘分泌至粘膜表面结合肥大细胞和M等具有Fc的受体细胞,2、免疫球蛋白的酶水解片段,木瓜酶水解IgG,2、免疫球蛋白的酶水解片段,胃蛋白酶水解片段,F(ab)2双价抗体活性；Fc被水解为短肽；,2、免疫球蛋白的酶水解片段,Poter提出：IgG是有相同的两条重链通过二巯键连接成Y型,两条相同的轻链通过二巯键连接在重链Y型双臂的两侧。电镜观察支持Poter的推测，并发现Y型Ig的两臂可伸展成180，提出分子中存在绞链区研究水解片段的意义：理论上理解抗体的结构和抗原抗体反应的原理；实践中用于精制抗毒素；,免疫球蛋白的铰链区及其功能,免疫球蛋白结构和功能的关系,3.免疫球蛋白的其它成分,、连结链（Joiningchain,J链）由浆细胞合成分泌20KD的多肽，将Ig单体连接成多聚体，方式以双硫键形式共价结合到Ig重链上起到稳定Ig多聚体的作用。J链的成分都相同，即只有一种J链。,IgM,结构Pentamer(19S)多一个结构域(CH4)J链,3.免疫球蛋白的其它成分,分泌片（secretorypiece，SP）由粘膜上皮细胞合成的60KD多肽，当IgA与J链在浆细胞内合成并连接后，IgA双体在通过粘膜上皮细胞的过程中再与分泌片结合形成具有分泌能力的双聚体IgA，即分泌型IgA。分泌片的功能是保护IgA，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的转运。分泌片与IgA的形成无密切关系。,IgA,结构血清-单体分泌(sIgA)二聚物(11S)J链分泌的成分,五类Ig特性和作用,婴儿体内免疫球蛋白产生的动态曲线,Ig的部分理化性质,三、免疫球蛋白的异质性,、免疫球蛋白的类型、免疫球蛋白的多样性、免疫球蛋白的血清型,、免疫球蛋白的类型,类：根据重链抗原性差异分为五类IgGIgAIgMIgDIgE亚类：四个IgG亚类、两个IgA亚类型：根据轻链抗原性差异分为两型：型型亚型：,、免疫球蛋白的多样性,多样性抗原的存在导致免疫球蛋白的多样性（不同的互补决定簇区）,、免疫球蛋白的血清型,1.同种型（Isotype）2.同种异型（Allotype）3.独特型（Idiotype，Id),、免疫球蛋白的血清型,1.同种型（isotype）同一物种的所有个体有共同的Ig抗原特异性。其抗原特异性存在于IgC区：类、亚类、型、亚型,、免疫球蛋白的血清型,2.同种异型（allotype）同一种系的不同个体之间，由于遗传基因不同，同类Ig也有特异性不同的抗原决定簇。其抗原决定簇也存在于IgC区，因为显性基因、等位基因排斥，每一个Ig分子的两条H、L链完全相同。人类遗传标志，多次输入与自己遗传形状不同的Ig可导致超敏反应,、免疫球蛋白的血清型,3.独特型（Idiotype，Id)同一个体内，每个抗体形成细胞克隆产生的Ig，V区的互补决定簇（超变区）抗原性不同独特型抗原决定簇。,、免疫球蛋白的血清型,从结构上看：Ig互补决定簇（超变区）抗原结合部位独特型抗原决定簇异种抗异种Ig抗体独特型抗原决定簇同种异体抗非己Ig抗体自身体内抗独特型抗体免疫球蛋白具有二重性抗体活性抗原性,四、免疫球蛋白的生物学功能,IgV区功能IgC区功能,1.结合特异性抗原互补决定簇区（CDR，超变区）抗毒素免疫：抗体毒素中和抗菌体、病毒免疫:抗体游离细菌或病毒丧失吸附宿主敏感细胞的能力,四、免疫球蛋白的生物学功能,EBVcoatedwithacoronaofanti-EBVantibodies,EBVcoatedwithantibodiesandactivatedcomplementcomponents,Antibody+complement-mediateddamagetoE.coli,四、免疫球蛋白的生物学功能,2.激活补体：抗体结合抗原Ig构型TY补体结合位点暴露激活补体作用：裂解细胞；炎性介质;免疫粘附，促进吞噬作用；,四、免疫球蛋白的生物学功能,3.亲和细胞：Ig能通过其Fc段与多种细胞（肥大细胞、嗜碱性粒细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞等）表面的FcR结合：以Fc段和FCR结合加强吞噬作用，即调理作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytoxicity，ADCC）和肥大细胞、嗜碱性粒细胞结合，无需抗原参加，抗体直接结合到细胞上，引起超敏反应,抗体介导的调理作用,抗体介导的依赖细胞的细胞毒作用,抗体介导的依赖细胞的细胞毒作用,lymphocyte,antibody,targetcell,四、免疫球蛋白的生物学功能,Ig经Fc受体结合到免疫细胞表面Ig类型能结合的细胞IgGNK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞IgE肥大细胞、嗜碱性粒细胞、血小板,四、免疫球蛋白的生物学功能,4.通过膜传递作用：主动通过胎盘：近IgG的Fc段和胎盘细胞膜受体可逆性结合，进入胎儿体内，所以6个月内新生儿不易感染；通过粘膜分泌到外分泌液中（初乳中有大量的分泌性IgA）；,IgA通过粘膜分泌到外分泌液,四、免疫球蛋白的生物学功能,五、人工制备抗体,1、多克隆抗体2、单克隆抗体3、基因工程抗体,五、人工制备抗体,1.多克隆抗体（Polyclonalantibody，PcAb）由多克隆B细胞群产生的针对多种抗原决定簇的混合抗体。,免疫,分离血清,Polyclonalantibody,五、人工制备抗体,2.单克隆抗体（monoclonalantibody，McAb）针对一个抗原决定簇由一个B细胞分化、增殖产生的子代细胞集团产生的，针对一个抗原决定簇的抗体，即由单一B细胞克隆合成的抗体。,单克隆抗体制备流程图,单克隆抗体与多克隆抗体比较,性状多克隆抗体单克隆抗体产生抗体的细胞多株B细胞及其子代细胞单株B细胞及其子代细胞来源人或动物免疫血清，恢复期血清B细胞杂交瘤的小鼠腹腔（或上清液）有效抗体含量0.11.0mg/ml血清0.55.0mg/ml小鼠腹水抗体成分及性质能识别多种抗原决定簇的各类只识别一种抗原决定簇的同及各亚类Ig一亚类Ig，其分子结构纯一，独