免疫学-02-抗体教材课件

1、免疫球蛋白&抗体Immunoglobulin&Antibody绍兴文理学院生命科学学院 寿建昕免疫球蛋白&抗体Immunoglobulin&Antibod免疫球蛋白的结构与功能免疫球蛋白的基因免疫球蛋白的结构与功能免疫球蛋白的结构与功能一、 抗体和免疫球蛋白的概念抗体(Antibody, Ab)是机体体液免疫应答的产物，是B细胞识别抗原经增殖分化，转化成浆细胞后合成分泌的一种糖蛋白，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。免疫球蛋白的结构与功能一、 抗体和免疫球蛋白的概念免疫球蛋白(Immunoglobulin, Ig)是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。抗体

2、是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都是抗体,即并非所有的免疫球蛋白都具有抗体活性。Ab是功能描述，Ig是化学结构描述。免疫球蛋白(Immunoglobulin, Ig)是指具有抗1940年前后，Tiselius & Kabat首先证明了抗体存在于血清球蛋白中，后来又进一步证明了小部分抗体存在于-球蛋白中。IgG为球蛋白组分，IgM和IgA为-球蛋白，后来又发现IgE和IgD。1940年前后，Tiselius & Kabat首先证明了抗二、 免疫球蛋白的基本结构二、 免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白肽链构成免疫球蛋白的基本结构IgG2轻链，2.5105(L, light chain)2重链，5.01

3、05(H, heavy chain)可变区，N端(variable region,V)恒定区，C端(constant region,C)可变区，N端(variable region,V)恒定区，C端(constant region,C)免疫球蛋白肽链构成免疫球蛋白的基本结构IgG2轻链，2.5可变区(V)：在Ig四条肽链的N端的100-110个aa。L链的1/2和H链的1/4区，氨基酸种类、排列顺序和构型随抗体特异性的不同而变化较大，称为可变区(V区)。V区包括VL区(轻链可变区)和VH区(重链可变区)。V区是抗体结合抗原的部位。可变区(V)：在Ig四条肽链的N端的100-110个aa。恒定区

4、(C)：在Ig四条肽链的C端的其余aa。L链的1/2和H链的3/4区，氨基酸种类、排列顺序和构型相对稳定，称为恒定区(C区)。C区包括CL区(轻链稳定区)和CH区(重链稳定区)。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。恒定区(C)：在Ig四条肽链的C端的其余aa。铰链区在IgG、IgA、IgD的CH1和CH2之间还有一个铰链区，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。在V区和C区之间有一新铰链区。这二个铰链区能使免疫球蛋白分子二臂自由伸曲，进行变构，有助于其生物学功能的发挥。IgM和IgE分子没有铰链区，但

5、CH2/CH2结构域有铰链区的功能。铰链区免疫学-02-抗体教材课件免疫学-02-抗体教材课件免疫球蛋白的构成域 V区和C区由110个氨基酸左右构成的结构域组成。每个结构域内每隔60个氨基酸左右有一个二硫键(disulfide bond)连接。L链由一可变结构域(VL)和一个恒定结构域(CL)组成。免疫球蛋白的构成域H链由一可变结构域(VH)和三或四个恒定结构域(CH1-4)组成。IgG、IgA、IgD的H链C区各有三个结构域，分别为CH1/CH1、CH2/CH2和CH3/CH3，而IgM和IgE有四个结构域，即还有一个CH4/CH4。IgG、IgA、IgD的CH2/CH2和IgM、IgE C

6、H3/CH3结构域相当，结合一个糖基，因而具较强的亲水性，其中IgG 和IgM此结构域能激活补体，发挥生物学功能。H链由一可变结构域(VH)和三或四个恒定结构域(CH1-4)免疫学-02-抗体教材课件三、 免疫球蛋白类-型按照Ig的L链C区氨基酸序列的不同，轻链可分为两型(type)：型和型。三、 免疫球蛋白类-型按照Ig的L链C区氨基酸序列的不同，轻 ：440个aa IgM ： 330个aa IgG（亚类1、2、3、4）H链的class ：330个aa IgA （亚类1、2） ：330个aa IgD ：440个aa IgE按照Ig的H链C区氨基酸序列和数量的不同，将H链分为5类(class)

7、：、和 。 ：440四、 免疫球蛋白的功能区每个功能区约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似形或同源性。其二级结构是反向平行的片层。四、 免疫球蛋白的功能区每个功能区约由110个氨基酸组成，其免疫学-02-抗体教材课件超变区(Hypervariable region ,HV regions)Ig的VH和VL环状结构部位各有三个区域的氨基酸组成(氨基酸数只占15-20%)、排列和构型更易变化，构成一个超变区(高变区HVR)，抗体的特异性变化集中在这里，是与抗原决定簇结合的部位，所以又称为互补决定区(Complementarity-determining regions, CDRs)。VH

8、和VL上的其它80-85%的氨基酸变化小，仅对CDRs起支撑作用，称为框架区(Framework regions, FRs)。超变区(Hypervariable region ,HV r抗体的特异性差异取决于CDRs，共有6个CDRs(VH和VL上各有三个)，其中尤其与CDR3有关。CDR3的变异性来源于基因重排的多样性。抗体与抗原决定簇结合的部位为抗原结合槽或抗原结合部位（ABS），在与抗原决定簇结合时，H链CDR3有更多的氨基酸参与作用。抗体的特异性差异取决于CDRs，共有6个CDRs(VH和VL免疫学-02-抗体教材课件Variability of the VH and VL domai

9、n sequences gives rise to three complementarity-determining regions (CDRs) of the Heavy (H) and Light (L) chains24-3450-5689-9731-3550-6595-102Variability of the VH and VL d(6)(15)(6)(15)功能区的功能VH和VL是结合抗原的部位，独特型抗原决定簇所在CH和CL上具有部分同种异型的遗传标志IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启动补体活化经典途径功能区的功能IgG可通过胎盘。链球菌膜蛋白G可与Ig

10、G的CH1结合，而金黄色葡萄球菌细胞壁蛋白A可结合在IgG的CH2和CH3结构域间。以上二种蛋白与IgG形成的复合物有助于阐明IgG的恒定区的空间构象，也在抗细菌感染中具有协同作用。IgG可通过胎盘。五、 免疫球蛋白的辅助结构J链：连接多聚体的IgA， IgM。分泌片（SP）：转运，保护。五、 免疫球蛋白的辅助结构J链：连接多聚体的IgA， Ig免疫学-02-抗体教材课件免疫学-02-抗体教材课件分泌片作用：1、转运（穿越粘膜层），2、保护（防止粘膜表面酶的裂解）分泌片作用：1、转运（穿越粘膜层），2、保护（防止粘膜表面酶免疫学-02-抗体教材课件六、 免疫球蛋白的水解片段(功能性片段)R.P

11、orter用木瓜蛋白酶(papain)水解IgG后得到三个片段，其中二个分子量较小，各可与一个抗原决定簇结合，表明为一价，但不能形成沉淀或凝集，称Fab(fragment antigen-binding)；另外一个片段分子量较大，冷藏后可形成结晶，称为Fc(fragment crystallized)，该片段具有与补体结合和通过胎盘等生物学活性。六、 免疫球蛋白的水解片段(功能性片段)R.Porter用木A.Nisonoff用胃蛋白酶(pepsin)水解IgG后得到二个片段，一个具有与抗原结合的活性(二价)，同时能形成沉淀，称F(ab)2或称F(ab)2 ，而另一片段很快被降解，称Fc(或pF

12、c)。A.Nisonoff用胃蛋白酶(pepsin)水解IgG后得Structure of an IgG Molecule胃蛋白酶木瓜蛋白酶Structure of an IgG Molecule胃蛋木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶七、抗体的生物学功能七、抗体的生物学功能抗体的生物学功能1、中和作用2、激活补体IgM(CM3) IgG4IgG(CM2) IgA1-3经典途径旁路途径抗体的生物学功能1、中和作用经典途径旁路途径抗体的生物学功能3、结合细胞（Fc-FcR）调理（FcR）-吞噬ADCC：抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediate

13、d cytotoxicity)（ FcR ）-杀伤I型超敏反应（ FcR ）抗体的生物学功能3、结合细胞免疫学-02-抗体教材课件免疫学-02-抗体教材课件免疫学-02-抗体教材课件抗体的生物学功能4、穿过粘膜（IgA）、胎盘(IgG)抗体的生物学功能4、穿过粘膜（IgA）、胎盘(IgG)八、 人类各类免疫球蛋白IgGIgG多为单体，分子量150,000，血清含量1,250mg/100ml占血清免疫球蛋白总量的75%-80%。有4个亚类。（丙球主要成分）IgG于出生后3个月开始合成，合成速率33mg/Kg体重.d。半衰期约为23天。新生儿6个月之前免疫的主要抗体。再次免疫应答的主要抗体八、 人

14、类各类免疫球蛋白IgG免疫学-02-抗体教材课件IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体；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K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(中和作用)；参与II、III型超敏反应。IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体；IgM为五聚体，MW890,000(分子量最大)，称巨球蛋白，效价高；120mg/100ml血清，占总量的510%。合成速率6.7mg/kg体重.d，半衰期为5.1d；初次免疫应答首先产生的抗体，故检测IgM水平可用于传染病的早期

15、诊断；IgM- IgG 抗体的类别转换IgM免疫学-02-抗体教材课件IgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该新生儿曾有宫内感染；IgM激活补体能力比IgG强；天然血型抗体是IgM；IgM是B细胞抗原受体的主要成分；也可参与II、III型超敏反应。IgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生免疫学-02-抗体教材课件IgA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(secretory 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。与寄生虫和过敏反应相关。

16、IgAMW较大，250mg/100ml血清，占总量的10-15%，合成速率24mg/kg体重.d，半衰期为5.8d。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。MW较大，250mg/100ml血清，占总量的10-15%，Structure of Secretory IgA Antibody分泌片J chainStructure of Secretory IgA AntsIgA的生成sIgA的生成IgD3mg/100ml血清，占总量的0.5%，几乎全部作为受体结合于淋巴细胞膜上B细胞的分化过程中首先出现SmIgM，后来出现(

17、S)mIgD，是B细胞成熟的主要标志，但记忆B细胞不表达(S)mIgD。了解最少的免疫球蛋白。IgDIgE0.03mg/100ml血清，半衰期为2.5d。主要与肥大细胞及嗜碱性粒细胞的表面IgEFc受体(FcR)结合(称亲细胞抗体)，使这些细胞发挥杀伤作用(如寄生虫感染时，体内IgE水平升高)。当它们再与特异抗原结合后，可激活这些细胞释放组织胺，与第型变态反应(速发型变态反应)有关，在某种情况下，IgG和IgM是引起第和第型变态反应的基础。含量最少的免疫球蛋白。 IgE免疫学-02-抗体教材课件九、 抗体的不均一性抗体的不均一性即异质性。不同抗原诱导产生不同的抗体，同一抗原的不同决定簇诱导产生

18、不同的抗体，这些抗体的结构及其本身的抗原特异(抗体本身也具有不同决定簇)均不相同，表现出明显的不均一性。按引起抗体不均一性的原因来分可分为二种：外源性和内源性，均可诱导产生不同的抗体(抗原性)。九、 抗体的不均一性抗体的不均一性即异质性。不同抗原诱导产生外源性引起的抗体不均一性外源性引起的抗体不均一性内源引起抗体的不均一性由于产生抗体的B淋巴细胞克隆的遗传差异，导致免疫球蛋白分子化学结构的差异。从免疫学角度，这种差异必然反映在免疫原性上，不同结构有不同的决定簇，用于免疫异种动物、同种异体动物或自身均可引起免疫应答诱导产生不同的抗体(抗抗体)，利用抗血清(即为抗抗体)可以来鉴别和区分免疫球蛋白，依此将抗体分为三种血清型：同种型、同种异型和独特型。内源引起抗体的不均一性由于产生抗体的B淋巴细胞克隆的遗传差异同种型(Isotype)指同一物种所有个体