免疫球蛋白与抗体

1、第十二章 免疫球蛋白与抗体,学习目标 掌握 ： 免疫球蛋白的基本结构与功能。 熟悉： 各类免疫球蛋白的生物学功能。 了解： 抗体制备的方法。,2020/7/11,抗体（Ab）是指B细胞或记忆B细胞接受抗原刺激后，增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异结合的球蛋白。主要存在于血清等体液中，显示免疫功能。 免疫球蛋白（Ig）具有抗体活性或化学结构与抗体相似的的球蛋白。可分为分泌型（sIg）和膜型（mIg）。,抗体免疫球蛋白,？,区别？,分泌型：Ab,膜型：BCR,Ig,(1)抗体与免疫球蛋白在本质上是一致的。 (2)抗体是与抗原相对应的一个概念，着重点在 其生物学活性；免疫球蛋白是结构和化学

2、本质上 的概念。 (3)抗体都是免疫球蛋白，免疫球蛋白质并非都 是抗体，它包括抗体球蛋白、异常免疫球蛋 白等。,抗体与免疫球蛋白的关系：,第一节 免疫球蛋白的结构与活性 一、免疫球蛋白的基本结构： 经二硫键共价结合2条重链和2条轻链,-S-S-,S-S,S-S,N,C,L,L,H,H,（以 IgG 为例）,可变区（variable region, V区） 恒定区（constant region, C区） 可变区 VL，VH 恒定区 CL, CH1，CH2， CH3,-S-S-,S-S,S-S,N,N,L,H,VL,CL,VH,CH1,CH2,CH3,C,超变区（hypervariable Re

3、gion HVR）， 或称互补决定区（complementary determining region，CDR） 是抗体和抗原决定簇互补结合的区域，分别称为CDR1、CDR2、 CDR3。V区其他部分相对比较保守，称做骨架区（frame region，FR）,FR1 CDR1 FR2 CDR2 FR3 CDR3 FR4,V区,2020/7/11,可变区（variable region，V）靠近N端H链约l/4或1/5和L链约1/2的氨基酸的种类、排列顺序与构型变化很大，称为H链和L链的可变区。 V区为VH和VL。 超变区（hypervariable region, HVR）或称互补决定区（co

4、mplementarity-determining region, CDR）每条链各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为超变区或互补决定区。 骨架区（framework region, FR）V区的非HVR区变化较小，结构较稳定，称为骨架区。,1.可变区,2020/7/11,Ig 的多肽链羧基端（C端），H链的3/4或4/5（IgE、IgM）和L链的1/2氨基酸的数量、种类、排列顺序、构型及含糖量均较稳定，称为恒定区（C区），分别称为CH和CL。,2.恒定区,含有较大量的Pro（脯氨酸） 具有柔韧性，可折叠，分别 形成T型和Y型,-S-S-,S-S,S-S,N,N,C,L,H,VH,

5、CH1,CH2,CH3,3.铰链区,绞链区：,1.概念：两条重链间二硫键连结处附近的重链恒定区，即CH1和CH2之间 大约有30个氨基酸残基的区域，称为绞链区。 2.特点：由25个二硫键， CH1尾部和CH2头部小肽链构成。能自由折叠可以转动，弹性好，易被各种专一性不同的蛋白酶水解。 当与抗原结合时，与抗原结合，另外亦可暴露CH2上的补体结合位点。 3.原因：含大量脯氨酸和二硫键,二、免疫球蛋白的功能区 也称结构域（domain） 轻链:VL，CL 重链:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和IgD) 多一个CH4（IgM和IgE）,2020/7/11,免疫球蛋白各结构域的主要功能：

6、 VH和VL - 抗原结合部位； CH13和CL - Ig遗传标志所在； CH2(IgG)、CH3(IgM) - C1q结合部位； CH2CH3(IgG) - 结合并通过胎盘； CH3(IgG) - FcR结合部位； CH4(IgE) - FcR结合部位。,二、免疫球蛋白的水解片段与生物学活性,木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段：抗原结合片段 Fc段：可结晶片段 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab)2：具有双价抗体活性 pFc ：无生物学活性 意义：阐明Ig分子生物学作用；构建基因工程抗体。,(1)木瓜蛋白酶水解片段：木瓜蛋白酶将Ig分子铰链区近N端的两条H链裂解为两个完全

7、相同的抗原结合片段（Fab段）和一个可结晶片段（Fc段）。 (2)胃蛋白酶水解片段：胃蛋白酶将H链从链间二硫键近C端处切断，形成1个能与抗原特异性结合的大片段F(ab)2 和一些小分子多肽碎片pFc。,Fc片段的组成与生物学活性,每个Fc片段由重链C端1/2部分组成，由CH2和CH3组成。,该片段无结合抗原 活性，但与抗体的生物 学活性有密切关系。 如：与补体结合活化补体，与带Fc受体的细胞结合，引起各种生物学效应。,1.与免疫球蛋白选择性通过胎盘有关。 2.与补体结合，活化补体有关。 3.决定免疫球蛋白分子的亲细胞性。 4.与免疫球蛋白通过粘膜进入外分泌液有关。 5.决定各类免疫球蛋白的抗原

8、特异性。,Fc片段的生物学活性：,二、免疫球蛋白的生物学活性 一、 识别并特异性结合抗原 抗体分子： 单体（IgG, IgE) - 2价 二聚体(分泌型IgA) - 4价 五聚体(IgM) - 10价（5价） 实际意义: 体内：中和效应 - 中和毒素和病毒 体外：与Ag结合 - 抗原或抗体检测,三、结合介导免疫细胞活性,(1) 调理作用（opsonization）：抗体IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG FcR结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用；,(2) ADCC：抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity

9、,ADCC)具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶抗原；,(3) 介导超敏反应：型、型和型超敏反应。,四、穿过胎盘和粘膜,二、激活补体系统,Ab(IgM、IgG) + Ag C1q 补体经典途径,IgG4、IgA和 IgE的凝聚物 补体旁路途径,四、免疫球蛋白的其他成分 1.连接链（joining chain，J链) (1)化学本质：浆细胞分泌的多肽链 (2)存在：IgM（五聚体）, sIgA（双体）. 2.分泌片（secretory piece, SP） (1) 化学本质: 多肽链(70kD) (2)来源：粘膜上皮细胞 (3)作用： a

10、.帮助IgA穿越黏膜 b.保护s IgA抵抗蛋白酶的水解作用,（一）类： 依据其重链C区的理化性质及抗原性差异。 重链决定免疫球蛋白种类。,第二节 免疫球蛋白的种类和抗原决定簇,免疫球蛋白 重链 IgG IgA IgM IgD IgE ,一、免疫球蛋白的种类,（二）亚类： 根据重链C区的微细结构、二硫键的位置与数目、抗原性的不同分为亚类。 IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 IgM: IgM1, IgM2 如：小鼠： IgG1、IgG2a 、IgG2b、IgG3 人： IgG1、IgG2 、IgG3、IgG4,（三）型 (根据轻链C区抗原特异性不

11、同分型)： （1）根据轻链C区的抗原性不同，分为、两个型。 （2）每个Ig分子中的两条轻链都是相同的，在一个Ig 单体分子上不可能同时出现和两种轻链。,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能 IgG 一般特性：单体分子；四个亚类；血清中含量最高(75%Ig)；半衰期最长(2123天)；35岁达成人水平 IgG是抗感染的主要抗体，参与组织、黏膜层的抗感 染免疫应答，大多数抗菌、抗病毒抗体、抗毒素都为IgG 类。IgG是 五类免疫球蛋白中唯一能够通过胎盘的抗体， 在新生儿被动免疫中起着重要的作用。,2020/7/11,(1)单体分子； (2)四个亚类； (3)血清中含量最高的Ig； (4)半衰期最长（

12、2023天)； (5)出现晚,35岁达成人水平； (6)可与SPA结合。,1. 一般特性,2020/7/11,(1)通过胎盘（新生儿抗感染）； (2)激活补体（裂解细胞）； (3)调理作用（促进吞噬）； (4)介导ADCC（细胞毒作用）。,2. 生物学活性,2020/7/11,(1)抗感染； (2)自身抗体 自身免疫病； (3)介导变态反应(、型)； (4)封闭抗体 肿瘤细胞逃逸； (5)亲合层析法 IgG纯化。,3. 实际意义,IgM 1.五聚体，分子量最大(900 kd)，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

13、Ig含量的510%； 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,三、IgA,1.血清型IgA：单体，存在于血清中，占10%-20%； 2.分泌型IgA（SIgA): 含J链和分泌片的二聚体， 主要存在于消化道、生殖道和呼吸道及初乳、 唾液和泪液中。在各种分泌液中含量是比较高的； 3.SIgA是参与机体粘膜免疫的主要抗体，在预防接 种中，可通过滴鼻、点眼、饮水，喷雾途径建立 粘膜免疫力。,2020/7/11,血清型： IgA1，单体； 分泌型：IgA2，二聚体, 黏

14、膜局部浆细 胞合成；,1. 两种类型,2.半衰期为6d； 3.占血清Ig含量的5%15%； 4.黏膜局部抗感染免疫； 5.聚合IgA激活补体替代途径。,四、IgE,1.单体分子形式存在； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.亲细胞性抗体； 4.呼吸道和消化道固有层中浆细胞产生； 5.与肥大细胞、嗜碱性粒细胞抗原结合，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。,1.单体分子形式存在，不稳定，易降解； 2.占血清Ig含量极低，1%左右； 3.成熟B细胞膜的主要抗原特异性受体，B细胞重要表面标志； 4.与免疫记忆有关,五、IgD,第三节 人工制备的抗体 一、多克隆抗体（polyclonal antibody）： 指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。 如:免疫血清（含多种特异性抗体）。,二、单克隆抗体 （monoclonal antibody, McAb） 由单一克隆B细胞杂交瘤细胞产生的，只识别一种抗原表位的具有