三免疫球蛋白与抗体.ppt

第三章 免疫球蛋白 与抗体免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的结构1免疫球蛋白的血清型 免疫球蛋白的血清型2目 录各类免疫球蛋白的特性和作用 各类免疫球蛋白的特性和作用4免疫球蛋白的生物学功能 免疫球蛋白的生物学功能3人工制备抗体 人工制备抗体5抗体(Antibody，Ab）是由抗原刺激而产生的一类能与相应抗原特异性结合的糖蛋白。免疫球蛋白（Immunology，Ig）具有抗体活性及化学结构与抗体相似的一类球蛋白。抗体的发现与命名 30年代，血清中具有防御作用的保护成分统称为 抗 抗体 体抗体是血清丙种球蛋白，40年代被命名为-球蛋白 球蛋白抗体是异质性球蛋白,60年代 免疫球蛋白（免疫球蛋白（Ig Ig）替代-球蛋白一、免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的结构 由两条相同的轻链（Light Chain）和两条相同的重链（Heavy chain）通过链间二硫键连结形成。分子式为：H2L2 四条肽链两端游离的NH2和COOH方向一致分别命名为N端和C端。免疫球蛋白的结构（一）轻链和重链（一）轻链和重链轻链（L链）链 链轻链决定型别 型 型正常人：2：1重链（H链）:根据其抗原性的差异，人类Ig的H链分为 链 链 链 链 链重链决定Ig类别IgG IgA IgM IgD IgE免疫球蛋白的结构（二）可变区和恒定区（二）可变区和恒定区V 区：VL、VH 可变区（V区）：氨基酸种类、排列顺序差异较大，构成抗体的多样性。恒定区（C区）氨基酸种类、排列顺序恒定C 区：CL、CH 免疫球蛋白的结构高 高 变 变 区 区（hypervariable region hypervariable region，HVR HVR）抗体与抗原结合的位置，又称为决定簇互补区(complementarity-determinant region,CDR)，也是抗体分子的独特型决定簇的主要存在部位。骨架区(Framework,FR)免疫球蛋白的结构(三）铰链区（三）铰链区（hinge region hinge region）位于CH1和CH2之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定程度的移动，便于抗体更好地与抗原结合。免疫球蛋白的结构二、免疫球蛋白的功能区 二、免疫球蛋白的功能区Ig 分 子 通 过 链 内 二 硫 键 折 叠 成 若 干个 球 形 单 位，每 个 球 形 单 位 为 一 个功能区。L链：VL区 CL区H链：VH区 CH1区 CH2区 CH3区 CH4区(IgM,IgE)V V 区 区C C区 区V VL L+V+VH H功能区：功能区：抗原结 抗原结合部位 合部位CH3 CH3功能区 功能区：是：是Ig Ig与其 与其Fc Fc受 受体结合的部位 体结合的部位(固定细胞）固定细胞）C CL L和 和C CH H 区 区：具有同种异型抗体：具有同种异型抗体的遗传标记。的遗传标记。CH CH2 2区 区：IgG IgG的补体结合点和通 的补体结合点和通过胎盘的部位 过胎盘的部位功能区的作用V VL L+V+VH H功能区：抗原 功能区：抗原 结 结 合部位 合部位IgG CH IgG CH3 3区 区：可于单核：可于单核-M-M 细胞、细胞、B B细胞、细胞、NK NK细胞、中性粒细胞上的 细胞、中性粒细胞上的IgG-Fc IgG-Fc受体 受体结合 结合 调 调理吞噬、理吞噬、ADCC ADCC。免疫球蛋白的结构三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶-水解裂解片段：2Fab+Fc Fab结合价：单价 Fab为抗原结合片段（Fragment of antigen binding）Fc为可结晶片段（Fragment of crystalline）胃蛋白酶 胃蛋白酶-水解 水解裂解部位：铰链区端 裂解部位：铰链区端裂解片段 裂解片段 F(ab)F(ab)2 2+pFc+pFc Fab Fab结合价：二价 结合价：二价 IgG 水解 木瓜蛋白酶 胃蛋白酶裂解部位 铰链区近N 端 铰链区近C 端裂解片段 2Fab+Fc F(ab)2+pFcFab 结合价 单价 二价同种型抗原决定簇 存在 消失免疫动物 产生抗IgG 不产生抗IgG超敏反应的可能性 大 小免疫球蛋白的结构 J链由浆细胞合成 SC链由粘膜上皮细胞合成和分泌四、J链和分泌片（SP）单体、二聚体、五聚体单体结构二聚体结构五聚体结构IgG、IgA、SIgA IgM IgD、IgE 分子式:H2L2(H2L2)2SCJ(H2L2)5J目 录免疫球蛋白的血清型2免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白具有双重特性，既可与相应抗原发生特异性结合，又因其本身大分子蛋白质的免疫原性可刺激机体产生免疫应答。其免疫原性由其分子中所包含的抗原表位构成，这些抗原表位呈3 种不同的血清型，即同种型、同种异型和独特型。免疫球蛋白的血清型一、同种型同种型(Isotype)指同一种属所有个体免疫球蛋白分子共同具有的免疫原性,为种属特异性标志，位于免疫球蛋白的C 区。如人类IgG 都具有相同的抗原特异性结构,若以人IgG 免疫羊，可获得羊抗人IgG 抗体。这种抗体能与所有人类lgG 发生特异性结合，但不能结合其他物种的IgG。也可根据免疫球蛋白C 区免疫原性的不同,将其分为若干类、亚类、型和亚型。免疫球蛋白的血清型二、同种异型同种异型(allotype)指同一种属不同个体间同一类型免疫球蛋白分子所具有的不同的免疫原性，为个体性标志，其抗原表位也存在于免疫球蛋白的C 区。这种不同个体免疫球蛋白所存在的同种异型抗原往往表现为C 区内1 个或数个氨基酸残基的差异，可作为个体的遗传标志。免疫球蛋白的血清型三、独特型独特型(idiotype)指同一个体内不同B细胞克隆产生的免疫球蛋白其V 区的免疫原性不同，是每个抗体分子的抗原特异性标志，其抗原表位位于免疫球蛋白V 区中的CDR 区。独特型在异种、同种异体及自身体内都能诱导产生相应抗体，称为抗独特型抗体(antiidiotype antibody，Ald)。独特型与抗独特型抗体构成机体重要的免疫调节网络。目 录免疫球蛋白的生物学功能3点击添加标题点击添加标题3免疫球蛋白的生物学功能一、特异性 一、特异性 结 结 合抗原 合抗原二、激活 二、激活 补 补 体 体 三、与 三、与 细 细 胞表面 胞表面Fc Fc 受体 受体 结 结 合（固定 合（固定 细 细 胞）胞）IgE Fc IgE Fc 受体（受体（Fc Fc R R）：）：存在于肥大 存在于肥大 细 细 胞和嗜碱性粒 胞和嗜碱性粒 细 细 胞膜上。胞膜上。IgG Fc IgG Fc 受体（受体（Fc Fc R R）：存在于 存在于 单 单 核 核-吞噬 吞噬 细 细 胞、胞、NK NK 细 细 胞、胞、B B 细 细 胞上 胞上。四、通 四、通 过 过 胎 胎 盘 盘 和粘膜 和粘膜免疫球蛋白的生物学功能一、特异性结合抗原识 别 和 特 异 性 结 合 抗 原 是 免 疫 球 蛋 白 的 主 要 功 能，这 种 特 异 性 结 合 是 通 过CDR 区 与 抗 原 表 位 互 补 结 合 而 形 成 的。抗 体 与 抗 原 的 结 合 是 特 异 性、可 逆性的结合。抗 体 结 合 抗 原 表 位 的 个 数 称 为 抗 原 结 合 价。抗 体 单 体 分 子 可 结 合2 个 抗 原表 位，为2 价；SlgA 为4 价；五 聚 体lgM 理 论 上 为10 价，但 由 于 立 体 空 间 位 阻，一 般 只 能 结 合5 个 抗 原 表 位，故 为5 价。抗 体 与 抗 原 结 合 可 以 中 和 毒 素、阻断 病 原 体 感 染，但 其 本 身 并 不 能 溶 解 或 杀 伤 靶 细 胞，往 往 需 要 补 体 或 吞 噬细胞等参与来发挥免疫效应。免疫球蛋白的生物学功能二、激活 二、激活 补 补 体 体lgM、IgG 抗 体 与 相 应 抗 原 结 合 后，抗 体 的 构 象 改 变 使 其CH2 或CH3 区 的 补 体C1q 结 合 位 点 暴 露，从 而 导 致 补 体 经 典 途 径 激 活。凝 聚 的gA1、lgG4 和IgE 可以通过旁路途径活化补体。免疫球蛋白的生物学功能三、三、结 结 合 合Fc Fc 受体 受体lgG、lgA 和IgE 可 通过 其Fc 段 与细 胞 表 面 的 相应Fc 受 体(FcR、FcR、FcR)结合，发挥免疫效应。1.调 理 作 用 指 抗 体 通 过Fab 段 与 细 菌 等 颗 粒 性 抗 原 结 合，以Fc 段 结 合 巨 噬 细胞 或 中 性 粒 细 胞 表 面 的FcR，从 而 促 进 吞 噬 细 胞 对 上 述 颗 粒 性 抗 原 吞 噬 的作用。免疫球蛋白的生物学功能三、三、结 结 合 合Fc Fc 受体 受体2.抗 体 依赖细 胞 介导 的细 胞 毒 作 用：抗 体 的Fab 段 与 靶 细 胞 特 异 性 结 合 后，其Fc 段 与杀伤细 胞 如NK细 胞、巨 噬细 胞 等 的Fc 受 体结 合，介导杀伤细 胞 直接作用于靶细胞，简称ADCC 效应。3.介导I 型 超 敏 反应：IgE为亲细 胞 抗 体，其Fc 段 可 与 肥 大细 胞 和 嗜 碱 粒细 胞表 面 的FcR结 合，使 其 致 敏。致 敏细 胞 通过 其 表 面 的lgE结 合 再 次进 入 机 体的相同变应原时，可释放生物活性介质，引起I 型超敏反应(详见第十一章)。免疫球蛋白的生物学功能四、通 四、通 过 过 胎 胎 盘 盘 和黏膜 和黏膜IgG 是 人类 唯 一 能够 从 母 体 通过 胎盘 屏 障转 运 到 胎 儿 体 内 的 抗 体。IgG 通过其Fc 段选择 性 地 与 胎盘 微 血 管 壁 内 皮细 胞 表 面 受 体 可 逆 性结 合，主动 穿过胎盘进入胎儿血液循环。此 外，SlgA 可 通过 分 泌 片经 黏 膜 上 皮细 胞进 入 呼 吸 道 及 消 化 道发挥 抗 感 染免疫作用。目 录各类免疫球蛋白的特性和作用41 1、由淋巴 由淋巴 结 结 和脾 和脾 脏 脏 的 的 浆细 浆细 胞 胞 产 产 生。生。2 2、在血清中含量最高，在血清中含量最高，占血清 占血清Ig Ig 总 总 量的 量的75-80%75-80%。3 3、是 是 血 血 液 液 循 循 环 环 中 中 主 主 要 要 的 的 防 防 御 御 性 性 抗 抗 体 体，能 能 激 激 活 活 补 补 体 体、中 中 和 和 病 病 毒 毒、中 中 和 和 毒 毒 素 素、调 调 理 理 吞 吞噬。噬。4 4、能通 能通 过 过 胎 胎 盘 盘，对 对 新生儿抗感染起重要作用 新生儿抗感染起重要作用。5 5、再次免疫 再次免疫 应 应 答 答 产 产 生 生IgG IgG，为 为 高 高 亲 亲 和力抗体。和力抗体。6 6、可与葡萄球菌蛋白、可与葡萄球菌蛋白A A（SPA SPA）结 结 合，用于免疫 合，用于免疫 诊 诊 断。断。IgG各类免疫球蛋白的特性和作用各类免疫球蛋白的特性和作用 Ig M 1 1、分子量最大 分子量最大，血清，血清IgM IgM 为 为5 5 聚体 聚体（巨球蛋白）（巨球蛋白）2 2、由 由 脾 脾 脏 脏 中 中 的 的 浆 浆 细 细 胞 胞 产 产 生 生，是 是 个 个 体 体 发 发 育 育 过 过 程 程 中 中 出 出 现 现 最 最 早 早 的 的 抗 抗 体 体，胚 胚 胎 胎 晚 晚 期 期 已 已 能 能 合 合 成 成。如 如 新生儿血清 新生儿血清IgM IgM 含量增高，含量增高，则 则 表示 表示 宫 宫 内感染。内感染。3 3、血 血 清 清IgM IgM：能 能 激 激 活 活 补 补 体 体，通 通 过 过 补 补 体 体 裂 裂 解 解 产 产 生 生C C3b 3b、C C4b 4b发 发 挥 挥 调 调 理 理 吞 吞 噬 噬 作 作 用 用。抗 抗 全 全 身 身感染的作用 感染的作用 较强 较强。4 4、在 在 免 免 疫 疫 应 应 答 答 的 的 早 早 期 期 发 发 生 生，是 是 重 重 要 要 的 的 早 早 期 期 防 防 御 御 性 性 抗 抗 体 体，对 对 感 感 染 染 的 的 早 早 期 期 诊 诊 断 断 有 有 意 意 义 义。成人血清 成人血清IgM IgM 含量增高，含量增高，则 则 表示有近期感染。表示有近期感染。5 5、B B 细 细 胞 胞 膜 膜 表 表 面 面IgM IgM（mIgM mIgM）是 是B B 细 细 胞 胞 识 识 别 别 抗 抗 原 原 的 的 受 受 体 体（BCR BCR），为 为 单 单 体 体IgM IgM。只 只 表 表达 达mIgM mIgM 是未成熟 是未成熟B B 细 细 胞的 胞的 标 标 志。志。各类免疫球蛋白的特性和作用IgA 与SIgA 血 血 清 清IgA IgA：由 由 肠 肠 系 系 膜 膜 淋 淋 巴 巴 结 结 中 中 的 的 浆 浆 细 细 胞 胞 产 产 生 生 存 存 在 在 于 于 血 血 清 清 中 中，含 含 量 量 占 占 血 血 清 清Ig Ig 总 总 量 量 的 的10-20%10-20%。为单 为单 体。具抗菌、抗毒、抗病毒作用，体。具抗菌、抗毒、抗病毒作用，对 对 支原体和某些真菌也有作用。支原体和某些真菌也有作用。分 分 泌 泌 性 性IgA IgA（SIgA SIgA）：由 由 粘 粘 膜 膜 固 固 有 有 层 层 的 的 浆 浆 细 细 胞 胞 产 产 生 生，在 在 浆 浆 细 细 胞 胞 内 内 已 已 有 有J J 链 链 连 连 结 结 成 成 二 二聚 聚 体 体，通 通 过 过 粘 粘 膜 膜 上 上 皮 皮 细 细 胞 胞 时 时 获 获 得 得 分 分 泌 泌 片 片.存 存 在 在 于 于 外 外 分 分 泌 泌 液 液 中 中，为 为 二 二 聚 聚 体 体。SIgA SIgA 是 是重要的局部防御性抗体 重要的局部防御性抗体。各类免疫球蛋白的特性和作用 Ig D 11、单单体体结结构，由扁桃腺、脾构，由扁桃腺、脾脏脏中的中的浆细浆细胞胞产产生。生。22、血清中含量甚低，只占血清、血清中含量甚低，只占血清IgIg总总量的量的0.2%0.2%。33、是成熟是成熟BB细细胞膜表面胞膜表面IgD IgD 分子（分子（SmIgDSmIgD）。）。44、血清、血清IgDIgD分子：功能未明确。分子：功能未明确。各类免疫球蛋白的特性和作用 Ig E 1 1、由 由 鼻 鼻 咽 咽 部 部、扁 扁 排 排 腺 腺、支 支 气 气 管 管、胃 胃 肠 肠 道 道 粘 粘 膜 膜 固 固 有 有 层 层 的 的 淋 淋 巴 巴 组 组 织 织 中 中 的 的 浆 浆 细 细 胞 胞产 产 生。生。2 2、在血清中、在血清中 含量最低 含量最低，g/ml g/ml3 3、为单 为单 体 体 结 结 构。构。4 4、亲细 亲细 胞性 胞性：与肥大：与肥大 细 细 胞和嗜碱性粒 胞和嗜碱性粒 细 细 胞膜上的 胞膜上的Fc Fc R R 结 结 合。合。5 5、介 介 导 导 型超敏反 型超敏反 应 应。目 录人工制备抗体5点击添加标题点击添加标题3人工制备抗体5人工制备抗体是大量获得抗体的有效途径，在疾病的诊断、免疫防治及基础研究中有广泛的应用。根据抗体制备的原理和方法，人工制备抗体可分为多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体。1.多克隆抗体 用天然抗原免疫动物后获得的血清即为多克隆抗体。天然抗原分子往往含有多种抗原表位，可激活多个B 淋巴细胞克隆，产生针对不同抗原表位的多种抗体。由多个B细胞克隆产生的多种抗体的混合物即多克隆抗体(polyclonal antibody，pAb)。人工制备抗体52.单克隆抗体由单一B 细胞克隆产生的、只识别单一抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体(monoclonal antibody，mAb)。以免疫小鼠的B 细胞与同系小鼠骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤(hybridoma)细胞，既有骨髓瘤细胞无限扩增的特性，又继承了B 细胞合成特异性抗体的能力。一个杂交瘤细胞增殖形成的细胞群所产生的抗体是只能识别一种抗原表位的mAb。mAb 的优点是结构均一、纯度高、特异性强，几乎不存在交叉反应，目前已在医学、生物学各领域广泛应用。3.基因工程抗体通过基因重组技术制备的抗体称为基因工程抗体(geneticengineering antibody)。这种抗体既保留了单克隆抗体的均一性、特异性强的优点，又能克服其鼠源性的缺点。如人鼠嵌合抗体、改型抗体及小分子抗体等。T H A N K Y O U