第四章免疫球蛋白课件.ppt

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1、第四章 免疫球蛋白 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（antibody,Ab)是B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的一种蛋白质，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。.第一节第一节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构.抗体（抗体（抗体（抗体（antibodyantibody，AbAb）能与相应抗原特异性结合能与相应抗原特异性结合能与相应抗原特异性结合能与相应抗原特异性结合,并具有多种免疫学和生物学活性的蛋白质，也称为免疫球蛋并具有多种免疫学和生物学活性的蛋白质，也称为免疫球蛋并具有多种免疫学和生物学活

2、性的蛋白质，也称为免疫球蛋并具有多种免疫学和生物学活性的蛋白质，也称为免疫球蛋白（白（白（白（Immunoglobulin,IgImmunoglobulin,Ig）。）。）。）。包括膜型包括膜型包括膜型包括膜型IgIg和分泌型和分泌型和分泌型和分泌型IgIg。J 链Ig Igb bIg Igb b膜型膜型膜型膜型IgIg（BCRBCR）分泌型分泌型分泌型分泌型IgIg是跨膜分子是跨膜分子是跨膜分子是跨膜分子表达于表达于表达于表达于B B细胞表面细胞表面细胞表面细胞表面单体结构单体结构单体结构单体结构单体或多聚体结构单体或多聚体结构单体或多聚体结构单体或多聚体结构是可溶性分子是可溶性分子是可溶性

3、分子是可溶性分子存在于免疫血清和分泌液中存在于免疫血清和分泌液中存在于免疫血清和分泌液中存在于免疫血清和分泌液中是体液免疫应答的效应分子是体液免疫应答的效应分子是体液免疫应答的效应分子是体液免疫应答的效应分子.抗体分子的基本结构抗体分子的基本结构抗体分子的基本结构抗体分子的基本结构：四肽链结构：四肽链结构：四肽链结构：四肽链结构由两条相同的由两条相同的由两条相同的由两条相同的轻链轻链轻链轻链（L LightightChainChain）和两条相同的和两条相同的和两条相同的和两条相同的重链重链重链重链（HHeavychaineavychain）通过链间二通过链间二通过链间二通过链间二硫键连结形成

4、。硫键连结形成。硫键连结形成。硫键连结形成。NH2NH2（N N端）端）端）端）COOHCOOH（C C端）端）端）端）7-17-1LHCarbohydrate.轻链和重链轻链和重链轻链（轻链（轻链（轻链（L L链）链）链）链）链链链链 链链链链重链（重链（重链（重链（H H H H链）链）链）链）:根据其抗原性的差异，人类根据其抗原性的差异，人类根据其抗原性的差异，人类根据其抗原性的差异，人类IgIgIgIg的的的的H H H H链分为链分为链分为链分为 重链决定重链决定重链决定重链决定IgIgIgIg类及亚类类及亚类类及亚类类及亚类 链链链链 链链链链 链链链链 链链链链 链链链链IgGI

5、gAIgMIgDIgEIgGIgAIgMIgDIgE正常人正常人正常人正常人：22：1 1轻链决定型别轻链决定型别轻链决定型别轻链决定型别 型型型型 型型型型.可变区和恒定区可变区和恒定区可变区和恒定区可变区和恒定区（Variable region and Constant region）V区：区：VL、VH 可变区（可变区（V区）区）：氨基酸种类、氨基酸种类、排列顺序差异较大，构成抗体排列顺序差异较大，构成抗体的多样性的多样性。恒定区（恒定区（C区）区）氨基酸种类、排氨基酸种类、排列顺序恒定列顺序恒定C区：区：CL、CH .“三明治样三明治样三明治样三明治样”立体结构立体结构立体结构立体结构

6、 抗体分子的立体结构抗体分子的立体结构.HVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2Variability Index257550100Amino acid residue150100500高变区高变区(hypervariableregion，HVR)框架区框架区框架区框架区(Framework,FR)Framework,FR).决定簇互补区决定簇互补区决定簇互补区决定簇互补区（complementarity-determinantregion,CDRcomplementarity-determinantregion,CDR）抗体与抗原决定簇结合抗体与抗原决定簇结合抗体与抗原决定簇结合抗体

7、与抗原决定簇结合的位置的位置的位置的位置，又称为决定簇，又称为决定簇，又称为决定簇，又称为决定簇互补区（互补区（互补区（互补区（CDRCDR），），），），也是也是也是也是抗体分子的抗体分子的抗体分子的抗体分子的独特型决定独特型决定独特型决定独特型决定簇簇簇簇(IdiotypesofIdiotypesofantibodymolecules,antibodymolecules,IdId)的主要存在部位。的主要存在部位。的主要存在部位。的主要存在部位。.COOHCDR3HV4NH2CDR1CDR2抗体分子的抗原结合部位抗体分子的抗原结合部位.铰链区（铰链区（hingeregion）位于位于位于位于

8、CHCH1 1和和和和CHCH2 2之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定程度的移动程度的移动程度的移动程度的移动，便于抗体更好地与抗原结合便于抗体更好地与抗原结合便于抗体更好地与抗原结合便于抗体更好地与抗原结合;而且易被木瓜蛋而且易被木瓜蛋而且易被木瓜蛋而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解白酶、胃蛋白酶等水解白酶、胃蛋白酶等水解白酶、胃蛋白酶等水解。铰链区铰链区铰链区铰链区.免疫球蛋白的辅助结构免疫球蛋白的辅助结构 J J链（链（链（链（joiningchainjoiningchain）参与参与参

9、与参与 IgA(HIgA(H2 2L L2 2)2 2与与与与 IgM(HIgM(H2 2L L2 2)5 5连接连接连接连接 分泌片（分泌片（分泌片（分泌片（secretorypiece,SPsecretorypiece,SP）粘膜上皮细胞分泌粘膜上皮细胞分泌粘膜上皮细胞分泌粘膜上皮细胞分泌 保护保护保护保护 sIgAsIgA不被蛋白酶降解不被蛋白酶降解不被蛋白酶降解不被蛋白酶降解 介导介导介导介导IgAIgA的转运的转运的转运的转运 J 链 J J链链链链分泌链分泌链分泌链分泌链.单体、二聚体、五聚体单体、二聚体、五聚体单体、二聚体、五聚体单体、二聚体、五聚体.免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白

10、的功能区(结构域）结构域）IgIg分分分分子子子子通通通通过过过过链链链链内内内内二二二二硫硫硫硫键键键键折折折折叠叠叠叠或或或或若若若若干干干干个个个个能能能能行行行行使使使使特特特特定定定定功功功功能能能能的的的的球球球球形形形形单单单单位位位位，每每每每个个个个球球球球形形形形单单单单位位位位为为为为一个一个一个一个功能区。功能区。功能区。功能区。L L链：链：链：链：VLVL区、区、区、区、CLCL区区区区HH链：链：链：链：VHVH区、区、区、区、CHCH1 1区区区区CHCH2 2区区区区CHCH3 3区区区区CHCH4 4区区区区(IgMIgM、IgE)IgE).V V区区区区C

11、区区VL+VHVL+VH功能区：功能区：功能区：功能区：抗原结合部位（抗原结合部位（抗原结合部位（抗原结合部位（2 2个）个）个）个）CH3CH3功能区功能区功能区功能区：是：是：是：是IgIg与与与与其其其其FcFc受体结合的部位受体结合的部位受体结合的部位受体结合的部位(固定细胞）固定细胞）固定细胞）固定细胞）CLCL和和和和CHCH 区区区区：具有同种：具有同种：具有同种：具有同种异型抗体的遗传标记。异型抗体的遗传标记。异型抗体的遗传标记。异型抗体的遗传标记。（2 2个）个）个）个）CH2CH2区区区区：IgGIgG的补体结的补体结的补体结的补体结合点和通过胎盘的部位合点和通过胎盘的部位

12、合点和通过胎盘的部位合点和通过胎盘的部位功能区的作用功能区的作用.抗抗原原B 细 胞 表 位 抗体 CDR表位VL+VH功能区：抗原结合部位功能区：抗原结合部位AbAg.40nm 抗 原抗体 抗 原 IgGCH3IgGCH3区：区：区：区：可与单核可与单核可与单核可与单核-MM 细胞、细胞、细胞、细胞、B B细胞、细胞、细胞、细胞、NKNK细胞、中细胞、中细胞、中细胞、中性粒细胞上的性粒细胞上的性粒细胞上的性粒细胞上的IgG-FcIgG-Fc受体受体受体受体结结结结合合合合调理吞噬、调理吞噬、调理吞噬、调理吞噬、ADCCADCC。IgGCH2IgGCH2区：区：区：区：补体结合点补体结合点补体

13、结合点补体结合点和通过胎盘的部位。和通过胎盘的部位。和通过胎盘的部位。和通过胎盘的部位。.免疫球蛋白的水解片段免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白木瓜蛋白木瓜蛋白木瓜蛋白酶水解酶水解酶水解酶水解裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键N N端侧端侧端侧端侧裂解片段：裂解片段：裂解片段：裂解片段：2 2Fab+FcFab+FcFcFab FabFab（f fragmentragmenta antigenntigenb bindinginding）可与抗原结合的片断可与抗原结合的片断可与抗原结合的片断可与抗原结合的片断 抗原结合价抗原结合价抗原结合价抗原结合

14、价=1=1 结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应 特异性由特异性由特异性由特异性由 V VHH 和和和和 V VL L决定决定决定决定FcFc段段段段（f fragmentragment c crystallizablerystallizable）可结晶片段可结晶片段可结晶片段可结晶片段 多种生物多种生物多种生物多种生物 学功能学功能学功能学功能.裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键C C端侧端侧端侧端侧裂解片段裂解片段裂解片段裂解片段 F(abF(a

15、b)2 2+pFc+pFc 胃蛋白酶水解胃蛋白酶水解胃蛋白酶水解胃蛋白酶水解pFcF(ab)2F(abF(ab)2 2：具双价抗体活性具双价抗体活性具双价抗体活性具双价抗体活性能形成凝集或沉淀反应能形成凝集或沉淀反应能形成凝集或沉淀反应能形成凝集或沉淀反应生物制品应用生物制品应用生物制品应用生物制品应用pFcpFc：无生物学活性的小碎片。无生物学活性的小碎片。无生物学活性的小碎片。无生物学活性的小碎片。.免疫球蛋白的表达形式及多聚体Ig表达形式 分泌到体液中和存在于细胞膜表面Ig多聚体 Ig可以以单体和多聚体形式存在.抗体的异质性抗体的异质性 即免疫球蛋白的不均一性免疫球蛋白的类别：类、亚类、

16、型、亚型免疫球蛋白的抗原性：同种型、同种异型、独特型.同种型同种异型独特型.免疫球蛋白的生物合成Ig主要由脾、淋巴结和其他淋巴组织内的桨细胞所产生。重链和轻链分别合成，然后装配。Ig的合成过程：转录、mRNA剪切、合成重链和轻链；在粗面内织网装配四肽链；转运、加糖基、分泌胞外。IgG半衰期为23天、IgM为5天B细胞在抗原刺激后，最初只合成IgM。.免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能一、特异性结合抗原一、特异性结合抗原一、特异性结合抗原一、特异性结合抗原:中和外毒素、病毒，阻止细菌粘附于宿主细胞。中和外毒素、病毒，阻止细菌粘附于宿主细胞。中和外毒素、病毒，阻止细菌粘附于宿主细胞。中和外毒素、病毒

17、，阻止细菌粘附于宿主细胞。二、激活补体二、激活补体二、激活补体二、激活补体，发挥溶细胞活性，发挥溶细胞活性，发挥溶细胞活性，发挥溶细胞活性三、亲细胞性（固定细胞）三、亲细胞性（固定细胞）三、亲细胞性（固定细胞）三、亲细胞性（固定细胞）IgGIgG FcFc受受受受体体体体（FcFcR R）：存存存存在在在在于于于于单单单单核核核核-吞吞吞吞噬噬噬噬细细细细胞胞胞胞、中中中中性性性性粒粒粒粒细细细细胞胞胞胞、NKNK细细细细胞胞胞胞、嗜嗜嗜嗜酸酸酸酸性性性性粒粒粒粒细细细细胞胞胞胞、B B细细细细胞胞胞胞上上上上。与与与与调调调调理理理理吞吞吞吞噬噬噬噬、ADCCADCCADCCADCC（抗抗抗

18、抗体体体体依依依依赖赖赖赖细细细细胞胞胞胞介导的细胞毒作用）有关。介导的细胞毒作用）有关。介导的细胞毒作用）有关。介导的细胞毒作用）有关。IgEFcIgEFc受体（受体（受体（受体（FcFc R R）：存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜上。与存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜上。与存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜上。与存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞膜上。与I I型超敏反应有关。型超敏反应有关。型超敏反应有关。型超敏反应有关。四、通过胎盘和粘膜：四、通过胎盘和粘膜：四、通过胎盘和粘膜：四、通过胎盘和粘膜：IgG是唯一能穿过胎盘的免疫球蛋白，是唯一能穿过胎盘的免疫球蛋白，是唯一能穿过胎盘的免疫球蛋白，是唯一能

19、穿过胎盘的免疫球蛋白，sIgA能能能能穿过粘膜。穿过粘膜。穿过粘膜。穿过粘膜。五、抗原性五、抗原性五、抗原性五、抗原性六、免疫调节功能六、免疫调节功能六、免疫调节功能六、免疫调节功能.中和作用中和作用.激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞.调理吞噬作用调理吞噬作用调理吞噬作用调理吞噬作用.ADCC ADCC 效效 应应NKNK.ADCCADCC.肥大细胞肥大细胞I I I I型超敏反应型超敏反应型超敏反应型超敏反应.IgG免疫球蛋白类别及亚类的特性与功能免疫球蛋白类别及亚类的特性与功能免疫球蛋白类别及亚

20、类的特性与功能免疫球蛋白类别及亚类的特性与功能IgG于出生后3个月开始合成IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%80%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NK细胞结合，发挥ADCC作用；与葡萄球菌A蛋白结合。具有抗菌、抗毒和抗病毒作用参与II、III型超敏反应.IgGIgG 分分分分 子子子子 的的的的 四四四四 种种种种 亚亚亚亚 型型型型IgG1IgG1IgG4IgG4IgG3IgG3IgG2IgG2 四种亚类的四种亚类的四种亚类的四种亚类的IgGIgGIgGIg

21、G分子在血清中的分子在血清中的分子在血清中的分子在血清中的浓度不同，所发浓度不同，所发浓度不同，所发浓度不同，所发挥的生物学特性挥的生物学特性挥的生物学特性挥的生物学特性亦不相同。亦不相同。亦不相同。亦不相同。.独特型vhvl 极多.独特型vhvl 极多 在人类，IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的Ig。IgG能选择性地与胎盘母体一侧的滋养层细胞结合，转移到滋养层细胞的吞饮泡内，并主动外排到胎儿血循环中。IgG的这种功能与IgGfc片段结构有关，如切除fc段后所剩余的fab并不能通过胎盘。IgG通过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫，对于新生儿抗感染有重要作用。.分子量最大的分子量最大的分

22、子量最大的分子量最大的 IgIgIgIg（五聚体，有五聚体，有4 4个个CHCH结构域）结构域）在个体发育过程中在个体发育过程中最早出现的抗体最早出现的抗体（胚胎发育晚期即（胚胎发育晚期即可出现）可出现）初次应答的主要抗体初次应答的主要抗体初次应答的主要抗体初次应答的主要抗体 近期感染的指标近期感染的指标近期感染的指标近期感染的指标激活补体、裂解细菌、调理吞噬等作用均比激活补体、裂解细菌、调理吞噬等作用均比IgGIgG更有更有效效不能通过血管进入组织。不能通过血管进入组织。血清血清IgMIgM是五聚体结构，膜型是五聚体结构，膜型IgMIgM（serfase IgMserfase IgM，sIg

23、MsIgM）是单体结构。是单体结构。sIgM sIgM 是是 BCRBCR。IgM.IgMIgM J J J J 链链链链IgMIgM抗抗抗抗体体体体结结结结构构构构分分分分 泌泌泌泌 型型型型 IgMIgM膜膜膜膜 型型型型 IgMIgMsIgMsIgM IgIg IgIgb b b b IgIg IgIgb b b b.C1rC1sC1qC1rC1sC1qNoactivationActivation.分泌型分泌型IgAIgA：由两个由两个IgAIgA单体与单体与J J 链和分链和分泌片结合而成二聚体结构；泌片结合而成二聚体结构；是人体外分是人体外分泌液中的主要抗体；泌液中的主要抗体；由黏膜

24、相关淋巴组由黏膜相关淋巴组织（织（MALTMALT）产生，对防御病原微生物入侵产生，对防御病原微生物入侵起重要作用，又称为局部防御性抗体。起重要作用，又称为局部防御性抗体。在在在在局部抗感染中发挥重要作用。局部抗感染中发挥重要作用。局部抗感染中发挥重要作用。局部抗感染中发挥重要作用。IgA J J链链链链分泌分泌分泌分泌链链链链 有两型：血清有两型：血清有两型：血清有两型：血清IgAIgAIgAIgA（单体）和分泌型单体）和分泌型单体）和分泌型单体）和分泌型IgAIgAIgAIgA（二聚体）二聚体）二聚体）二聚体）。.IgDIgD分分分分 子子子子 的的的的 结结结结 构构构构IgD1 1、血

25、清血清血清血清IgDIgDIgDIgD含量低。含量低。含量低。含量低。2 2 2 2、膜膜膜膜型型型型IgDIgDIgDIgD存存存存在在在在于于于于成成成成熟熟熟熟B B B B细细细细胞胞胞胞表表表表面面面面，为为为为BCRBCRBCRBCR，是是是是B B B B细细细细胞成熟的标志。胞成熟的标志。胞成熟的标志。胞成熟的标志。.IgEIgE分分分分 子子子子 的的的的 结结结结 构构构构IgE血清含量最低血清含量最低血清含量最低血清含量最低IgEIgEIgEIgE没有铰链区，有没有铰链区，有没有铰链区，有没有铰链区，有4 4 4 4个个个个CHCHCHCH结构结构结构结构域（域（域（域（

26、CH1CH1CH1CH14 4 4 4）CH2CH2CH2CH2、CH3CH3CH3CH3能够与肥能够与肥能够与肥能够与肥 大细胞和嗜大细胞和嗜大细胞和嗜大细胞和嗜碱性粒细胞表面的碱性粒细胞表面的碱性粒细胞表面的碱性粒细胞表面的IgE-FcIgE-FcIgE-FcIgE-Fc受体结受体结受体结受体结合，介导合，介导合，介导合，介导型超敏反应。与抗寄型超敏反应。与抗寄型超敏反应。与抗寄型超敏反应。与抗寄生虫感染有关。生虫感染有关。生虫感染有关。生虫感染有关。不能固定补体不能固定补体不能固定补体不能固定补体.调理吞噬调理吞噬 +6？.多克隆抗体 多个抗原决定基机体多种抗体的混合物。单克隆抗体（mo

27、noclonal antibody，mAb）为只针对某一特定的抗原决定基，纯度高的抗体单克隆抗体.由多种抗原决定簇刺激机体，相应地就产生各种各样的单克隆抗体，这些单克隆抗体混杂在一起就是多克隆抗体，机体内所产生的抗体就是多克隆抗体。除了抗原决定簇的多样性以外，同样一类抗原决定簇，也可刺激机体产生IgG、IgM、IgA、IgE和IgD等五类抗体。.单克隆抗体技术单克隆抗体技术正常淋巴细胞（如小鼠脾细胞）具有分正常淋巴细胞（如小鼠脾细胞）具有分泌抗体的能力，但不能在体外长期培养，瘤泌抗体的能力，但不能在体外长期培养，瘤细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，但细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，但不分

28、泌抗体。不分泌抗体。于是德国人科勒（于是德国人科勒（Kohler）和英国人米和英国人米尔斯坦（尔斯坦（Milstein）1975年将两种细胞杂交年将两种细胞杂交而创立了单克隆抗体技术，获而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔年诺贝尔奖。奖。.应用 临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等.基因工程抗体 自1975年khler和Milstein研制出单克隆抗体以来，抗体技术得到了广泛的应用和发展，但在生物研究和临床疾病的治疗中却遇到了一定的困难。异源性鼠抗体在人体内诱生免疫应答，产生抗小鼠抗体；人单克隆杂交瘤制备困难，生产量少，稳定性差；获得特异性类别抗体比较困难。随着对抗体

29、基因的研究和DNA分子重组技术的应用，通过基因改造获得特异性抗体成为可能。1989年Huse等首次构建了抗体基因库，从而使抗体的研究从细胞水平进入到分子水平，并推动了第3代抗体基因工程抗体技术的发展。至此，抗体的产生技术经历了三个阶段：1.经典免疫方法产生的异源多克隆抗体；2.细胞工程产生的鼠源单克隆抗体；3.基因工程产生的人源单克隆抗体。抗体产生的技术革命为抗体治疗开辟了广阔的前景。.名词解释：名词解释：名词解释：名词解释：抗体（抗体（抗体（抗体（AbAb）免疫球蛋白（免疫球蛋白（免疫球蛋白（免疫球蛋白（IgIg）IgIg超变区超变区超变区超变区IgIg可变区可变区可变区可变区 IgIg恒定

30、区恒定区恒定区恒定区FabFcFabFc 抗体分子的抗体分子的抗体分子的抗体分子的FcFc受体受体受体受体 ADCCmAbADCCmAb基因工程抗体基因工程抗体基因工程抗体基因工程抗体 二、问答题：二、问答题：二、问答题：二、问答题：1 1、试述抗体分子的分子结构、功能区和酶解片断。、试述抗体分子的分子结构、功能区和酶解片断。、试述抗体分子的分子结构、功能区和酶解片断。、试述抗体分子的分子结构、功能区和酶解片断。2 2、简述抗体的主要生物学功能。简述抗体的主要生物学功能。简述抗体的主要生物学功能。简述抗体的主要生物学功能。3 3、简述五类简述五类简述五类简述五类IgIg分子的特性及功能。分子的特性及功能。分子的特性及功能。分子的特性及功能。4 4、抗体分子的抗体分子的抗体分子的抗体分子的FcFc受体主要有哪些？各有何作用？受体主要有哪些？各有何作用？受体主要有哪些？各有何作用？受体主要有哪些？各有何作用？5.5.多克隆抗体与单克隆抗体的比较？多克隆抗体与单克隆抗体的比较？多克隆抗体与单克隆抗体的比较？多克隆抗体与单克隆抗体的比较？复习思考题：.