免疫球蛋白免疫学.ppt

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1、第四章 免疫球蛋白Immunoglobulin,Ig杨日荣杨日荣1内容提要内容提要v概述概述v免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构v抗体的异质性抗体的异质性v免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性v人工制备抗体人工制备抗体2概概 述述 一、概念一、概念 是血液和组织液中一类糖蛋白，是血液和组织液中一类糖蛋白，由由B B细胞接受抗原刺激刺激后增细胞接受抗原刺激刺激后增 殖分化为浆细胞所产生，是体液殖分化为浆细胞所产生，是体液 免疫的重要效应分子。免疫的重要效应分子。抗体（抗体（antibody,Abantibody,Ab）=免疫球蛋白免疫球蛋白掌握掌握3 类型类型 分泌型（分泌型（secret

2、ed Ig,sIgsecreted Ig,sIg）膜膜 型（型（membrane Ig,mIgmembrane Ig,mIg）理化性质理化性质 属球蛋白，在电泳图谱上大部分属球蛋白，在电泳图谱上大部分 抗体活性在抗体活性在 球蛋白区；球蛋白区；flash1掌握掌握45第第1 1节节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构v重重链链与与轻轻链链v可可变变区区和和恒恒定定区区v铰铰链链区区v功功能能区区v其其它它成成分分v水水解解片片段段掌握掌握以以IgG为例为例6 由两条相同的由两条相同的重链重链和两条相同和两条相同的的轻链轻链通过二硫键连接而成的通过二硫键连接而成的四肽链分子。四肽链分子。掌握掌握一

3、、基本结构一、基本结构781.1.重链与轻链重链与轻链1 1）重链（）重链（heavy chain,Hheavy chain,H链）链）约约450-550450-550氨基酸氨基酸 重链分为重链分为5 5种：种：、。其相应其相应IgIg为为IgGIgG、IgMIgM、IgAIgA、IgDIgD、IgEIgE 每类又可分为不同每类又可分为不同亚亚类类 掌握掌握91.1.重链与轻链重链与轻链 2 2）轻链轻链（light chain,Llight chain,L链）链）约约214214个氨基酸个氨基酸 轻链有两型：轻链有两型：及及 但每一但每一IgIg分子的两条轻链分子的两条轻链 总是同型的。总是

4、同型的。掌握掌握102.2.可变区和恒定区可变区和恒定区掌握掌握11 恒定区恒定区（constant region,C区)位于免疫球蛋白分子的位于免疫球蛋白分子的C C端，占轻链端，占轻链1/21/2和重链和重链3/43/4（IgAIgA、IgDIgD）或）或4/54/5（IgMIgM、IgEIgE）。在同一种属中，）。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链同一类重链和同一类轻链C C区氨基酸区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导免疫的组成或排列比较恒定。介导免疫球蛋白多种生物学功能。球蛋白多种生物学功能。掌握掌握12 可可 变变 区区（variable region，V V区区）位于位于IgIg分

5、子分子N N端，占轻链端，占轻链1/21/2和重链和重链1/41/4或或1/51/5；不同抗体其；不同抗体其IgVIgV区氨基区氨基酸组成和排列有较大差异，并决定酸组成和排列有较大差异，并决定抗体与抗原结合的特异性；抗体与抗原结合的特异性；掌握掌握13高变区高变区（hypervariable region,HVR）在在VLVL和和VHVH中，某些局部区域的氨基中，某些局部区域的氨基酸组成更高变化程度，此为酸组成更高变化程度，此为HVRHVR。轻、。轻、重链各有重链各有3 3个个HVRHVR。14互补决定区互补决定区（complementarity-determining region,CDRc

6、omplementarity-determining region,CDR）高变区乃抗体与抗原（表位）高变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为特异性结合的位置，此为CDRCDR。高变区高变区=互补决定区互补决定区15骨架区骨架区（framework region,FR）V V区中非区中非HVRHVR部位的氨基酸组成和部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为排列相对保守，此为FRFR。VHVH和和VLVL各有各有4 4个个FRFR。16恒定区恒定区可变区可变区高变区高变区骨架区骨架区17高变区形状特异性高变区形状特异性1819v位位于于CH1CH1和和CH2CH2之之间间，含含丰丰富富的的脯

7、脯氨氨酸酸，易易伸伸展展弯弯曲曲，有有利利于于免免疫疫球球蛋蛋白白V V区区与与抗抗原原互互补补性性结结合；有利于暴露补体结合位点；合；有利于暴露补体结合位点；3.铰铰 链链 区区2021Flash 2224.4.免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的功能区(结构域结构域)vVHVH和和VLVL：与抗原特异性结合的部位；：与抗原特异性结合的部位；vCLCL和和CH1CH1：某些同种异型（：某些同种异型（allotypeallotype）遗传标记；）遗传标记；vIgGIgG的的CH2CH2、IgMIgM的的CH3CH3：补体补体C1qC1q结合点结合点 激活补体经典途径；激活补体经典途径；vIgGIgG

8、的的CH3CH3：结合单核结合单核/巨噬细胞表面巨噬细胞表面FcR FcR 不同生物学效应不同生物学效应23结合抗原结合抗原遗传标记遗传标记结合补体结合补体结合细胞结合细胞功能区或结构域功能区或结构域2425结构域的二级结结构域的二级结构是构是“三明治三明治”Flash 326免疫球蛋白超家族（免疫球蛋白超家族（IgSFIgSF）27v其它成分其它成分 J J链链（joining chain）(IgA、IgM才有)分泌片分泌片（secretory piece,sp）(IgA、相关)v水解片段水解片段v功能区功能区28293031第第2节节 抗体的异质性抗体的异质性v抗体在结构和功能上差异的总和

9、。抗体在结构和功能上差异的总和。3233一、免疫球蛋白的分类一、免疫球蛋白的分类v类类（class）：根据：根据CHCH不同不同 IgG IgM IgA IgD IgEv 亚类：亚类：vIgG1-G4IgG1-G4；IgA1-A2 IgA1-A2；IgM1-M2 IgM1-M2。34v型型（type）：根据根据CLCL不同分为两个型：不同分为两个型：型和型和 型型v亚型亚型：型有亚型型有亚型35二、抗体的多样性二、抗体的多样性36免疫球蛋白既可与抗原特异性结免疫球蛋白既可与抗原特异性结合，本身又可作为抗原，激发机合，本身又可作为抗原，激发机体特异性免疫应答。体特异性免疫应答。三、内源性因素所致

10、抗体异质性三、内源性因素所致抗体异质性 免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型37免疫球蛋白的双重身份免疫球蛋白的双重身份38免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型v同种型同种型v同种异型同种异型v独特型独特型39v同种型（同种型（isotypeisotype）指同一种属所有个体的指同一种属所有个体的IgIg分子共有的分子共有的抗原特异性标志，位于抗原特异性标志，位于Ig CIg C区。区。为为种属标志种属标志（颜色不一样）（颜色不一样）40v同种异型（同种异型（allotypeallotype）指指同同一一种种属属不不同同个个体体间间IgIg分分子子所所具具有有的的不不同同的的抗抗原原特特异异性

11、标志。为性标志。为个体标志个体标志（花纹不一样）（花纹不一样）41v独特型（独特型（idiotypeidiotype）指指每每个个IgIg分分子子所所特特有有的的抗抗原原特特异异性性标标志志，其其决决定定簇簇又又称称为独特位，主要存在于为独特位，主要存在于V V区。区。4243第第3节节 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性u免疫球蛋白的主要功能免疫球蛋白的主要功能u各类免疫球蛋白的特性和功能各类免疫球蛋白的特性和功能44一、免疫球蛋白的主要功能一、免疫球蛋白的主要功能v免疫球蛋白免疫球蛋白V区的功能区的功能v免疫球蛋白免疫球蛋白C区的功能区的功能451.免疫球蛋白V区的功能v特异性识

12、别结合抗原特异性识别结合抗原v中和毒素中和毒素v阻断病原体入侵阻断病原体入侵4647中和毒素中和毒素48阻止病毒入侵阻止病毒入侵49阻止细菌入侵阻止细菌入侵Flash 450 1）、激活补体激活补体 IgM、IgG13 激活补体经典途径激活补体经典途径 凝聚的凝聚的IgAIgA或或IgG4 IgG4 激活补体旁路途径激活补体旁路途径2.免疫球蛋白免疫球蛋白C区的功能区的功能51Flash 552 与细胞表面与细胞表面FcRFcR结合结合 调理作用调理作用（opsonization)；IgFcIgFc段与吞噬细胞表面段与吞噬细胞表面FcRFcR结合结合促吞噬；促吞噬；抗体依赖的细胞介导的细胞毒作

13、用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)介导介导I I型超敏反应型超敏反应2）细胞亲嗜性）细胞亲嗜性53Flash 654抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用Flash 755与细胞与细胞表面表面Fc受体结受体结合合56与细胞表面与细胞表面Fc受体结合受体结合5758二、各二、各类类免疫球蛋白的特性和功能免疫球蛋白的特性和功能vIgGvIgMvIgAvIgDvIgE5960IgGIgG的特性和功能的特性和功能v血血清清中中的的主主要要抗抗体体成成分分（80%80%）；半半寿寿期长（期长

14、（20-2320-23天）；天）；v多多数数抗抗菌菌、抗抗病病毒毒、抗抗毒毒素素抗抗体体均均属属IgGIgG类类v具有调理作用、具有调理作用、ADCCADCC作用等；作用等；v具具 有有 活活 化化 补补 体体 经经 典典 途途 径径 的的 能能 力力（IgG3IgG1IgG2IgG3IgG1IgG2）；）；61v出出生生后后3 3个个月月开开始始合合成成，3-53-5岁岁接接近成人水平近成人水平v是是唯唯一一能能通通过过胎胎盘盘的的IgIg，发发挥挥自自然然被动免疫功能；被动免疫功能；v参参与与型型、型型超超敏敏反反应应，某某些些自身免疫病的抗体也属自身免疫病的抗体也属IgGIgGv再次免疫

15、应答的主要抗体再次免疫应答的主要抗体Flash 862IgMIgM的特性和功能的特性和功能v为为五五聚聚体体，分分子子量量最最大大，称称为为巨巨球球蛋白（蛋白（macroglobulinmacroglobulin）；）；v个个体体发发育育中中最最先先出出现现的的IgIg，胚胚胎胎晚晚期期即即能能产产生生，脐脐带带血血IgMIgM增增高高提提示示宫宫内内感感染染（如如风风疹疹病病毒毒、巨巨细细胞胞病病毒毒感感染等）；染等）；63v抗抗原原初初次次刺刺激激机机体体时时，是是体体内内最最先先产产生的生的IgIg；血清；血清IgMIgM升高说明有近期感染；升高说明有近期感染；v有有强强大大激激活活补补

16、体体能能力力和和调调理理作作用用，在在机体早期免疫防御中具有重要作用；机体早期免疫防御中具有重要作用；v天然血型抗体是天然血型抗体是IgMIgM；v未未成成熟熟B B细细胞胞仅仅表表达达mIgMmIgM，记记忆忆B B细细胞胞mIgMmIgM消失。消失。646566IgAIgA的特性和功能的特性和功能v分分为为单单体体的的血血清清型型和和二二聚聚体体的的分分泌型泌型IgAIgA（SIgASIgA ）；）；67v分分泌泌型型IgA IgA 主主要要由由粘粘膜膜相相关关淋淋巴巴组组织织产产生生，存存在在于于唾唾液液、泪泪液液、乳乳汁汁及及呼呼吸吸道道、消消化化道道、泌泌尿尿道道的的分分泌泌液液中中

17、和和粘粘膜膜表表面面，是是机机体体粘粘膜膜局局部部抗感染免疫的重要因素。抗感染免疫的重要因素。v初初乳乳中中的的sIgAsIgA可可对对婴婴幼幼儿儿发发挥挥自自然被动免疫作用然被动免疫作用68IgDIgD的特性和功能的特性和功能v血清中含量低，其生物学作用尚血清中含量低，其生物学作用尚不清楚不清楚vmIgDmIgD可作为可作为B B细胞分化成熟标记，细胞分化成熟标记，成熟成熟B B细胞同时表达细胞同时表达mIgMmIgM和和mIgDmIgDmIgMmIgMmIgD成熟成熟B细胞细胞活化活化B细胞细胞未成熟未成熟B细胞细胞69IgEIgE的特性和功能的特性和功能v是血清中含量最低的是血清中含量最

18、低的IgIg；v与抗寄生虫免疫有关与抗寄生虫免疫有关v属属嗜嗜细细胞胞抗抗体体，可可与与肥肥大大细细胞胞、嗜嗜碱碱性性粒粒细细胞胞表表面面FcRFcR结结合合，介介导导I I型型超敏反应。超敏反应。Flash 970初次接触初次接触花粉花粉B细胞产生细胞产生特异性特异性IgEIgE结合于肥大结合于肥大细胞的细胞的FcR再次接触再次接触花粉花粉脱颗粒脱颗粒花粉症花粉症71五、人工制备抗体五、人工制备抗体v多克隆抗体多克隆抗体v单克隆抗体单克隆抗体v基因工程抗体基因工程抗体72多克隆抗体多克隆抗体（polyclonal antibodypolyclonal antibody）用含多种抗原决定簇的抗

19、原物质免疫用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个动物，刺激多个B B细胞克隆所获得的细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。此为多克隆抗体。来源广泛，制备容易；特异性不高。来源广泛，制备容易；特异性不高。73单克隆单克隆B细胞应答细胞应答多克隆多克隆B细胞应答细胞应答抗原抗原抗原抗原74带有多个表位带有多个表位抗原抗原针对不同表位针对不同表位的的B细胞细胞克隆增殖克隆增殖多种抗体的混合物多种抗体的混合物（多克隆抗体）（多克隆抗体）刺激小鼠刺激小鼠75单克隆抗体单克隆抗体monoclonal antibody,mAbmonoclon

20、al antibody,mAbv由一个识别一种抗原表位的由一个识别一种抗原表位的B B细胞细胞克隆产生的同源抗体克隆产生的同源抗体v纯度高、特异性强、可大量生产。纯度高、特异性强、可大量生产。7677为什么为什么HAT培养基里面只剩下杂交瘤培养基里面只剩下杂交瘤细胞？细胞？v正常浆细胞在体外培养难，寿命短。正常浆细胞在体外培养难，寿命短。v骨髓瘤细胞在体外培养容易且永生，骨髓瘤细胞在体外培养容易且永生，为什么在为什么在HAT培养基里会死亡？培养基里会死亡？78单克隆抗体技术基本原理单克隆抗体技术基本原理v哺乳类动物的细胞合成哺乳类动物的细胞合成DNA有两条途有两条途径：径：从头从头 磷酸核糖焦

21、磷酸磷酸核糖焦磷酸 尿嘧啶尿嘧啶 补救补救次黄嘌呤磷酸核糖转化酶次黄嘌呤磷酸核糖转化酶 次黄嘌呤次黄嘌呤 胸腺嘧啶胸腺嘧啶氨基蝶呤氨基蝶呤79v浆细胞在体外难生存浆细胞在体外难生存vHAT培养基里加入了氨基蝶呤，所培养基里加入了氨基蝶呤，所以骨髓瘤细胞以骨髓瘤细胞不不能用能用从头从头合成途径合成途径v同时骨髓瘤细胞自己没有次黄嘌呤同时骨髓瘤细胞自己没有次黄嘌呤磷酸核糖转化酶，磷酸核糖转化酶，不不能用能用补救补救合成合成途径途径单克隆抗体技术基本原理单克隆抗体技术基本原理所以所以HAT中骨髓瘤细胞死亡中骨髓瘤细胞死亡80为什么杂交瘤细胞能生存？为什么杂交瘤细胞能生存？v杂交瘤细胞能从浆细胞里面获

22、得次杂交瘤细胞能从浆细胞里面获得次黄嘌呤磷酸核糖转化酶，所以可以黄嘌呤磷酸核糖转化酶，所以可以通过补救途径合成通过补救途径合成DNAv杂交瘤细胞存活。杂交瘤细胞存活。81基因工程抗体基因工程抗体v又称重组抗体又称重组抗体 借助借助DNADNA重组技术和蛋白质工程技重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对术，按人们的意愿在基因水平上对IgIg进行切割、拼接或修筛，重新组进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子装成为新型抗体分子8283思考题思考题v简述免疫球蛋白的结构简述免疫球蛋白的结构v简述免疫球蛋白的功能简述免疫球蛋白的功能v各类免疫球蛋白的生物学特性及功能各类免疫球蛋白的生物学特性及功能84