医学免疫球蛋白医学知识宣讲PPT培训课件.ppt
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1、免疫球蛋免疫球蛋白医学知白医学知识宣讲识宣讲第四章第四章 免疫球蛋白免疫球蛋白(Immunoglobulin)概述概述免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能五类免疫球蛋白的特性和功能五类免疫球蛋白的特性和功能抗体的人工制备抗体的人工制备免疫球蛋白免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)目的要求目的要求(一)掌握抗体和免疫球蛋白的概念;免疫(一)掌握抗体和免疫球蛋白的概念;免疫球蛋白的结构;免疫球蛋白的功能;各类免球蛋白的结构;免疫球蛋白的功能;各类免疫球蛋白的特性与功能。疫球蛋白的特性与功能。(二)熟悉免疫球蛋白的水解片段;
2、多克隆(二)熟悉免疫球蛋白的水解片段;多克隆抗体和单克隆抗体的概念。抗体和单克隆抗体的概念。(三)了解免疫球蛋白的异质性及抗体的制(三)了解免疫球蛋白的异质性及抗体的制备方法。备方法。Emil von Behring,1901,antitoxinsGeoreges Kohler and Cesar Milstein,1984,monoclonal antibodySusumu Tonegama,1987,structure of Ig geneGerald Edelman and Rodney Porter,1972,structure of antibodyPaul Ehrlich,1908
3、,production of antibodyNobel Prize winners与抗体有关的诺贝尔奖获得者19011901von Beringvon Bering血清治疗血清治疗19081908Ehrlich&Ehrlich&MetchnikoffMetchnikoff抗体生成、吞噬抗体生成、吞噬19721972Edelman&PoterEdelman&Poter抗体分子结构抗体分子结构19771977YalowYalow放射免疫测定放射免疫测定19841984Koler,Milstein&Koler,Milstein&JerneJerne单克隆抗体单克隆抗体19871987Tonegaw
4、aTonegawaIgIg基因结构基因结构正常人血清电泳分离图正常人血清电泳分离图Antigen概述+-2白蛋白(白蛋白(Albumin)球蛋白(球蛋白(globulin)1IgGIgAIgMIgD 抗体抗体(antibody,Ab):是是B细胞接受抗原刺激细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产后增殖分化为浆细胞所产生的主要存在于血清生的主要存在于血清等体液中的具有等体液中的具有免疫功能免疫功能的糖蛋的糖蛋白。白。基本概念基本概念:免疫球蛋白免疫球蛋白(Ig):具有抗体活性或化学具有抗体活性或化学 结构与抗体相似的球蛋白。结构与抗体相似的球蛋白。生生物物学学和和功功能能上上的的定定义义 结结构
5、构和和化化学学上上的的定定义义所有抗体都是免疫球蛋白,所有抗体都是免疫球蛋白,但免疫球蛋白不都是抗体但免疫球蛋白不都是抗体概述概述免疫球蛋白按存在形式分为免疫球蛋白按存在形式分为分泌型分泌型(Secreted Ig,SIg):分泌入体液中,介导体液免分泌入体液中,介导体液免 疫应答。疫应答。膜型膜型(Membrane Ig,MIg):构成构成B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体第一节第一节 免疫球蛋白的结免疫球蛋白的结构构一、基本结构一、基本结构四肽链结构四肽链结构 免疫球蛋白分子免疫球蛋白分子的基本结构是一的基本结构是一“Y”字型的四肽链字型的四肽链结构,由两条完全相同的结构,由两条完全相
6、同的重链重链(heavy chain,H)和两条和两条完全相同的完全相同的轻链轻链(light chain,L)以以二硫键二硫键连接而成。连接而成。每条重链和轻链分为每条重链和轻链分为氨基端和羧基端氨基端和羧基端。A four-chain unit of Ig(一)重链和轻链(一)重链和轻链1.1.重链(重链(heavy chain,H):):分子量分子量5075kD,450550个个 Aa.据据H链链C区氨基酸的不同将区氨基酸的不同将Ig分为五类,即分为五类,即 IgM,IgD,IgE,IgA,IgG 同一类免疫球蛋白又可以分亚类:如同一类免疫球蛋白又可以分亚类:如IgG1-G4、IgA1-
7、A22.2.轻链轻链(light chain,L):):分子量分子量25kD,214个个Aa.轻轻链链分分为为和和链链两两种种,据据此此可可将将IgIg分分为为和和两两型型 (type)。根根据据链链恒恒定定区区个个别别氨氨基基酸酸残残基基的的差差异异,又又可可将将分分为为1 1、2 2、3 3和和4 4四个亚型。四个亚型。(二)可变区和恒定区(二)可变区和恒定区1.1.可变区(可变区(variable region,V):):110个个Aa,位于,位于Ig 的的 N 端,占轻链的端,占轻链的 1/2 和重链的和重链的1/4或或1/5。该区的该区的Aa的组成和排列顺序有较大变异,这种变异决定了
8、抗的组成和排列顺序有较大变异,这种变异决定了抗原与抗体结合的特异性。原与抗体结合的特异性。2.2.恒定区恒定区(constant region,C):):位于位于Ig分子的分子的C端,占轻链的端,占轻链的1/2和重链的和重链的3/4或或4/5。该区的该区的Aa组成和排列在同一动物种属中比较恒定。组成和排列在同一动物种属中比较恒定。3.3.高变区高变区(hypervariable region,HVR):):重链和轻链重链和轻链V区(分别称为区(分别称为VH和和VL)各有)各有3个区域的氨基酸个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变的区域。组成和排列顺序高度可变的区域。即即Ab与与Ag特异性结合的位
9、置。特异性结合的位置。又称又称互补决定区互补决定区(complementarity determining region,CDR)。)。分别为分别为CDR1、CDR2和和CDR34.4.骨架区(骨架区(framework region,FR):):CDR以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 5040 30 2010 0 CDR1CDR2CDR3 抗 体 分 子 的 多 样
10、性 Igl 链 的 氨 基 酸 序 列酸残基的变异率相应位置上氨基对对来来自自不不同同B B细细胞胞克克隆隆的的IgIg轻轻链链氨氨基基酸酸序序列列进进行行比比较较,发发现现V V区区的的变变化化主主要要集集中中在在3 3个个分分别别由由6 61010个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成的的狭狭小小区区域域内内。这这3 3个个区区又又被称作高可变区或互补决定区(被称作高可变区或互补决定区(CDRCDR),参与抗原结合部位的组成。),参与抗原结合部位的组成。免疫球蛋白免疫球蛋白V区和区和C区结构示意图区结构示意图 免疫球蛋白重链和轻链折叠形成的环形功能区为结构域,免疫球蛋白重链和轻链折叠形成的环形功
11、能区为结构域,CDR为互补决定区,为互补决定区,FR为骨架区为骨架区(三)铰链区(三)铰链区(hinge region)位于位于CH1与与CH2之间,含有丰富的脯氨酸,因此易伸展弯曲,而且易被之间,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。木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。绞链区绞链区能改变两个能改变两个Y形臂之间的距离,有利于两臂同时结合两个不同的形臂之间的距离,有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位。抗原表位。IgD、IgG、IgA有绞链区,有绞链区,IgM和和IgE则无。则无。(四)结构域(功能区,(四)结构域(功能区,domain)轻链轻链:VL,CL重链重链:VH
12、,CH1,CH2,CH3(IgG、IgA 和和 IgD),CH4(IgM和和IgE)1.1.分类分类(四)结构域(功能区,(四)结构域(功能区,domain)2.Ig2.Ig的二级结构的二级结构“三明治三明治”状的状的“桶状桶状”结构结构u 具有免疫球蛋白折叠结构的分子统称为具有免疫球蛋白折叠结构的分子统称为免疫球蛋白超免疫球蛋白超家族(家族(immunoglobulin superfamily,IgSF)“Ig-like Domain(Ig样结构域样结构域)”Ig SuperfamilyIg Superfamily-S S-S S-CL-S S-S S-CL-S-S-S-S-S S-S S-
13、CL-S S-S S-CL-S-S-S-S-S S-S S-CL-S S-S S-CL-S-S-S-S-S S-S S-S-S-S-S-S S-S S-S S-S S-CL-S S-S S-CL-S-S-S-S-S S-S S-V-S S-S S-V-S S-S S-CL-S S-S S-CL-S-S-S-S-S S-S S-V-S S-S S-V-S S-S S-CL-S S-S S-CL-S-S-S-S-S S-S S-V-S S-S S-V-S-S-S-S-S S-S S-S-S-S-S-S S-S S-CLCL-S S-S S-S S-S S-S-S-S-S-S S-S S-CLCL-
14、S S-S S-免免 疫疫 球球 蛋蛋 白白 超超 家家 族族-S S-S S-V-S S-S S-V-S-S-S-S-C2C2-S S-S S-S S-S S-C2-S S-S S-C2-S S-S S-C2-S S-S S-C2-S S-S S-V-S S-S S-S S-S S-V-S S-S S-S S-S S-C2-S S-S S-V-S S-S S-V-S S-S S-V-S S-S S-VC2C2-S S-S S-S S-S S-C2C2-S S-S S-S S-S S-C2C2-S S-S S-S S-S S-C2-S S-S S-C2C2-S S-S S-S S-S S-C2
15、C2C2C2C2C2C2-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-S S-CD2LAF-3CD3CD4CD8VCAM-1ICAM-1ICAM-2Ig 受体受体 d e d eMHC-IMHC-II 2m免疫球蛋白免疫球蛋白 (IgM)TCRIg/IgIg分子超家族的成分子超家族的成员多数为细胞膜表员多数为细胞膜表面分子。图中显示面分子。图中显示的是的是IgIg分子超家族分子超家族的一些主要成员及的一些主要成员及其分子结构。其分子结构。(四)结构域(功能区,(四)结构域(功能区,domain)3.3.各功能区的功能各功能区的功能:(
16、1)VH和和VL 抗原结合部位;抗原结合部位;(2)CH13和和CL Ig遗传标志所在;遗传标志所在;(3)CH2(IgG)、CH3(IgM)C1q结合部位;结合部位;(4)CH2CH3(IgG)结合并通过胎盘;结合并通过胎盘;(5)CH3(IgG)FcR结合部位;结合部位;(6)CH4(IgE)FcR结合部位。结合部位。二、二、Ig的其他成分的其他成分(一)(一)J 链(链(joining chain)是一富含半胱氨酸的多肽链,由浆细胞合成,主要功能是将是一富含半胱氨酸的多肽链,由浆细胞合成,主要功能是将单体单体 Ig 分子连接为多聚体。分子连接为多聚体。IgA 二聚体和二聚体和 IgM 五
17、聚体均含五聚体均含J链;链;IgG、IgD和和IgE常为单体,无常为单体,无J链。链。(二)分泌片(二)分泌片(secretory piece,SP)为一含糖肽链,由黏膜上皮细胞合成和分泌,以非共价形为一含糖肽链,由黏膜上皮细胞合成和分泌,以非共价形式结合于式结合于IgA二聚体上,使其成为分泌型二聚体上,使其成为分泌型IgA(SIgA)。)。SP的的作用是:使作用是:使IgA分泌到黏膜表面,发挥黏膜免疫作用;可保护分泌到黏膜表面,发挥黏膜免疫作用;可保护SIgA绞链区,使其免遭蛋白水解酶降解。绞链区,使其免遭蛋白水解酶降解。三、三、Ig 的水解片段的水解片段(一)木瓜蛋白酶水解片段(一)木瓜蛋
18、白酶水解片段(图图)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶IgG2Fab+Fc(二)胃蛋白酶水解片段(二)胃蛋白酶水解片段(图图)胃蛋白酶胃蛋白酶IgGF(ab)2+pFcFabFcPapainpepsinF(ab)2pFc第二节第二节 免疫球蛋白的免疫球蛋白的异质性异质性免疫球蛋白的异质性表现在:免疫球蛋白的异质性表现在:1.不同抗原表位不同抗原表位刺激机体产生刺激机体产生不同类型的不同类型的Ig,其其识识别抗原的特异性不同别抗原的特异性不同,其重链类别和轻链型别也不同;,其重链类别和轻链型别也不同;2.不同抗原表位不同抗原表位诱导的诱导的同一类型的同一类型的Ig(如如IgG),其,其识别抗原的特异性不同识别
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