微生物学与免疫学课件——2免疫球蛋白

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,免疫分子,免疫球蛋白,第二章,免疫球蛋白,第一节,、免疫球蛋白的结构,第二节、,免疫球蛋白的,血清型,第三节、免疫球蛋白的生物学活性,免疫球蛋白的种类及特性,第五节,、人工制备抗体,免疫分子,免疫球蛋白,目的要求,1,、,掌握,免疫球蛋白和抗体的概念；,Ig,的基本结构、功能区及水解片段；,Ig,的生物学功能；各类,Ig,的特性。,2,、,熟悉,Ig,的,类型；单克隆抗体的概念、特性及临床应用。,3,、,了解,Ig,的,其他结构、多克隆抗体、基因工程抗体；,Ig,的血清型。,免疫分子,免疫球蛋白,前,言,一

2、、发现：,1890,年德国学者,Behring,和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素。这是在血清中发现的第一种抗体。,二、抗体的理化性质,1,、抗体是球蛋白（,Globulin,）,通过电泳证明抗体是两种球蛋白,后又经电泳分析，超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体是,球蛋白，小部分是,球蛋白。,免疫球蛋白,免疫分子,免疫球蛋白,抗体（,Antibody,Ab,),是由,B,细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合的球蛋白。,免疫球蛋白（,Immunoglobulin,Ig,),：,具有抗体活性或化学结构与抗

3、体相似的球蛋白。,概 念,因此,抗体都是,Ig,但,Ig,不一定都是抗体。,Ab,:,能与抗原结合,免疫球蛋白,异常,Ig,:,无免疫功能,(,骨髓瘤蛋白,),免疫分子,免疫球蛋白,第一节 免疫球蛋白的结构,一、,基本结构,:,1.,四肽链结构,两条相同的重链,(heavy chain,H,链,),两条相同的轻链,(light chain,L,链,),免疫分子,免疫球蛋白,重 链,两条重链各由,450-550,个氨基酸残基组成，分子量约,50-75KD,。,根据,重链,氨基酸的,组成,和,排列,不同,可将,其分为五类,:,即,、,、,、,、,链,IgM,、,IgG,、,IgA,、,IgD,、,

4、IgE,免疫分子,免疫球蛋白,两条相同的轻链各由,214,个氨基酸残基组成，分子量约,25KD,。,根据,轻链,氨基酸的,组成,和,排列,不同,可将其分为两型,:,即,、,型,(:,约为,2:1),轻 链,有两个端 氨基端,(N,端,),羧基端,(C,端,),分两个区,可变区,(variable region,V,区,),恒定区,(constant region,C,区,),免疫球蛋白的结构,免疫分子,免疫球蛋白,免疫分子,免疫球蛋白,2.,可变区和恒定区,免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸的种类和排列顺序变化较大的区域称为,可变区（,variable region,V,）,，,免疫球蛋白轻链和重链

5、中氨基酸种类和排列顺序相对稳定的区域称为,恒定区（,constant region,C,）,免疫分子,免疫球蛋白,高变区,(,hypervariable,region,HVR),可变区中一些特定位置的氨基酸显示更大的变异性故称超变区，又称互补决定区。,（,complementarity,-determining region,CDR,）,骨架区：可变区中变化较小的部分,免疫分子,免疫球蛋白,3.,免疫球蛋白的功能区,(,结构域）,免疫分子,免疫球蛋白,3.,免疫球蛋白的功能区,轻链,:,VL,，,CL,重链,:VH,，,CH1,，,CH2,，,CH3,(,IgG,、,IgA,和,IgD,),，

6、,CH4,（,IgM,和,IgE,）,分类,免疫分子,免疫球蛋白,免疫球蛋白的功能区,功能区的作用有：,V,H,+V,L,：结合抗原的部位,C,L,和,C,H,1,：遗传标志所在,C,H,2,：补体结合位点,C,H,3,：细胞表面,Fc,受体结合,IgG,的,CH2,和,IgM,的,CH3,具有补体,C1q,结合位点，可启动补体活化经典途径；,IgG,的,CH3,可结合细胞表面的,FcR,，,IgE,的,CH2,和,CH3,可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的,IgE,Fc,受体结合。,免疫分子,免疫球蛋白,4.,铰链区,铰链区,位于,CH1,与,CH2,之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易

7、被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。,铰链区,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抗原表位。,IgD,、,IgG,、,IgA,有铰链区，,IgM,和,IgE,则无。,免疫分子,免疫球蛋白,二、免疫球蛋白的其他结构,连接链,(joining chain,，,J,链,),是一条富含半胱氨酸的多肽链,由浆细胞合成。,作用,:,连接,Ig,分子形成二聚体和五聚体。,分泌片,(,secretory,piece,SP),是一种由粘膜上皮细胞合成和分泌的含糖肽链。,保护分泌型,IgA,免受蛋白酶的水解。,介导二聚体,IgA,的转运和分泌。,免疫分子,免疫球蛋白,三、免疫球蛋白的水解片段,木

8、瓜蛋白酶水解,IgG,得到两个相同的,Fab,段和一个,Fc,段。,胃蛋白酶裂解,IgG,得到一个具有双价活性的,F,(,ab),2,段和若干个小分子多肽碎片（,pFc,）,意义,:,用于研究免疫球蛋白的结构和功能,;,构建基因工程抗体。,避免超敏反应。,免疫球蛋白,CL,CL,CH1,VL,VL,VH,VH,CH2,CH3,C,端,N,端,恒定区,可变区,F,C,段,Fab,段,铰链区,补体结合,Fc,受体结合,抗原结合部位,免疫分子,免疫球蛋白,第二节 免疫球蛋白的血清型,（一）同种型：,同种型（,isotype,）,是指同一种属所有个体的,Ig,分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。同

9、种型抗原决定基存在于,Ig,C,区，表现在全部,Ig,的,类、亚类、型、亚型,分子上。,（二）同种异型：,同种异型（,allotype,）,是指同一种属不同个体间,Ig,分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。同种异型抗原决定基主要分布在,CH,和,CL,，由同一基因座的不同等位基因所编码。,（三）独特型：,独特型（,idiotype,，,Id,）,是指同一个体内，各免疫球蛋白分子可变区所具有的抗原特异性，其决定基又称为,独特位,(,idiotope,)。,免疫分子,免疫球蛋白,免疫球蛋白的血清型示意图,第三节 免疫球蛋白的生物学活性和各类,Ig,的主要特性,免疫分子,免疫球蛋白,免疫分

10、子,免疫球蛋白,一、免疫球蛋白的生物学活性,（二）,激活,补体,IgG1-3,和,IgM,与相应抗原结合后，可因构型改变而使其,CH2/CH3,功能区内的补体结合点暴露，从而激活补体经典途径。,IgG4、IgA,和,IgE,的凝聚物可激活补体旁路途径。,抗毒素,+,外毒素,中和,毒素,抗病毒抗体,+,病毒,阻止,病毒,感染细胞,分泌型,IgA,+,细菌,抑制,细菌,粘附,（一）特异性结合,抗原,(VL VH);,免疫分子,免疫球蛋白,1.,调理作用,(,IgG,),：,IgG,与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其,Fc,段与巨 噬细胞和中性粒细胞表面相应,IgG,Fc,受体结合，促进吞噬细胞对细

11、菌等颗粒抗原的吞噬，此即抗体的调理吞噬作用。,2.,抗体依赖细胞介导的细胞毒作用,(antibody-dependent cell-mediated,cytotoxicity,ADCC,),：,IgG,与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其,Fc,段与,NK,细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应,IgG,Fc,受体结合，增强,NK,细胞和触发吞噬细胞对靶细胞的杀伤作用，此即,ADCC,效应。,3.,介导,型超敏反应,(,IgE,),：,由,IgE,的,Fc,段结合肥大细胞与嗜碱粒细胞而使其成为致敏状态。,（三）结合细胞表面的,Fc,受体,免疫分子,免疫球蛋白,（四）通过,胎盘,和,粘膜,在人类

12、，,IgG,是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。,IgG,穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制，对于新生儿抗感染具有重要意义。,分泌型,IgA,可通过呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。,（五）具有,抗原性,Ig,本身也是一种抗原，可刺激产生抗,Ig,的抗体。,免疫分子,免疫球蛋白,免疫分子,免疫球蛋白,二、,五类免疫球蛋白的特性与功能,1,、,IgG,多为单体,有四个亚类,(IgG1,4);,血清中,含量最高,，,半衰期最长。,于,出生后,3,个月,开始合成,，,3,5,岁达成人水平。,唯一能通过胎盘的抗体。,能发挥重要的生物学效应：调理作用、,ADCC,、激活补体、抗菌、抗毒

13、和抗病毒作用、参与,II,、,III,型超敏反应。,免疫分子,免疫球蛋白,为五聚体，是,分子量最大,的,Ig,，,称巨球蛋白。,半衰期短，约,5,10,天,。,天然血型抗体是,IgM,。,IgM,是个体发育过程,最早,能产生的抗体，,胚胎晚期,已能合成，新生儿脐带血中若,IgM,水平升高，表示该儿曾有宫内感染。,抗原刺激后,出现最早,的抗体。,参与,II,、,III,型超敏反应,。,2,、,IgM,免疫分子,免疫球蛋白,3,、,IgA,分为血清型和分泌型两种。,血清型,IgA,多为单体，存在于血清中。,分泌型,IgA,（,SIgA,）,由,J,链连接的二聚体和分泌片组成。主要存在于初乳、唾液、

14、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道粘膜表面的分泌液中。,分泌型,IgA,的合成和主要作用,部位在粘膜，,是参与粘膜局部免疫的主要抗体。,免疫分子,免疫球蛋白,4,、,IgD,IgD,是,B,细胞的重要表面标志。,B,细胞的分化过程中首先出现,SmIgM,，,后来出现,SmIgD,，,其出现标志着,B,细胞成熟了。,免疫分子,免疫球蛋白,5,、,IgE,又称亲细胞抗体,参与,I,型超敏反应,抗寄生虫的主要抗体,CH2,和,CH3,功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力,Fc,受体结合，引起,I,型超敏反应,免疫分子,免疫球蛋白,第五节,人工制备抗体,一、,多克隆抗体,体内多个,B,细胞克隆

15、针对抗原物质上不同决定簇所产生抗体的混合物，主要存在于血清中。,多个抗原决定基,机体,多种抗体的混合物。,来源广泛，制备容易；特异性不高，难以大量制备。,免疫分子,免疫球蛋白,多克隆抗体产生示意图,带有多个表位的,抗原,针对不同表,位的特异性,B,细胞,免疫分子,免疫球蛋白,1.,概念,:,由识别,一种抗原决定簇,的,B,细胞克隆产生的,同源抗体,称单克隆抗体，是通过杂交瘤技术获得。,2.,特点：,特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低。,二、单克隆抗体（,monoclonal antibody）,免疫分子,免疫球蛋白,免疫诊断,检测激素、受体,;,治疗肿瘤、移植排斥反应及自身免疫病等。,3.,应用,:,单克隆抗体,免疫分子,免疫球蛋白,免疫分子,免疫球蛋白,三、基因工程抗体,1.,定义 在,DNA,水平对,Ig,基因进行切割、拼接或修,饰，导入受体细胞表达的抗体。,2.,举例,人,-,鼠嵌合抗体,(,chimeric,antibody,),人源化抗体,单链抗体,双特异性抗体,(,bispecific,antibody,),免疫分子,免疫球蛋白,1.,解释名词,抗体 免疫球蛋白 单克隆抗体,2.,试述免疫球蛋白的结构、功能区及其功能。,3.,简述免疫球蛋白的生物学功能。,4.,试述各类免疫球蛋白的特性及其功能。,思考题,