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第四章第四章 免疫球蛋白免疫球蛋白 付小敏 免疫学教研室 0373-7375281 目的与要求目的与要求 1.掌握：免疫球蛋白和抗体的概念；免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的功能；2.熟悉：各类免疫球蛋白的特性及功能；3.了解：人工制备的抗体类型。第一节第一节 免疫球蛋白和抗体的概念免疫球蛋白和抗体的概念 抗体的发现 Emil von Behring(1845-1917)Nobel Prize winner(1901)抗体（抗体（antibodyantibody，AbAb）由B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性结合，是介导体液免疫应答的重要效应分子。血清蛋白电泳技术：1937年，Tiselius和Kabat发现，抗体活性主要位于球蛋白区，提出抗体就是球蛋白。Arne Tiselius(19021971)Elvin A.Kabat (19142000)具有抗体活性或化学结构和抗体相似的球蛋白。可分为分泌型Ig（sIg）和膜型Ig（mIg）。免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulinimmunoglobulin，IgIg）分泌型Ig（sIg）膜型Ig（mIg）抗体 BCR 第二节第二节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构 基本结构 辅助成分 水解片段 一、基本结构 两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链通过链间二硫键连接而成的四肽链结构 N端 C端（一）重链和轻链 1.重链（H链）组成：450-550氨基酸残基 分子量：50-75kD 根据CH氨基酸组成和排列顺序的不同，将其分为五类：IgG IgA IgM IgE IgD 重 链 亚类 如IgG1IgG4，IgA1和IgA2。（一）重链和轻链 1.轻链（L链）组成：214个氨基酸残基 分子量：25kD 型：轻链分为链和链，据此将其分为型和型。亚型：根据链恒定区个别氨基酸的差异，分为1-4四个亚型。轻 链（二）可变区和恒定区 1.可变区（V区）：VL VH VL VH 免疫球蛋白分子中靠近N端的约110个氨基酸序列变化较大，称为可变区（variable region，V区）V区：VH和VL VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（HVR）或互补决定区（CDR）。高变区和骨架区 在V区中，CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（FR）。（二）可变区和恒定区 2.恒定区（C区）：V区以外的部分靠近C端的氨基酸序列相对稳定，称为恒定区（constant region，C区）。CL CL CH1 CH1 CH2 CH3 C区：CH和CL CH2 CH3（三）铰链区 含有丰富的脯氨酸，易伸展、弯曲；有利于同时结合两个不同的抗原表位；易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解；IgM和IgE无铰链区。位于CH1和CH2之间。CH1 CH2（四）结构域(domain)L链：VL区、CL区；H链：4或5个结构域 IgG、IgA、IgD：VH、CH1、CH2、CH3 IgM、IgE:VH、CH1、CH2、CH3、CH4 通过通过链内二硫键折叠成的球形结构域或功能区，约由110个氨基酸组成。V区区 C区区 VL+VH(CDR)：抗原结合部位抗原结合部位 IgG CH3：与：与Fc受体受体结合的部位结合的部位(IgM CH4)CL和和CH1 区：具有同区：具有同种异型的遗传标记种异型的遗传标记 IgG CH2：补体结合点：补体结合点(IgM CH3);IgG通过胎通过胎盘的部位盘的部位 功能区的作用功能区的作用 V VL L、V VH H (CDR)(CDR)与抗原特异性结合部位 CLCL、CH1CH1 同种异型的遗传标记 IgG IgG CH2CH2 IgM IgM CH3CH3 补体C1q结合点，激活补体 IgG IgG CH2CH2 通过胎盘 IgG IgG C CH3H3 IgM IgM CH4CH4 与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、B细胞表面的FcR结合 免疫球蛋白结构域及其功能免疫球蛋白结构域及其功能 二、免疫球蛋白的辅助成分 1.J J链：链：是一条富含半胱氨酸的多肽链，将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体。IgM SIgA 2.分泌片分泌片:由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，保护SIgA，使之免遭蛋白酶的降解，并介导IgA的转运。SIgA 三、免疫球蛋白的水解片段 1.木瓜蛋白酶水解片段 在铰链区的近N端将其裂解成2个Fab和1个Fc片段，Fab能够与抗原结合；Fc能够与细胞表面的Fc受体结合，因它容易形成结晶，故称为可结晶片段。木瓜蛋白酶 2.2.胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶水解片段 在铰链区的近C端将其裂解成两个段：一个大片段F（ab）2和一些小碎片pFc，pFc分子量小，逐渐被降解，丧失免疫原性。F（ab）2片段功能与Fab段相同，具有双价，可同时结合两个抗原表位。胃蛋白酶 第三节第三节 免疫球蛋白的生物学活性免疫球蛋白的生物学活性 特异性结合抗原特异性结合抗原 激活补体激活补体 与细胞表面与细胞表面FcFc受体结合受体结合 通过胎盘通过胎盘 一、特异性结合抗原 是抗体基本功能，其中CDR区起决定性作用 抗体结合抗原表位的个数称为抗原结合价 中和毒素，阻断病原体入侵，清除病原微生物等免疫防御功能 中和毒素、中和病毒中和毒素、中和病毒 B细胞膜表面的IgM和IgD构成B细胞 的抗原识别受体（BCR）-特异性识别抗原 二、激活补体 CH2 CH3 补补 体体 结结 合合 点点 IgG IgM 1.调理作用调理作用 抗体的Fc段与细胞上的Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用.三、结合细胞表面三、结合细胞表面FcFc受体受体 2 2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（用（ADCCADCC）具有杀伤活性的细胞通过其表面表达的Fc受体识别结合于靶细胞上的抗体Fc段，从而杀伤靶细胞的作用。3.介导介导型超敏反应型超敏反应 四、通过胎盘和粘膜四、通过胎盘和粘膜 IgGIgG是是唯一唯一可通过可通过胎盘的胎盘的Ig。自然被动免疫自然被动免疫 SIgA参与粘膜免疫：阻止病原体对黏膜上皮细胞的吸附，介导黏膜局部的抗感染免疫。IgG IgM IgA IgD 第四第四 节节 各类免疫球蛋白的各类免疫球蛋白的特性特性 IgG 血清中血清中含量最高，含量最高，80%80%出生后出生后3 3个月开始合成个月开始合成，3 3-5 5岁接近成人水平岁接近成人水平 唯一能通过胎盘唯一能通过胎盘的抗体的抗体 机体机体抗感染的抗感染的“主力军主力军”高、晚、通（主力军）高、晚、通（主力军）IgM 大、早、天、（先锋）大、早、天、（先锋）分子量最大的抗体，为五聚体，抗原结合能力很强 激活补体（能力强于IgG）个体发育中最早合成的Ig 天然血型抗体 初次体液应答中最早出现的抗体 B细胞受体（BCR）的主要成分.IgA 血清型IgA（单体）和分泌型IgA（二聚体）SIgA主要存在于胃肠道和呼吸道分泌液，初乳、泪液等外分泌液中 分泌型（边防军）分泌型（边防军）阻止病原微生物对黏膜上皮细胞的黏附，是黏膜局部抗感染的抗体 自然被动免疫作用，即婴儿从母乳中获得SIgA IgD 血清Ig总量的0.2%，血清IgD的生物学功能尚不清楚 mIgD构成BCR，是B细胞分化发育成熟的标志 （B B受体）受体）IgE 血清含量最低,主要由黏膜下淋巴组织的浆细胞产生 单体，有CH4、无铰链区 I型超敏反应（过敏）（过敏）各类抗体的特性与功能各类抗体的特性与功能 IgGIgG 四个亚类，分布广、血清含量最高、唯一能通过胎盘，半衰期较长，主要的抗感染抗体，参与II、III型超敏反应 I Ig gM M 五个单体由J链连接成五聚体，最早、可诊断宫内及近期感染，天然血型抗体 IgAIgA 血清型（单体）和分泌型（双体），初乳中高浓度SIgA，参与III型超敏反应 IgDIgD 含量低、B细胞成熟标志 IgEIgE 含量最低、亲细胞、超敏反应、寄生虫免疫 第 五 节 人工制备的抗体类型 多克隆抗体多克隆抗体（polyclonal antibody，pAb）单克隆抗体单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb）基因工程抗体基因工程抗体（engineering antibody）免疫免疫球蛋球蛋白的白的结构结构 Fc段的功能段的功能 轻链轻链 Fab片段的功能片段的功能 重链重链 可变区、可变区、恒定区恒定区 免疫免疫球蛋球蛋白的白的功能功能 四条四条肽链肽链组成组成的的Y型型结构结构 不同的酶不同的酶可从不同可从不同的位置进的位置进行水解行水解 基本概念：基本概念：Ab、Ig 免免疫疫球球蛋蛋白白 小结小结