(免疫学教学课件)抗体与免疫球蛋白.ppt

1、B B细胞在抗原的刺激下分化为浆细细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的具有免疫功胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。能的球蛋白。免疫球蛋白免疫球蛋白（ImmunoglobulinImmunoglobulin，IgIg）是指具有抗体活）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。性或化学结构与抗体相似的球蛋白。AbAb都是都是Ig,IgAbIg,IgAb；AbAb是功能描述，是功能描述，IgIg是化学结构描述是化学结构描述存在部位：存在部位：血清、其他体液或外分泌液中。血清、其他体液或外分泌液中。将抗体介导的免疫称为将抗体介导的免疫称为体液

2、免疫体液免疫。将含有抗体的血清称为将含有抗体的血清称为抗血清抗血清或或免疫血免疫血清。清。重链由重链由440个氨基酸组成。根据重链恒定区个氨基酸组成。根据重链恒定区抗原性的不同，将重链分别为：抗原性的不同，将重链分别为：、。由它们组成的由它们组成的IgIg分别为分别为：IgGIgG、IgAIgA、IgMIgM、IgDIgD、IgEIgE。轻链由轻链由214个氨基酸。根据其结构和恒定区个氨基酸。根据其结构和恒定区抗原性可分为两型：抗原性可分为两型：、型型一、重链和轻链一、重链和轻链 1.1.重链（重链（heavy chainheavy chain，H链）链）450550个氨基酸残基，分子量约个氨

3、基酸残基，分子量约5575kD。根据根据IgIg重链抗原性的差异，重链抗原性的差异，IgIg可分为五类可分为五类即即 IgIgG、IgIgM、IgIgA、IgIgD、IgIgE，相应相应H H链为链为、及及 链。链。2.2.轻链轻链 轻链为重链的轻链为重链的1/21/2，约由，约由214214个氨基个氨基酸组成。酸组成。根据轻链的不同，分为根据轻链的不同，分为、两型。两型。正常人血清正常人血清IgIg的的:=2:1:=2:1 二、可变区和恒定区二、可变区和恒定区 1、可变区（可变区（variable region，V区）区）近近N端的端的1/2 L链和链和1/4（或（或1/5）H H链，氨基链

4、，氨基酸的组成及序列变化较大，而得名。酸的组成及序列变化较大，而得名。高变区（高变区（hypervariable region，HVR）V区内变化最为剧烈的特定部位。区内变化最为剧烈的特定部位。L链链3个，个，H链链3个。个。因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（互补，故又称互补性决定区（complementarity determing region，CDR）FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3Variability Index2550氨基酸残基氨基酸残基07510010050150高变区高变区 骨架区（骨架区（

5、framework region，FR）IgIg分子分子V区区超变区之外的部位超变区之外的部位，其氨基酸组成，其氨基酸组成及排列相对保守。及排列相对保守。VHVH、VLVL各有四个骨架区，分各有四个骨架区，分别用别用FR1FR1、FR2FR2、FR3FR3、FR4FR4表示。表示。作用：主要是作用：主要是稳定稳定CDR的空间构型，以利的空间构型，以利IgIgCDR与抗原表位精细的特异性结合。与抗原表位精细的特异性结合。2 2、恒定区、恒定区 重链和轻链的重链和轻链的C区分别区分别称为称为CH和和CL，为近，为近C端的端的1/2 L链及链及3/4（或（或4/5）H链链。不同类不同类IgIg的重链

6、的重链CH长度不一，同一种属动物中，同一类长度不一，同一种属动物中，同一类别别IgIg分子分子C区氨基酸的组成和排列顺序区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。比较恒定。3 3、绞链区（、绞链区（hinge region）位于位于CH1CH2之间。富含脯氨酸，之间。富含脯氨酸，对蛋白酶敏感，易伸展弯曲。对蛋白酶敏感，易伸展弯曲。作用：作用：.弯曲利于弯曲利于V区与不同距离的抗原表区与不同距离的抗原表位结合。位结合。.使使IgIg分子发生分子发生“T”“Y”的构型改的构型改变，暴露补体结合位点。变，暴露补体结合位点。三、免疫球蛋白的功能区三、免疫球蛋白的功能区 约由约由110个氨基酸组成。由链内二硫键

7、连接并经个氨基酸组成。由链内二硫键连接并经-片层折叠形成的具有特定功能的球形结构片层折叠形成的具有特定功能的球形结构域，称为域，称为IgIg的功能区或结构域。的功能区或结构域。（一）功能区的名称（一）功能区的名称 L链：链：VL、CL H链：链：VH、CH1、CH2、CH3、CH4 （IgIgM和和IgIgE有）有）功能区的功能功能区的功能 1.VL、VH 特异性识别和结合抗原特异性识别和结合抗原 2.CH、CL 具有同种异型遗传标记具有同种异型遗传标记 3.Ig.IgG的的CH2和和IgIgM的的CH3 具有补体具有补体C1q的的结合点；与结合点；与IgIgG通过胎盘有关。通过胎盘有关。4.

8、CH3/CH4 具有多种细胞具有多种细胞Fc受体结合的功受体结合的功 能，不同的能，不同的IgIg在结合不同的细胞时可产生不在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应。同的免疫效应。四、四、J链和分泌片链和分泌片 J链链 J链是一条多肽链，链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细富含半胱氨酸，由浆细胞合成。胞合成。分泌片分泌片 由黏膜上皮细由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，价形式结合到二聚体上，并一起被分泌到黏膜表并一起被分泌到黏膜表面。对分泌型面。对分泌型IgAIgA具有具有保护作用保护作用J链和分泌片链和分泌片 J链（链（jioning chain，J链）链

9、）由浆细胞合成。由浆细胞合成。主要作用：在主要作用：在H H链的羧基端将链的羧基端将IgIg单体单体连接成双体或多聚体，起稳定多聚体连接成双体或多聚体，起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。结构及参与体内运转的作用。分泌片（分泌片（secretory piece，SP）由粘膜上皮细胞合成。由粘膜上皮细胞合成。是分泌型是分泌型IgIgA（SIgIgA）的结构成分。）的结构成分。作用：保护作用：保护SIgIgA抵抗外分泌液中蛋白酶抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介导多聚的降解作用和介导多聚IgIgA向粘膜上皮外向粘膜上皮外主动输送的作用。主动输送的作用。五、单体、双体和聚体五、单体、双体和聚体1、

10、单体、单体 由两条重链（由两条重链（H）和两条轻链（）和两条轻链（L）组成。）组成。2、双体双体 由由J链连接的两个单体组成，如分链连接的两个单体组成，如分 泌型泌型IgIgA。3 3、五聚体、五聚体 由由J J链和二硫链和二硫键连接的五键连接的五个单个单 体，如体，如IgIgM 木瓜蛋白酶水解木瓜蛋白酶水解IgGIgG 得到两个相同的得到两个相同的FabFab段和一个段和一个FcFc段。段。胃蛋白酶裂解胃蛋白酶裂解IgG IgG 得到一个具有双价得到一个具有双价活性的活性的F F（abab）2 2段和若干个小分子多段和若干个小分子多肽碎片（肽碎片（pFcpFc）1 1、木瓜蛋白酶的水解作用、

11、木瓜蛋白酶的水解作用 二个相同的单价抗原结合片段二个相同的单价抗原结合片段（fragment of antigen-binding，Fab段段）一个可结晶片段一个可结晶片段（crystalizable fragment，Fc段段）木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶水解水解IgG意义意义 有利于生物制品的生产和纯化，避免超敏反应有利于生物制品的生产和纯化，避免超敏反应的发生。的发生。2 2、胃蛋白酶的水解作用、胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶胃蛋白酶水解水解一个与抗原双价结合的一个与抗原双价结合的F（ab）2段段小分子多肽碎片小分子多肽碎片（pFcpFc）（无生物学活性）（无生物学活性）IgG第三节第三节 免疫球蛋

12、白的血清型免疫球蛋白的血清型 将将Ig Ig 作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，根据根据IgIg的抗原特异性不同的抗原特异性不同 分为：分为：一、同种型一、同种型(isotype)(isotype)指同一种属指同一种属所有所有正常个体正常个体IgIg分子所分子所共有的共有的抗原特异抗原特异性标志，主要存在于性标志，主要存在于IgIg的的C区中，据区中，据H链链C区的不同区的不同又分为五个大类，每一类又分若干亚类；按又分为五个大类，每一类又分若干亚类；按L链的

13、不链的不同分为两型，每型又分为若干亚型。同分为两型，每型又分为若干亚型。P55P55二、同种异型二、同种异型（allotype)同一种属中不同个体所产生的同一类型同一种属中不同个体所产生的同一类型Ig,Ig,由于由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异。志）不同而表现的抗原性差异。同种异型可以为同一物种的某些个体所共有，同种异型可以为同一物种的某些个体所共有，但绝不会为同一物种的所有个体所共有。但绝不会为同一物种的所有个体所共有。三、独特型三、独特型（idiotype)独特型独特型是同一个体中不同是同一个体中不同B

14、B细胞克隆所产细胞克隆所产生的生的IgIg可变区所具有的抗原特异性标志，由可变区所具有的抗原特异性标志，由IgIg超变区特有的氨基酸序列和构型构成的抗原决超变区特有的氨基酸序列和构型构成的抗原决定基结构定基结构称为抗体的独特型。称为抗体的独特型。可变区、抗原结合部位、独特型抗原决定可变区、抗原结合部位、独特型抗原决定簇是同一物质在不同情况下的不同名字。簇是同一物质在不同情况下的不同名字。第四节第四节 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、特异性结合抗原与与AgAg的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原的空间构象完全吻合。的空间构象完全吻

15、合。与抗原结合后，可介与抗原结合后，可介导体内的多种生理和导体内的多种生理和病理效应（中和病毒、病理效应（中和病毒、中和外毒素激活补体）中和外毒素激活补体）体外可产生凝集、体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等沉淀现象用于检测等 二、二、激活补体：激活补体：当当IgIgG1 13 3和和IgIgM类抗体与抗原特异性结类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露合后，其构型发生改变，暴露IgIgG的的CH2和和IgIgM的的CH3功能域的补体结合位点，通过功能域的补体结合位点，通过补体经典途径激活补体。补体经典途径激活补体。C1rC1sC1qC1rC1sC1q三、亲细胞性（三、亲细胞性（结合细胞表

16、面的结合细胞表面的FcFc受体）受体）主要通过主要通过IgG/IgEIgG/IgE的的CH3/CH4CH3/CH4功能域与位于不同细胞上功能域与位于不同细胞上的的FcFc R/FcR/Fc R R结合，介导不同的生物学效应：结合，介导不同的生物学效应：1 1、IgIgG 调理作用：调理作用：与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的Fc R结合介导调理吞噬作用；结合介导调理吞噬作用；靶细胞上的抗原决定簇结合靶细胞上的抗原决定簇结合IgIgG的的Fab段，而抗体的段，而抗体的Fc段与段与NK细胞上的细胞上的Fc R结合，发挥抗体依赖性细胞介导结合，发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒

17、作用（的细胞毒作用（Ab dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）；）；IgGIgG是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的胎盘滋养层细胞表面的FcFc R R进行的。进行的。调理作用调理作用、ADCCADCC作用作用、2 2、IgIgA 调理吞噬调理吞噬3 3、IgE IgE 与肥大和嗜碱性粒细胞上的与肥大和嗜碱性粒细胞上的Fc R结合介导结合介导I I型超型超敏反应；敏反应；介导介导I I型超敏反应型超敏反应四、结合四、结合A蛋白和蛋白和G蛋白蛋白 调理作用调理作用BACKBACKA

18、DCC作用BACK 型超敏反应型超敏反应第五节第五节 五类免疫球蛋白的生物学活性五类免疫球蛋白的生物学活性 合成：外周免疫器官的合成：外周免疫器官的B B细胞合成细胞合成 IgGIgG于出生后于出生后3 3个月开始合成个月开始合成 IgGIgG多为单体，半衰期约为多为单体，半衰期约为2323天，占血清免疫天，占血清免疫球蛋白总量的球蛋白总量的75%75%80%80%。IgG1IgG1、IgG2IgG2和和IgG3IgG3的的CH2CH2能通过经典途径激活能通过经典途径激活补体补体一、一、IgG亚类：人有亚类：人有4 4个亚类个亚类 IgGIgG是唯一能通过胎盘的抗体是唯一能通过胎盘的抗体 通过

19、通过FcFc段与吞噬细胞表面段与吞噬细胞表面FcRFcR结合，发挥调结合，发挥调理作用；与理作用；与NKNK细胞结合，发挥细胞结合，发挥ADCCADCC作用；作用；与葡萄球菌与葡萄球菌A A蛋白结合。蛋白结合。具有抗菌、抗毒素和抗病毒作用具有抗菌、抗毒素和抗病毒作用 参与参与IIII、IIIIII型超敏反应型超敏反应 分为血清型和分泌型两种。分为血清型和分泌型两种。血清型血清型IgAIgA主要由肠系膜固有层中的浆细胞产生，主要由肠系膜固有层中的浆细胞产生，为单体。而分泌型为单体。而分泌型IgAIgA（sIgAsIgA）是由呼吸道、消）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，化道

20、、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。哺乳期产妇乳腺组织，为双体、三体或多体。哺乳期产妇乳腺组织，含有大量含有大量IgAIgA产生细胞，这些细胞主要来自胃肠产生细胞，这些细胞主要来自胃肠道。道。sIgAsIgA主要存在于初乳、唾液、泪液、以及呼吸主要存在于初乳、唾液、泪液、以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。二、二、IgAIgA 亚类：亚类：IgIgA1 1和和 IgIgA2 2，IgIgA1 1主要存在于血清中，主要存在于血清中，IgIgA2 2主要存在于外分泌液中。主要存在于外分泌液中。半衰期：半衰期：6 6天，婴

21、儿出生后天，婴儿出生后4-64-6个月开始合成，个月开始合成，4-4-1212岁达成人水平。岁达成人水平。以初乳形式传递给婴儿。以初乳形式传递给婴儿。不能固定补体，可调理吞噬、介导不能固定补体，可调理吞噬、介导ADCCADCC、肠道解、肠道解毒等。毒等。为五聚体，是分子量为五聚体，是分子量最大的最大的IgIg，称巨球蛋，称巨球蛋白。（无铰链区）白。（无铰链区）IgMIgM激活补体、结合抗激活补体、结合抗原、免疫调理作用比原、免疫调理作用比IgGIgG强。强。天然血型抗体是天然血型抗体是IgMIgM。三、三、IgMIgM IgMIgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合是个体发育中最早产生

22、的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若成，新生儿脐带血中若IgIgM水平升高，提示胎儿曾水平升高，提示胎儿曾有宫内感染有宫内感染 IgMIgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，仅是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，仅5.15.1天天,故检测故检测IgIgM水平可用于传染病的早期诊断。水平可用于传染病的早期诊断。亚类亚类:Ig:IgM1 Ig1 IgM2.2.mIgmIgM是是B B细胞抗原受体（细胞抗原受体（BCR）的主要成分）的主要成分 也可参与也可参与II、III型超敏反应型超敏反应 IgIgD是是B细胞的重要表面标志细胞的重要表面标志 B细胞的分化过程中首先出现细胞的分化过程中

23、首先出现SmIgIgM，后来，后来出现出现SmIgIgD，他的出现标志着，他的出现标志着B B细胞成熟了。细胞成熟了。膜结合型膜结合型IgIgD和和IgIgM构成构成BCR，血清含量很低约血清含量很低约20-5020-50g/ml,半衰期半衰期3 3天天 单体结构，铰链区异常长，易被蛋白酶水解。单体结构，铰链区异常长，易被蛋白酶水解。四四、IgD 又称亲细胞抗体。又称亲细胞抗体。CH2CH2和和CH3CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力细胞上的高亲和力FcFc受体结合，引起受体结合，引起I I型型超敏反应超敏反应五、五、IgEC4 个体发育中合成较晚，

24、由鼻咽部、扁桃体、呼吸个体发育中合成较晚，由鼻咽部、扁桃体、呼吸道、胃肠道粘膜固有层浆细胞合成。道、胃肠道粘膜固有层浆细胞合成。单体，有单体，有CH4CH4，即，即H H链有链有4 4个功能区。个功能区。不能固定补体不能固定补体第六节第六节 IgIg的超家族的超家族概念：和概念：和IgIg结构相似的蛋白质分子。如结构相似的蛋白质分子。如MHCMHC、TCRTCR等。等。第七节第七节 IgIg的生物合成和抗体的多样性的生物合成和抗体的多样性一、一、B细胞的成熟和抗体形成：成熟细胞的成熟和抗体形成：成熟B细胞表达细胞表达SmIgIgD和和SmIgIgM两类，构成两类，构成BCR，但它们的，但它们的

25、V区相同。区相同。二、二、IgIg的基因和抗体形成的基因和抗体形成三、三、IgIg的等位基因排除现象的等位基因排除现象四、抗体多样性的遗传学基础四、抗体多样性的遗传学基础NoImageNoImage一、免疫球蛋白的基因和抗体形成一、免疫球蛋白的基因和抗体形成 任一任一B细胞内都有细胞内都有3组基因库，组基因库，、（L链链）和一组和一组H链基因库，每链基因库，每个基因库中有许多个基因库中有许多V和和C基因。基因。Ch:2 22 14 1、免疫球蛋白的基因结构的实验证据、免疫球蛋白的基因结构的实验证据 2、L链的基因结构链的基因结构（1）链的基因结构：链的基因结构：L L、V、J和和 C（2）链链

26、的基因结构：的基因结构：L L、V、J和和C 3、H链的基因结构：链的基因结构：L L、VH、JH、DH和和 CH（一）（一）Ig Ig V区的基因结构区的基因结构1、L链链V区的基因区的基因 链的基因先重排，如果链的基因先重排，如果链的基因重排无效，链的基因重排无效，即发生即发生链链的基因重排。的基因重排。人的人的V100V100个、个、J 5J 5个。个。2 2、H链链V区的基因区的基因 人的人的H链链V区的基因：区的基因：VH 100个、个、DH 1020个、个、JH 9个。个。VH编码编码CDR1和和CDR2 D基因基因 N区：区：D基因编码基因编码CDR3的大部分氨基酸残基。在的大部

27、分氨基酸残基。在D基因的任一侧都会通过非模板指导的机制插入附加的核苷基因的任一侧都会通过非模板指导的机制插入附加的核苷酸。酸。J基因基因 编码剩下的编码剩下的CDR3和第四骨架区。和第四骨架区。（二）（二）IgIg恒定区的基因：恒定区的基因：CL和和CH CH决定了决定了IgIg类和亚类类和亚类CH 基因重排基因重排 V 基因不变，基因不变，CH基因发生不同的重排，即基因发生不同的重排，即出现不同的类和亚类。类型转换是出现不同的类和亚类。类型转换是DNA缺失缺失的结果。的结果。初级初级mRNA的加工引起类型转换。对初级的加工引起类型转换。对初级mRNA选择性的剪切产生不同成熟的选择性的剪切产生

28、不同成熟的mRNA。细胞因子及环境影响：受辅助细胞因子及环境影响：受辅助T分泌的细胞分泌的细胞因子的影响。因子的影响。（三）膜（三）膜Ig Ig H链基因链基因 与分泌型的差异是与分泌型的差异是C端的不同。多了一段疏水氨基端的不同。多了一段疏水氨基酸残基区和胞浆区。酸残基区和胞浆区。三、免疫球蛋白的等位基因排除现象三、免疫球蛋白的等位基因排除现象 对于一个特定的对于一个特定的B B细胞，其两个同源染色体细胞，其两个同源染色体上编码重链或轻链的两个等位基因，仅其上编码重链或轻链的两个等位基因，仅其中之一得到表达，称此为等位基因排除现中之一得到表达，称此为等位基因排除现象。象。V V区基因总是区基

29、因总是H H 重排顺序重排顺序 抗体基因的表达特点：抗体基因的表达特点：1 1、等位基因排斥：、等位基因排斥：是指一条染色体上是指一条染色体上IgIg重链基因的重链基因的 有效重排，抑制另一条同源染色体重有效重排，抑制另一条同源染色体重 链基因重排的现象。链基因重排的现象。2 2、轻链同型排斥、轻链同型排斥 当一个细胞中，当一个细胞中，链的基因发生链的基因发生 功能性重排后，功能性重排后，链的基因重排就被阻断的链的基因重排就被阻断的现象。现象。3 3、重链类别转换、重链类别转换 又称同种型转换。指又称同种型转换。指B B细胞在受抗原细胞在受抗原 刺激后，首先合成刺激后，首先合成IgMIgM，然

30、后转为合成，然后转为合成 IgGIgG、IgAIgA和和IgEIgE等的现象。等的现象。四、抗体多样性的遗传学基础四、抗体多样性的遗传学基础1、胚系基因的多样性、胚系基因的多样性2、重排产生的多样性、重排产生的多样性3、连接产生的多样性、连接产生的多样性4、体细胞突变、体细胞突变5、H和和L链蛋白质的组合链蛋白质的组合1、胚系基因的多样性、胚系基因的多样性2、重排产生的多样性、重排产生的多样性 人人VH 100个、个、DH 1020个、个、JH 9个，个，其中有其中有功能的功能的6个个；可形成可形成1002061200种种VH功能区。功能区。V 100个、个、J5个；个；可形成可形成10051

31、500种种V功能区。功能区。V和和VH就可以组成就可以组成1200500个抗个抗原结合部位。原结合部位。3、连接产生的多样性、连接产生的多样性DNADNA不精确重排：看不精确重排：看P74 P74 图图3-173-17N N区分化：区分化：N N区的插入可发生移码突变区的插入可发生移码突变4、体细胞突变：主要、体细胞突变：主要IgGIgG和和IgAIgA发生，发生，IgMIgM没没有发现突变。多由有发现突变。多由TDTD抗原刺激后出现高亲抗原刺激后出现高亲和力选择。突变也可以导致抗原特异性改和力选择。突变也可以导致抗原特异性改变。变。5、H和和L链蛋白质的组合链蛋白质的组合Next Lecture:补体补体Thank you!