1、抗 体本章内本章内容：容：（一）抗体的结构（一）抗体的结构（二）抗体的多样性与免疫原性（二）抗体的多样性与免疫原性（三）抗体的功能（三）抗体的功能（四）五类抗体的生物学特性（四）五类抗体的生物学特性（五）人工制备抗体（五）人工制备抗体概述概述抗体抗体（antibodyantibody,AbAb）是是B B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种免疫球蛋种免疫球蛋白，主要存在于血清等体液中，通过与相白，主要存在于血清等体液中，通过与相应抗原发生特异性结合，发挥免疫功能应抗原发生特异性结合，发挥免疫功能。免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin
2、,immunoglobulin,IgIg）具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白的统称。的统称。概述类型类型 分泌型（分泌型（secreted secreted IgIg,sIgsIg）膜型膜型（membrane membrane IgIg,mIgmIg）理化性质理化性质 属属球蛋白，在电泳图谱上大部分抗体活性在球蛋白，在电泳图谱上大部分抗体活性在 球蛋球蛋白（白（IgGIgG），），具有异质性。具有异质性。一、一、IgIg的结构的结构重链与轻链重链与轻链可变区和恒定区可变区和恒定区铰链区铰链区功能区功能区其他成分其他成分水解片段水解片段*基本结构基本
3、结构(basic structure)(basic structure)由由两条相同的重链两条相同的重链和两和两条相同的轻链通条相同的轻链通过过 二二硫键连接而成的硫键连接而成的四肽四肽链分子。链分子。*重链与轻链重链与轻链 重重链（链（heavy chain,Hheavy chain,H链）链）约约450-550450-550氨基酸氨基酸 根根据重链恒定区抗原特异性据重链恒定区抗原特异性不同，可将重链分不同，可将重链分为为:、五五类类。由由相应相应类别重链组成的类别重链组成的IgIg分别称分别称为：为：IgGIgG、IgMIgM、IgAIgA、IgDIgD、IgEIgE。轻轻链（链（ligh
4、t chain,Llight chain,L链）链）约约214214个个氨基酸氨基酸 根根据轻链恒定区抗原特异性据轻链恒定区抗原特异性不不同，同，分分为为 和和 两型。两型。在在不同种属的动物不同种属的动物 与与 链的比链的比例例不同：（不同：（人为人为2 2：1 1；小鼠为；小鼠为2020：1 1）可变区和恒定可变区和恒定区区 1 1.可变区可变区（variable regionvariable region，V V区）区）位位于于IgIg分子分子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区区氨基酸组成和排列有较大差异，
5、并决定抗体与抗原结合的特异氨基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性。2.2.恒定区恒定区（constant region,C区区)位于位于Ig 分子分子C C端，占轻链端，占轻链1/21/2和重链和重链3/43/4（IgA、IgD）或）或4/5 4/5 （IgM、IgE）。在同一种属中，同一类重链和同一型轻链）。在同一种属中，同一类重链和同一型轻链C C区氨区氨基酸组基酸组 成或排列较成或排列较恒定。恒定。可变区可变区 高高变变区区（hypervariable region,HVR）在在VL和和VH中，某些特定位置氨基中，某些特定位置氨基酸残基排列顺序高度可变，此为酸残基排列
6、顺序高度可变，此为HVR。轻、重链各有。轻、重链各有3 3个个HVR。又又称称互补决互补决定区定区（complementarity-determining region,CDR）CDR是抗体与抗原结合的位置，决定着抗是抗体与抗原结合的位置，决定着抗体的特异性，负责识别和结合抗原，从而体的特异性，负责识别和结合抗原，从而发挥免疫效应。发挥免疫效应。Antigen-binding Can Take Many Forms Best Antigen-binding Can Take Many Forms Best MethodMethod 骨架区骨架区（framework region,FR）V区中非
7、区中非HVR部位的氨基酸组成部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为和排列相对保守，此为FR。VH和和VL各有各有4 4个个FR。可变区可变区 其主要作用是稳定其主要作用是稳定CDR的空间构型，的空间构型，以利以利CDR与抗原决定基精细的特异与抗原决定基精细的特异结合。结合。绞链绞链区区（hinge region）位位于于CH1和和CH2之间之间可转可转动的区，含丰富的脯氨酸，动的区，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利于易伸展弯曲，有利于Ig V区区与抗原互补性结合与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点；对蛋白有利于暴露补体结合位点；对蛋白酶敏感酶敏感；五类五类Ig的铰链区各不相同，的铰链区各不相
8、同，IgD,IgG3 铰链区较长，铰链区较长，IgM、IgE无铰链区。无铰链区。Flexibility of immunoglobulinsUNIVERSITAS AMOIENSISGAO FENGGUANG免疫球蛋白的结构域免疫球蛋白的结构域/功能区功能区*IgIg的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由球形结构约由110110个氨基酸组成，具有一定的生理功能，故称为个氨基酸组成，具有一定的生理功能，故称为功能区功能区（domaindomain）。*V VH H和和V VL L 与抗原特异性结合的部位与抗
9、原特异性结合的部位*C CL L和和C CH H1 1 某些同种异型（某些同种异型（allotypeallotype）遗传标记）遗传标记*IgGIgG的的C CH H2 2、IgMIgM的的C CH H3 3 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*IgGIgG的的C CH H3 3 结合单核结合单核/巨噬细胞表面巨噬细胞表面FcRFcR,介导不同生物学效应介导不同生物学效应 抗体的辅助成分抗体的辅助成分 J J链（链（joining chainjoining chain）v由由124124个个氨基酸组成，富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，主要氨基酸组成，富含半胱氨酸的酸性
10、糖蛋白，主要由浆细胞组成。由浆细胞组成。v将单体将单体AbAb分子连接为二聚体或多聚体。分子连接为二聚体或多聚体。抗体的辅助成分抗体的辅助成分 分分泌片泌片（secretory piece,sp）（）（sIgA）分泌型分泌型IgAIgA分子上的辅助成分，由黏膜上皮细胞合成和分泌。分子上的辅助成分，由黏膜上皮细胞合成和分泌。具有保护具有保护sIgAsIgA的铰链免受蛋白水解酶的降解，并介导的铰链免受蛋白水解酶的降解，并介导sIgAsIgA的转运的转运 抗体分子的水解片段抗体分子的水解片段 二、抗体的多样性与免疫原性二、抗体的多样性与免疫原性不同抗原表位刺激所产生的不同抗体分子，其识别不同抗原表位
11、刺激所产生的不同抗体分子，其识别抗原的特异性各异（抗原的特异性各异（V V区不同）区不同）免疫球蛋白具有异质性免疫球蛋白具有异质性同一抗原表位诱生的不同类型抗体，其识别抗原的同一抗原表位诱生的不同类型抗体，其识别抗原的特异性不相同（特异性不相同（C C区不同）区不同）免疫球蛋白属蛋白质，也是一种抗原，其具有不同免疫球蛋白属蛋白质，也是一种抗原，其具有不同抗原特异性（独特型抗原）抗原特异性（独特型抗原）*类（类（classclass）：根据根据C CH H抗原特异性不同而分为抗原特异性不同而分为5 5类类:IgG IgM IgA IgD IgE*亚类亚类：IgG1G4；IgA1A2；IgM1M2
12、*型（型（typetype）：根据根据C CL L免疫原性不同而分为免疫原性不同而分为2 2型型：型和型和型型*亚型亚型：型有亚型型有亚型（1-4）IgIg的类型的类型IgIg的多样性的多样性多样性抗原的存在是导致多样性抗原的存在是导致IgIg异质性异质性/特异性的外源特异性的外源因素和物质基础。因素和物质基础。理论上：理论上：抗原的异质性抗原的异质性 每种抗原有多种表位每种抗原有多种表位 一种表一种表位可对应不同类型的抗体位可对应不同类型的抗体IgIg的多样性的多样性IgIg的血清型的血清型IgIg本质是球蛋白，可作为抗原激发机体产生特异性本质是球蛋白，可作为抗原激发机体产生特异性免疫应答免
13、疫应答。结构和功能基础：分子中有多种不同的抗原表位结构和功能基础：分子中有多种不同的抗原表位 免疫原性免疫原性根据表位将根据表位将IgIg分类分类 同种型，同种异型，独特型同种型，同种异型，独特型IgIg的血清型的血清型*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分子分子共有的抗原特异性标志，位于共有的抗原特异性标志，位于IgCIgC区。为种属型标志。区。为种属型标志。对异种动物具有免疫原性。对异种动物具有免疫原性。IgIg的血清型的血清型*同种异型（同种异型（allotypeallotype）指指同一种属不同个体间同一种属不同个体间IgIg
14、分子分子所具有的不同的抗原特异性标志所具有的不同的抗原特异性标志。为个体型标为个体型标志，主要存在于志，主要存在于IgIg的的C C区。区。IgIg的血清型的血清型*独特型（独特型（idiotypeidiotype）同一种属，同一个体来源的同一种属，同一个体来源的抗体分子，其免疫原性也不尽相抗体分子，其免疫原性也不尽相同，称为独特型。同，称为独特型。独特型由若干个抗原决定簇组独特型由若干个抗原决定簇组成，又成，又称为独特位称为独特位（idiotopeidiotope），主主要存在于要存在于V V区。区。是每个是每个IgIg分子特有的抗原特异分子特有的抗原特异性标性标志，其表位称为独特位。志，其
15、表位称为独特位。独特型决定基独特型决定基 IdiotypicIdiotypic Determinants Determinants IgIg HVR HVR的结构是该分子所独特具有的遗传标记结构，的结构是该分子所独特具有的遗传标记结构，从从抗体的抗原性方面考虑抗体的抗原性方面考虑，此区又称，此区又称IgIg的独特型决定基。的独特型决定基。三、抗体的功能三、抗体的功能V V区的功能区的功能*可溶性可溶性IgIg的的V V区与抗原（表位）特异性结合区与抗原（表位）特异性结合 中和作用（抗病原体或其毒素）中和作用（抗病原体或其毒素）发挥免疫效应（生理与病理发挥免疫效应（生理与病理）*跨膜跨膜IgIg
16、（BCRBCR）特异性识别、结合抗原（表位）特异性识别、结合抗原（表位）介导体液免疫应答介导体液免疫应答Neutralization By Antitoxin AntibodiesNeutralization By Antitoxin AntibodiesNeutralization By Antiviral AntibodiesNeutralization By Antiviral AntibodiesC C区的功能区的功能（1 1）激活补体）激活补体 *IgM、IgG13 激活补体经典途径 *凝聚的IgA，IgE或IgG4 激活补体旁路途径（2 2）与细胞表面）与细胞表面FcRFcR结合（
17、结合（IgGIgG，A A，E E）*调理作用（opsonnazation)IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合 促吞噬；*抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCCADCC)（NK cellNK cell）*介导I型超敏反应 (3)(3)穿过胎盘和粘膜穿过胎盘和粘膜 IgG通过胎盘；sIgA穿过粘膜C区的功能联合调理作用联合调理作用 IgGIgG类抗体与靶细胞表面抗原特异性结合，效应细胞（类抗体与靶细胞表面抗原特异性结合，效应细胞（NKNK细胞、细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）借助所表达的巨噬细胞、中性粒细胞）借助所表达的IgGIgG FcRFcR与靶细胞表面与靶细胞表面IgGIgG的的FcFc段结
18、合，从而直接杀伤靶细胞段结合，从而直接杀伤靶细胞选择性传递选择性传递穿过胎盘和黏膜穿过胎盘和黏膜穿过胎盘：胎盘母体一侧的滋养层细胞表达特异性穿过胎盘：胎盘母体一侧的滋养层细胞表达特异性IgGIgG输送蛋白（输送蛋白（FcRnFcRn）穿过黏膜：分泌型穿过黏膜：分泌型IgAIgA四、五类四、五类IgIg的特性和功能的特性和功能IgGIgMIgAIgDIgE结合价位结合价位2 22 22 24 45 5出生后出生后3 3个月开始合成个月开始合成;在血清和细胞外液中含量最高在血清和细胞外液中含量最高，分布广泛，分布广泛;能通过经典途径激活补体能通过经典途径激活补体;再次应答的主再次应答的主要抗体；唯
19、一可穿过胎盘屏障要抗体；唯一可穿过胎盘屏障IgGIgMIgA血清型血清型IgAIgA-单体；分泌型单体；分泌型IgAIgA-二聚体，有二聚体，有J J链和链和SPSP；分泌液中的主要抗体，参加黏膜局部免疫；婴儿分泌液中的主要抗体，参加黏膜局部免疫；婴儿-被动被动免疫免疫mIgDmIgD构成构成BCRBCR，是，是B B细胞分化发育成熟的标志；活化、细胞分化发育成熟的标志；活化、记忆记忆B B细胞细胞mIgDmIgD消失消失IgDIgE分子量最大分子量最大;激活补体能力强激活补体能力强;胚胎晚期已能合成胚胎晚期已能合成;是天是天然血型抗体然血型抗体;是是BCRBCR的主要成分；是机体抗感染免疫的
20、的主要成分；是机体抗感染免疫的“先头部队先头部队”；mIgMmIgM-未成熟未成熟B B细胞细胞正常人血清中含量最少；介导正常人血清中含量最少；介导I I型超敏反应；可能与型超敏反应；可能与抗寄生虫免疫相关抗寄生虫免疫相关IgGIgGIgGIgG:四个亚类（四个亚类（IgG1-4IgG1-4）出出生后生后3 3月开始合成，月开始合成，3-53-5岁近成人水平，岁近成人水平，血清血清和胞外液含量和胞外液含量最高。最高。是机体抗感染的是机体抗感染的“主力军主力军”调理作用调理作用 ADCCADCC 经典途径激活补体经典途径激活补体(IgG1,2,3(IgG1,2,3的的CH2)CH2)穿过胎盘（穿
21、过胎盘（IgG1,3,4IgG1,3,4）IIII、IIIIII型超敏反应型超敏反应IgMIgM膜型：膜型：mIgMmIgM表达于表达于B B细胞的细胞的BCRBCR分泌型：五聚体，分泌型：五聚体，分子量最大分子量最大的的IgIgo 个个体发育过程中体发育过程中最早最早合成和分泌的合成和分泌的抗体抗体o 初次体液应初次体液应答中答中最早最早出现的出现的抗体（先头部队）抗体（先头部队）o 血清中检血清中检出出IgMIgM，提示近期感染，提示近期感染o 仅仅表达表达mIgMmIgM：未成熟未成熟B B细胞细胞的标志的标志IgAIgA血清型：单体血清型：单体分泌型：分泌型：SIgASIgA，二聚体，
22、二聚体外分泌液中的主要抗体外分泌液中的主要抗体局部局部抗感染抗感染婴儿婴儿母乳中获得母乳中获得SIgASIgA，重要的被动免疫，重要的被动免疫IgD血清型：浓度很低（血清型：浓度很低（0.3%0.3%）膜结合型：膜结合型：mIgDmIgD，构成，构成BCRBCR，成熟成熟B B细胞细胞的标志的标志仅表达仅表达mIgMmIgM:未成熟未成熟B B细胞细胞同时表达同时表达mIgMmIgM和和mIgDmIgD：初始：初始B B细细胞胞（静止的成熟静止的成熟B B细胞）细胞）活化活化B B细胞或记忆细胞或记忆B B细胞细胞：mIgDmIgD消失消失 铰链区长，半衰期短铰链区长，半衰期短 IgEIgE正
23、常人血清中正常人血清中最少最少的的IgIg主要由黏膜下淋巴组织的浆细胞分泌主要由黏膜下淋巴组织的浆细胞分泌亲细胞抗体亲细胞抗体参与参与I I型超敏反应型超敏反应（肥大细胞）（肥大细胞）可能与机体抗寄生虫免疫有关可能与机体抗寄生虫免疫有关UNIVERSITAS AMOIENSISGAO FENGGUANG性质性质IgGIgGIgAIgAIgMIgMIgDIgDIgEIgE沉降系数（沉降系数（S S）7 76.6-146.6-1418-1918-197 78 8MrMr(10(104 4)1.51.51.64.471.64.479 91.851.852 2电泳位置电泳位置-1-1-11111111
24、含糖量含糖量%3 38 8121213131212轻链轻链：2 2：1 15 5：4 43 3：1 11 1：6 61 1：1 1重链重链轻链轻链10105 52 23 32 23 32 23 32 23 32 23 3重链重链10105 55.0555.0556.36.36.56.57 77.57.5抗原结合价抗原结合价2 22 210102 22 2血清含量（血清含量（mg/mlmg/ml）8-168-161.4141.4140.4-20.4-20.030.40.030.4745ng/ml745ng/ml占血清免疫球蛋占血清免疫球蛋白白%808013136 61 10.0020.002占血
25、清蛋白占血清蛋白%18185.55.51.61.6微量微量微量微量合成速度每天合成速度每天mg/kgmg/kg262627275.75.70.40.40.0020.002半寿期（半寿期（d d）23235.85.85.15.12.82.82.32.3产生顺序产生顺序2 23 31 14 45 5四、人工制备抗体四、人工制备抗体多克隆抗体多克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体基因工程抗体克隆选择学说（Clonal selection theory）Each lymphocyte bears a single type of receptor of unique specificity.1.1
26、.机体内存在随机形成的多样性免疫细胞，每一淋巴细胞表达单一机体内存在随机形成的多样性免疫细胞，每一淋巴细胞表达单一的特异性受体的特异性受体,由抗原（表位）选择特异性淋巴细胞并与之反应。由抗原（表位）选择特异性淋巴细胞并与之反应。抗原（表位）BCR/TCRClonal selection induces proliferationand increases effector cell frequency 2 2）抗原进入体内）抗原进入体内 选择表达特异性受体的免疫细胞与之反应选择表达特异性受体的免疫细胞与之反应 特异性细胞克隆扩增特异性细胞克隆扩增 形成大量后代细胞（形成大量后代细胞（clone
27、)clone)产生大量具有相同特异性的抗体产生大量具有相同特异性的抗体Antigen interaction leads to lymphocyte activation and proliferation.Daughter cells bear identical antigen specificity to the parent cell多克隆抗体多克隆抗体（polyclonal antibodypolyclonal antibody）用用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个多个B B细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混细胞克隆所获得的免
28、疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。合物），此为多克隆抗体。来来源广泛，制备容易；特异性不高，有交叉反应。源广泛，制备容易；特异性不高，有交叉反应。抗原分子含多个表位抗原针对不同表位的B细胞克隆增殖多种抗体的混合物（多克隆抗体）免疫动物单克隆抗体单克隆抗体monoclonal antibody,monoclonal antibody,mAbmAb借助小鼠借助小鼠B B细胞杂交瘤（细胞杂交瘤（hybridomahybridoma）技术，所制）技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗定抗特异性（仅针对特定抗定抗 原
29、表位）的抗体。原表位）的抗体。纯度高、特异性强、可大量生产。纯度高、特异性强、可大量生产。基因工程抗体基因工程抗体又称重组抗体又称重组抗体 借借助助DNADNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿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在基因水平上对IgIg进行切割、拼接或修筛，重新组装成为进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子新型抗体分子人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体人源化抗体人源化抗体双特异性抗体双特异性抗体全人源抗体全人源抗体小分子抗体小分子抗体课后作业课后作业1.1.试述抗体的基本结构和功能。试述抗体的基本结构和功能。2.2.试比较各类抗体分子结构和功能的异同点。试比较各类抗体分子结构和功能的异同点。3.3.试述人工制备抗体的方法及优缺点。试述人工制备抗体的方法及优缺点。
