1、1第五章第五章 抗体抗体 （Antibody,Ab）23 抗体抗体（antibody，Ab)是是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生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，能与相应的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，发挥体液免疫功能。抗原特异性地结合，发挥体液免疫功能。Antibody(Ab):The glycoproteins（糖蛋白糖蛋白）produced by B cells which differentiate to plasma cells in the response to stimulation of antig
2、en are called Abs,they can specifically combine with the corresponding antigen.4抗体的发现及其特性抗体的发现及其特性 1890年德国学者年德国学者Behring及及其同事发现应用白喉外毒素其同事发现应用白喉外毒素免疫动物，在其血清中有一免疫动物，在其血清中有一种能中和外毒素的物质，称种能中和外毒素的物质，称为抗毒素（为抗毒素（antitoxin），），此即为在血清中发现的首例此即为在血清中发现的首例抗体（抗体（antibody）。Emil von Behring(1845-1917)5概念概念免疫球蛋白免疫球蛋白（
3、Immunoglobulin，Ig）是指具有）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。类型类型分泌型（分泌型（secreted Ig,sIg）-分泌进入体液分泌进入体液,介导体液免疫应答；介导体液免疫应答；膜膜 型（型（membrane Ig,mIg）-B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体。Therefore,all Abs are Igs,but not all Igs are Abs.67Molecular Structure of Immunoglobulin第一节第一节 免疫球蛋白的分子结构免疫球蛋白的分子结构I.8（一）重链（一）重链（H
4、）和轻链（）和轻链（L）重链（重链（heavy chain,H）：）：由由450-550个氨基酸残基组成，个氨基酸残基组成，因恒定区氨基酸的组成和排列因恒定区氨基酸的组成和排列顺序不同，顺序不同，将免疫球蛋白分为将免疫球蛋白分为五类五类。轻链（轻链（light chain,L）：）：由由214个氨基酸残基构成。分为个氨基酸残基构成。分为两型，即两型，即、型，型，一个天然一个天然Ig分子上两条轻链的型别总是相分子上两条轻链的型别总是相同的。同的。91011Subclass:According to differences of the amino acid composition and num
5、ber or position of disulfide（二硫键）（二硫键）bonds in hinge region:IgG-IgG1,IgG2,IgG3,IgG4 IgA-IgA1,IgA212（二）可变区（二）可变区（V）和恒定区（）和恒定区（C）可变区（可变区（variable region,VH、VL）靠近靠近N端端氨基酸序列变化较大氨基酸序列变化较大的区域，的区域，分别占重链和轻链的分别占重链和轻链的1/4和和1/2 恒定区（恒定区（constant region,CH、CL）靠近靠近C端端氨基酸序列相对稳定氨基酸序列相对稳定的区域，的区域，分别占重链和轻链的分别占重链和轻链的3/
6、4和和1/213 高变区高变区 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组成和排列顺序高度可变，这些区域称为这些区域称为HVR，分别用，分别用HVR1、HVR2、HVR3表示；表示；也称为也称为互补决定区互补决定区（complementarity determining region,CDR）分别用分别用CDR1CDR1、CDR2CDR2、CDR3CDR3表表示。示。VHVH和和VLVL的三个高变区共同组成的三个高变区共同组成IgIg的抗原结合部位，决定着的抗原结合部位，决定着抗体的特异性，负责识别抗抗体的特异性，负责识别抗原，进行免疫应答。原，进行免疫应答。高
7、变区之外区域的氨基酸组成高变区之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（称为骨架区（FR）1.1.可变区可变区（hypervariable region,HVR）14It is the CDRs that binds the epitopes of antigen15 C端端Ig分子结构的功能区分子结构的功能区N端端 抗原结合部位抗原结合部位 补体结合部位补体结合部位 Fc结合部位结合部位2 2、恒定区、恒定区(constant region)(constant region)不同型的不同型的IgIg其其CLCL的长度基本一致，的长度基本一致，但不同类的但
8、不同类的IgIg其其CHCH长度不同（如长度不同（如IgM,IgEIgM,IgE)。针对不同抗原针对不同抗原的人的同一类的人的同一类别的别的IgIg其其C C区相区相同同；针对同一；针对同一抗原的人的不抗原的人的不同类别的同类别的IgIg其其V V区相同。区相同。163.铰链区（铰链区（hinge region）位于位于CH1与与CH2之间，之间，富含脯氨酸，与抗原结富含脯氨酸，与抗原结合时易于吻合合时易于吻合 易使补体结合点暴露易使补体结合点暴露 对蛋白酶敏感（木瓜蛋对蛋白酶敏感（木瓜蛋白酶、胃蛋白酶）白酶、胃蛋白酶）各类各类Ig的铰链区不同的铰链区不同IgM17改变两个结合抗原改变两个结合
9、抗原的的Y形臂之间的距离形臂之间的距离1819(三）其他结构（三）其他结构（other structure)other structure)1.J链链（joining chain）富含半胱氨酸的多肽链富含半胱氨酸的多肽链稳定多聚体结构，并参与体内稳定多聚体结构，并参与体内转运转运 2.分泌片分泌片（secretory piece,SP）保护分泌型保护分泌型IgA免受环境免受环境中蛋白酶的破坏；并介导中蛋白酶的破坏；并介导IgA的转运的转运IgM分泌型分泌型IgA20二、免疫球蛋白结构域二、免疫球蛋白结构域 （immuoglobulin domain）Ig分子的每条肽链（分子的每条肽链（H、L链
10、）链）折叠成的几个由链内二硫键连折叠成的几个由链内二硫键连接的球形结构接的球形结构 VH、CH1、CH2、CH3、CH4 VL、CL 结构域的功能不同，但结构结构域的功能不同，但结构相似，均具有免疫球蛋白折叠，相似，均具有免疫球蛋白折叠，即即桶状桶状（barrel）结构结构 IgSF（免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族）21CDR1CDR2CDR32223function of each domain V region(VH,VL):antigen-binding site C region:CH2:complement-fixing site placenta-crossing site CH
11、3/CH4:cell-binding site24抗原结合片断抗原结合片断可结晶片断可结晶片断N端端C端端25沉淀反应沉淀反应凝集反应凝集反应26vBasic structure of Ab272829第二节第二节 免疫球蛋白的免疫原性免疫球蛋白的免疫原性（immunogenicity of immunoglobulin）30 Ig既可与相应的抗原发生特异性的结合，其本身既可与相应的抗原发生特异性的结合，其本身又可激发机体产生特异性免疫应答，又可激发机体产生特异性免疫应答，其结构和功其结构和功能基础是在能基础是在Ig分子中包含有多种不同的抗原表位分子中包含有多种不同的抗原表位(epitope）
12、,呈现出不同的免疫原性。呈现出不同的免疫原性。31 同种型同种型(Isotype)独特型独特型（Idiotype）同种异型同种异型（Allotype)免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型Serotype of Ig32 同种型（同种型（isotype）:-为种属型标志为种属型标志,主要存在于主要存在于Ig的的C区。区。同一种属所有个体同一种属所有个体IgIg分子共有的抗原特异性标志分子共有的抗原特异性标志33 同种异型（同种异型（allotype）:-为个体型标志，主要存在于为个体型标志，主要存在于Ig的的C区。区。同一种属不同个体间，同一类型同一种属不同个体间，同一类型IgIg中所具有的不同
13、的抗原表位中所具有的不同的抗原表位34 独特型（独特型（idiotype）:同一种属、同一个体来源的抗体分子由于其同一种属、同一个体来源的抗体分子由于其CDR区的氨基区的氨基酸序列的不同，可显示不同的免疫原性，称为独特型，酸序列的不同，可显示不同的免疫原性，称为独特型，-是每个是每个Ig分子所特有的抗原特异性标志。分子所特有的抗原特异性标志。35第三节第三节 抗体的生物学活性抗体的生物学活性Biologic Activities of Antibody36一、一、IgV区的功能区的功能 识别并特异性结合抗原识别并特异性结合抗原是Ig的主要功能，执行该功能的结构主要是Ig的V区，其中CDR在识别
14、和结合特异性抗原中起主要作用。37The functions of V region38The functions of V region39 The functions of C region二、二、IgCIgC区的功能区的功能1 1、激活补体、激活补体（Complement activation）402 2、通过与、通过与FcFc受体结合发挥多种生物效应受体结合发挥多种生物效应（Performing multiple biological effects by binding with Fc)The functions of C region41424344453、穿过胎盘和黏膜、穿过胎盘
15、和黏膜（Transportation through placenta and mucous）IgGThe functions of C region46To inhibit microbes attachment to mucosal epithelial cells(IgA)47第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能各类免疫球蛋白的特性与功能48I.IgG1 1、血清和细胞外液中含量最高、血清和细胞外液中含量最高2 2、是再次免疫应答产生的主要抗体、是再次免疫应答产生的主要抗体3 3、是机体抗感染的、是机体抗感染的“主力军主力军”4 4、IgG1IgG1、IgG2IgG2、IgG3:Ig
16、G3:可通过胎盘可通过胎盘；能激活补体、具；能激活补体、具有调理作用、有调理作用、ADCCADCCIgG1,IgG2 and IgG4IgG349 II.IgA Two types -Serum type：monomer-Secretary type（sIgA）：）：dimer，Two subclasses：IgA1，IgA2Be produced at 4 month after birthExist in almost all humorsActivate the complement by alternative pathway Mediated local immunity of mu
17、cosa J ChainSecretory Piece50.IgM1 1）分泌型为五聚体，是分子）分泌型为五聚体，是分子量最大的量最大的IgIg。n占血清免疫球蛋白总量的占血清免疫球蛋白总量的5%5%10%10%n特异性结合抗原激活补体。特异性结合抗原激活补体。2 2）单体（）单体（mIgMmIgM）是）是B B细胞抗原细胞抗原受体的主要成分受体的主要成分3 3）天然血型抗体是）天然血型抗体是IgMIgM4 4）不能通过胎盘血清中检出）不能通过胎盘血清中检出IgMIgM提示新近发生感染提示新近发生感染C4J Chain51 IV.IgD Concentration in serum is lo
18、w and sensitive to proteinase Act as the antigen receptor on B cells regulate differentiation of B cellsV.IgEConcentration in serum is lowest in normal individual,but is very high in some patientsRelated to typehypersensitivity52第四节第四节 人工制备的抗体人工制备的抗体（Artifical Antibody)53I.Polyclonal Antibody(pAb)De
19、finition:Mixture of Ab molecules against different antigenic epitopes are called polyclonal Ab.Advantage-Possess many actions-Extensive sources-Prepared easily Disadvantage:Low specificity54II.Monoclonal Antibody(mAb)Definition:All antibodies which are produced by one B cell clone and only bind to u
20、nique antigenic epitope are called monoclonal Ab.Advantage:Identical structure,high fineness,specificity and titerDisadvantage:immunogenecity,cause human anti-mouse antibody(HAMA)55单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备5657III.Genetic engineering Antibody5859Summary 60 同种型同种型 （isotype）独特型独特型(idiotype)同种异型同种异型 （allotype）S
21、erotype of Ig61Immunoglobulin Fragments:Structure/Function RelationshipsAg BindingComplement Binding SitePlacental TransferBinding to Fc ReceptorsN terminiC termini621.Function of V region Binding antigen2.Function of C region Complement fixation Opsonization,ADCC Crossing the placenta and mucosa Fu
22、nction of Immunoglobulin6364学习要求学习要求1.1.掌握免疫球蛋白的基本结构及功能掌握免疫球蛋白的基本结构及功能2.2.掌握各类免疫球蛋白的特性与功能掌握各类免疫球蛋白的特性与功能3.3.熟悉免疫球蛋白的水解片段，单克隆抗熟悉免疫球蛋白的水解片段，单克隆抗体、多克隆抗体的概念体、多克隆抗体的概念65It was proved in 1930s that antibody is-mmunoglobulin.Porter and Edelman showed in 1959 that antibody is 4-chain structured.66.Functions
23、 of IgG:-Anti-bacteria and virus,neutralize toxin-Some belong to the auto-antibodies -Combine with the Fc receptor(FcR)67 I.IgG Highest concentration in serum(75-80%of total Ig)Four subclasses:IgG1,IgG2,IgG3,IgG4.Unique Ig that can pass through placenta Half-life is longer(16-24 days)The individual
24、starts to produce IgG at 3 month after birth and reach the level of adult at 5 years old 68III.IgMHighest MW：pentamer（五聚体）（五聚体）Valences：10 valences in theoryHalf-life is shorter(45 days)The first Ig to be synthesized -Be produced during fetus -Appear in the early stage after infection -The first mIg of the B cells,act as the antigen receptors(BCR)69
