1、第二章第二章免疫球蛋白与抗体免疫球蛋白与抗体 本课要解决的一些问题本课要解决的一些问题o IgIg与与AbAb有什么区别？有什么区别？o IgIg的结构与其功能有什么联系？的结构与其功能有什么联系？o AbAb有哪些功能？有哪些功能？o 五种常见五种常见IgIg有什么区别？各自有何功能？有什么区别？各自有何功能？血清蛋白电泳扫描示意图血清蛋白电泳扫描示意图 基本概念基本概念o抗体（抗体（antibody,Abantibody,Ab）：是：是B B细胞接受抗原刺激后增殖分化为细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细浆细胞胞所产生的能与相应抗原特异性结合的所产生的能与相应抗原特异性结合的球蛋白球蛋白。n主
2、要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。疫功能。o免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulinimmunoglobulin，IgIg）：具有抗体活性或化学结构：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。与抗体相似的球蛋白。抗体抗体免疫球蛋白免疫球蛋白？n免疫球蛋白：侧重结构和化学本质免疫球蛋白：侧重结构和化学本质n抗体：强调生物学功能抗体：强调生物学功能n抗体都是免疫球蛋白抗体都是免疫球蛋白n免疫球蛋白不一定都具有抗体活性免疫球蛋白不一定都具有抗体活性主要存在于血液及组主要存在于血液及组织中，发挥各种免疫织中
3、，发挥各种免疫功能功能构成构成B B细胞表面的抗原细胞表面的抗原受体受体免疫球蛋白免疫球蛋白分泌型分泌型（secreted Igsecreted Ig，SIgSIg）膜型膜型（membrance Igmembrance Ig，mIgmIg）基本概念基本概念德国医学家德国医学家P EhrlichP Ehrlich，提出体液免疫理论和抗体提出体液免疫理论和抗体生成的侧链学说，生成的侧链学说，19081908年年获得诺贝尔医学生理学奖获得诺贝尔医学生理学奖德国细菌学家德国细菌学家E.A.BehringE.A.Behring，发，发现抗毒素，开创免疫血清疗法，现抗毒素，开创免疫血清疗法，1901190
4、1年获得诺贝尔医学生理学年获得诺贝尔医学生理学奖奖20世纪获得诺贝尔医学生理学奖的免疫学家世纪获得诺贝尔医学生理学奖的免疫学家年代年代学者姓名学者姓名国家国家获奖成就获奖成就19011901E.A.BehringE.A.Behring德国德国发现抗毒素，开创免疫血清疗法发现抗毒素，开创免疫血清疗法19081908P.EhrlichP.Ehrlich德国德国提出体液免疫理论和抗体生成的侧链学说提出体液免疫理论和抗体生成的侧链学说19601960F.M.BurnetF.M.Burnet澳大利亚澳大利亚提出抗体生成的克隆选择学说提出抗体生成的克隆选择学说19721972G.M.EdelmanG.M.
5、Edelman美国美国阐明抗体的本质阐明抗体的本质19841984N.JerneN.Jerne丹麦丹麦提出天然抗体选择学说和免疫网络学说提出天然抗体选择学说和免疫网络学说G.KohlerG.Kohler德国德国建立杂交瘤技术制备单克隆抗体建立杂交瘤技术制备单克隆抗体C.MilsteinC.Milstein阿根廷阿根廷单克隆抗体技术及免疫球蛋白基因表达的遗传调控单克隆抗体技术及免疫球蛋白基因表达的遗传调控19871987TonegawaTonegawa日本日本阐明抗体多样性的遗传基础阐明抗体多样性的遗传基础R.R.PorterR.R.Porter英国英国阐明抗体的化学结构阐明抗体的化学结构第一节
6、第一节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构o基本结构基本结构n“Y Y”字形的四肽链结构字形的四肽链结构n两条完全相同的两条完全相同的重链（重链（heavy heavy chainchain，H H）两条完全相同的两条完全相同的轻链（轻链（light chainlight chain，L L）以以二硫键二硫键连接而成连接而成重链重链轻链轻链氨基酸氨基酸残基残基450450550550210210分子量分子量505075kDa75kDa25kDa25kDa分类分类/型型、每个免疫球蛋白分子上的轻链总是同型，重链都是同类。每个免疫球蛋白分子上的轻链总是同型，重链都是同类。计算机模拟示意图计算机模拟示
7、意图免疫球蛋白的结构域免疫球蛋白的结构域 o 可变区（可变区（variable regionvariable region，V V）和恒定区（）和恒定区（constant constant regionregion，C C）免疫球蛋白的结构域免疫球蛋白的结构域o 可变区可变区n 重链和轻链重链和轻链V V区各有区各有3 3个区域的氨基酸组成和个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为排列顺序高度可变，称为高变区高变区（hypervariablehypervariable region region，HVRHVR）或或互补决互补决定区（定区（complementaritycomplementar
8、ity determining determining regionregion，CDRCDR）。n CDRCDR以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为不易变化，称为骨架区（骨架区（framework regionframework region，FRFR）。免疫球蛋白功能区结构示意图免疫球蛋白功能区结构示意图免疫球蛋白轻链免疫球蛋白轻链V V和和C C功能区结构示意图功能区结构示意图免疫球蛋白的结构域免疫球蛋白的结构域o 铰链区（富含脯氨酸）铰链区（富含脯氨酸）免疫球蛋白的结构域免疫球蛋白的结构域o 其他成分其他成分J J链（链（jioningji
9、oning chain chain）分泌片（分泌片（secretorysecretory piece,SPpiece,SP）多肽链多肽链富含半胱氨酸富含半胱氨酸含糖含糖合成细胞合成细胞浆细胞浆细胞粘膜上皮细胞粘膜上皮细胞主要功能主要功能将单体将单体IgIg分子连接为分子连接为多聚体多聚体使使IgAIgA分泌到粘膜表面发分泌到粘膜表面发挥免疫作用；保护挥免疫作用；保护SIgASIgA铰链区铰链区免疫球蛋白的免疫球蛋白的J J链和链和SPSP结构结构IgIg水解片段水解片段木瓜蛋白酶：木瓜蛋白酶：（绞链区重链间二硫键近（绞链区重链间二硫键近N N端处断裂）端处断裂）FabFab：抗原结合片段：具有
10、单价抗体：抗原结合片段：具有单价抗体活性活性FcFc：可结晶片段（低温）：结合补：可结晶片段（低温）：结合补体、固定细胞和通过胎盘等体、固定细胞和通过胎盘等胃蛋白酶：胃蛋白酶：（重链间二硫键近（重链间二硫键近C C端）端）F F（abab）2 2：多价抗体活性：多价抗体活性pFcpFc：不具生物活性：不具生物活性木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶(papain(papain)胃蛋白酶胃蛋白酶(pepsin)(pepsin)抗原结合片段抗原结合片段（fragment fragment of antigen bindingof antigen binding，FabFab）可结晶片段可结晶片段（fragment
11、 fragment crystallizablecrystallizable，FcFc）F(ab)F(ab)2 2pFcpFc轻链轻链V VH H、C CH H1 1C CH H2 2和和C CH H3 32 2个个F(abF(ab)及铰链区及铰链区小片段小片段IgIg水解片段水解片段第二节第二节 IgIg的抗原特异性的抗原特异性o 同种型同种型o 同种异型同种异型o 独特型独特型免疫球蛋白的分类免疫球蛋白的分类o 类类n 重链分五种：重链分五种：、n 对应对应IgIg分五类：分五类：IgGIgG、IgAIgA、IgMIgM、IgDIgD、IgEIgEo 亚类亚类n 根据铰链区氨基酸残基的组成
12、以及根据铰链区氨基酸残基的组成以及n 二硫键数目和位置的不同分亚类二硫键数目和位置的不同分亚类n IgG1IgG1IgG4IgG4、IgA1IgA1和和IgA2IgA2、IgM1IgM1和和IgM2IgM2o 型型n 轻链分两种：轻链分两种：和和 n 对应对应IgIg分两型：分两型：和和 o 亚型亚型n 根据轻链根据轻链C C区氨基端氨基酸排列的差异分亚型区氨基端氨基酸排列的差异分亚型人免疫球蛋白家族重链和轻链的构成人免疫球蛋白家族重链和轻链的构成1 1、同种型、同种型(isotype(isotype)：同一种属所有个体都具有的免疫球蛋白的抗同一种属所有个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性。原特
13、异性。VHCH1CH2CH3CH4VLCL由由C C区决区决定定2 2、同种异型（、同种异型（allotypeallotype)：同一种属不同个体间免疫球蛋白分子所具同一种属不同个体间免疫球蛋白分子所具有的不同的抗原特异性标志。有的不同的抗原特异性标志。VHCH1CVLCLFabFc由由C区决定，主区决定，主要反映在要反映在Ig分子分子的的CH和和CL上的上的一个或数个氨基一个或数个氨基酸的差异，又称酸的差异，又称为为遗传标志遗传标志。3 3、独特型、独特型(idiotype(idiotype,Id),Id)：同一个体内不同同一个体内不同B B细胞克隆产生的免疫球蛋白细胞克隆产生的免疫球蛋白分
14、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。由超变区决定由超变区决定第三节第三节 免疫球蛋白的生物学功能免疫球蛋白的生物学功能o 免疫球蛋白免疫球蛋白V V区的功能区的功能n 特异性识别、结合抗原，中和毒素、阻断病原入侵。特异性识别、结合抗原，中和毒素、阻断病原入侵。p 免疫球蛋白免疫球蛋白C C区的功能区的功能n 激活补体激活补体n 结合细胞表面的结合细胞表面的FcFc受体受体 调理作用（调理作用（opsonizationopsonization）抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody antibody dependent cell-media
15、ted cytotoxicitydependent cell-mediated cytotoxicity，ADCCADCC）介导介导I I型超敏反应型超敏反应n 穿过胎盘和粘膜穿过胎盘和粘膜n 调节免疫功能：调节免疫功能：IgGIgG反馈及独特型网络调节反馈及独特型网络调节免疫球蛋白功能区结构示意图免疫球蛋白功能区结构示意图起决定性作用起决定性作用C3b CR1C3b CR1促进吞噬细胞的吞噬作用促进吞噬细胞的吞噬作用调理作用调理作用免疫球蛋白通过免疫球蛋白通过FcFc段与吞噬段与吞噬细胞膜表面细胞膜表面FcFc受体结合，增加受体结合，增加吞噬细胞的吞噬能力。吞噬细胞的吞噬能力。抗体依赖性细胞
16、介导的细胞抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（毒作用（ADCCADCC）IgGIgG抗体与相应的靶细胞抗体与相应的靶细胞（病毒、肿瘤细胞）结合后，（病毒、肿瘤细胞）结合后，FcFc段与段与NKNK细胞表面的细胞表面的FcFc受体结受体结合，介导合，介导ADCCADCC效应，直接杀伤效应，直接杀伤靶细胞。靶细胞。免疫球蛋白的主要生物学功能免疫球蛋白的主要生物学功能 第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能各类免疫球蛋白的特性和功能p IgGIgGo 分子量分子量150kDa150kDao 血液中最丰富的免疫球蛋白，约占血液中最丰富的免疫球蛋白，约占8080o 半衰期最长，半衰期最长，20202323
17、天天o 抗感染的抗感染的“主力军主力军”，再次体液免疫应答产生的主要抗，再次体液免疫应答产生的主要抗体体o 唯一一种通过胎盘对发育中的胎儿以及初生婴儿提供被唯一一种通过胎盘对发育中的胎儿以及初生婴儿提供被动免疫动免疫o 分四种亚类（分四种亚类（IgG1IgG1、IgG2IgG2、IgG3IgG3、IgG4IgG4）人人IgGIgG亚类示意图亚类示意图第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能各类免疫球蛋白的特性和功能o IgMIgMn 分子量分子量900kDa900kDa，无铰链区，无铰链区n 由由B B细胞产生并在其表面表达的第一个抗体细胞产生并在其表面表达的第一个抗体n 血液中形成五聚体，血
18、液中形成五聚体，约占约占5 51010n 免疫应答时产生的第一个抗体，抗感染的免疫应答时产生的第一个抗体，抗感染的“先先头部队头部队”n 去除微生物时非常有效去除微生物时非常有效IgMIgM结构示意图结构示意图第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能各类免疫球蛋白的特性和功能o IgAIgAn 分子量分子量170kDa170kDa，在外分泌物如初乳、乳汁和唾，在外分泌物如初乳、乳汁和唾液中以液中以420kDa420kDa双体形式存在，分为血清型和分双体形式存在，分为血清型和分泌型泌型n 血清中约占血清中约占10101515n 分泌型分泌型IgAIgA含有分泌片和含有分泌片和J J链链n 防御粘
19、膜表面微生物侵入者的第一道防线，参防御粘膜表面微生物侵入者的第一道防线，参与局部粘膜免疫与局部粘膜免疫分泌型分泌型IgAIgA（sIgAsIgA）示意图）示意图sIgAsIgA的合成与分泌的合成与分泌第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能各类免疫球蛋白的特性和功能o IgDIgD：n 分子量分子量184kDa184kDan 循环中的量很低，仅占循环中的量很低，仅占0.20.2n 成人血清浓度为成人血清浓度为3030 g/mlg/mln 铰链区较长，易被蛋白酶水解，故半衰期较短铰链区较长，易被蛋白酶水解，故半衰期较短n mIgDmIgD是是B B细胞分化成熟的标志细胞分化成熟的标志IgDIgD
20、结构示意图结构示意图mIgMmIgD未成熟未成熟B细胞细胞成熟成熟B细胞细胞活化或记忆活化或记忆B细胞细胞B细胞分化发育过程中细胞分化发育过程中mIgD的表达的表达 第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能各类免疫球蛋白的特性和功能o IgEIgEn 分子量分子量190kDa190kDa，无铰链区，无铰链区n 血清中的量极低（血清中的量极低（0.30.3 g/mlg/ml）n 糖含量高达糖含量高达1212n 很强的亲细胞性，与肥大细胞、嗜碱粒细胞表很强的亲细胞性，与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面高亲和力面高亲和力FcFc RIRI结合结合n 在增强急性炎症、保护避免被蠕虫感染和变态在增强急性炎症、保
21、护避免被蠕虫感染和变态反应中起重要作用反应中起重要作用IgEIgE结构示意图结构示意图人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性IgG1IgG1IgG2IgG2IgG3IgG3IgG4IgG4IgMIgMIgA1IgA1IgA2IgA2IgDIgDIgEIgE重链重链 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 分子量分子量(kD(kD)140140146146165165146146950950160160160160184184188188主要存在形式主要存在形式单体单体单体单体单体单体单体单体五聚体五聚体单体、单体、双体双体单体、单体
22、、双体双体单体单体单体单体开始合成时间开始合成时间出生后出生后3 3个月个月胚胎后期胚胎后期生后生后4 46 6月月任何时间任何时间较晚较晚血清浓度血清浓度(mg/100ml)(mg/100ml)900900300300100100505015015030030050503 30.050.05血清中半衰期血清中半衰期(天天)212120207 7212110106 66 63 32 2经典途径经典途径活化补体活化补体+替代途径替代途径活化补体活化补体+人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性IgG1IgG1IgG2IgG2IgG3IgG3Ig
23、G4IgG4IgMIgMIgA1IgA1IgA2IgA2IgDIgDIgEIgE穿过胎盘穿过胎盘+结合吞噬细胞结合吞噬细胞+结合肥大细胞和结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞嗜碱性粒细胞+与与SPASPA结合结合+中和作用中和作用+NKNK细胞介导的细胞介导的ADCCADCC+免疫作用免疫作用抗菌、抗病毒抗体，抗毒素，抗菌、抗病毒抗体，抗毒素，自身抗体自身抗体早期防御作用，早期防御作用，溶菌、溶血，溶菌、溶血，天然血型抗体，天然血型抗体，类风湿因子，类风湿因子，mIgMmIgM为为B B细胞抗细胞抗原受体原受体粘膜局部免粘膜局部免疫作用疫作用I I型超型超敏反应，敏反应，抗寄生抗寄生虫感染虫感染人工制备
24、抗体人工制备抗体o 多克隆抗体多克隆抗体(polyclonal antibody)(polyclonal antibody)带有多个表位的抗原带有多个表位的抗原针对不同表位的针对不同表位的特异性特异性B细胞细胞人工制备抗体人工制备抗体o 单克隆抗体单克隆抗体(monoclonal antibody(monoclonal antibody，mcAbmcAb)多克隆抗体多克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体来源来源动物免疫血清、恢复期病人血动物免疫血清、恢复期病人血清或免疫接种人群清或免疫接种人群多为鼠源性多为鼠源性特点特点来源广泛、制备容易来源广泛、制备容易纯度高、特异性强、效价高、少纯度高、特异性强、
25、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低或无血清交叉反应、制备成本低组成组成针对不同抗原表位的抗体的混针对不同抗原表位的抗体的混合物合物针对单一表位，结构和组成高度针对单一表位，结构和组成高度均一，抗原特异性及同种型一致均一，抗原特异性及同种型一致应用应用疾病的被动免疫治疗疾病的被动免疫治疗广泛用于疾病诊断、特异性抗原广泛用于疾病诊断、特异性抗原或蛋白的检测和鉴定、疾病的被或蛋白的检测和鉴定、疾病的被动免疫治疗和生物导向药物制备动免疫治疗和生物导向药物制备缺点缺点特异性不高、易发生交叉反应，特异性不高、易发生交叉反应，不易大量制备不易大量制备人体应用后可导致人鼠抗体反应人体应用后可导致人鼠抗体反
26、应多克隆抗体与单克隆抗体的比较多克隆抗体与单克隆抗体的比较人工制备抗体人工制备抗体o 基因工程抗体基因工程抗体(genetic engineering(genetic engineering antibody)antibody)人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体改型抗体或改型抗体或CDRCDR移植抗体移植抗体双特异性抗体双特异性抗体小分子抗体小分子抗体FabFabFvFv单链抗体单链抗体单域抗体单域抗体最小识别单位最小识别单位AB全鼠源性抗体全鼠源性抗体人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体CDRCDR移植抗体移植抗体ABCDEFGH双特异性抗体双特异性抗体FabFab抗体抗体FvFv抗体抗体ScFvScFv抗体抗体单域抗体单域抗体几种主要基因工程抗体示意图几种主要基因工程抗体示意图复习题复习题p 免疫球蛋白的结构、功能区及其特征免疫球蛋白的结构、功能区及其特征p 免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能p 各类免疫球蛋白的生物学特性及功能各类免疫球蛋白的生物学特性及功能
