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1、第二章免疫球蛋白与抗体 第一节免疫球蛋白与抗体的概念 一 免疫球蛋白 Ig指存在于任何动物血液 血清 组织液及其他外分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白 包括IgG IgM IgA IgD IgE存在形式 膜型 membraneimmunoglobulin mIg B细胞膜上的抗原受体 分泌型 secretedimmunoglobulin sIg 分泌进入体液 介导体液免疫应答 二 抗体 Ab在抗原和免疫系统的相互作用下 由B淋巴细胞转化浆细胞产生的能与相应抗原发生特异结合的免疫球蛋白 immunoglobulin 抗体的本质是免疫球蛋白 介导体液免疫 也有部分抗体可与细胞结合 这类抗体称为亲细
2、胞性抗体 1 抗体与免疫球蛋白在本质上是一致的 2 抗体是与抗原相对应的一个概念 着重点在其生物学活性 免疫球蛋白是结构和化学本质上的概念 3 抗体都是免疫球蛋白 免疫球蛋白质并非都是抗体 它包括抗体球蛋白 异常免疫球蛋白等 抗体与免疫球蛋白的关系 1959 1963年 有PorterREdelmanG 提出免疫球蛋白的结构模型 第二节免疫球蛋白的分子结构 一 免疫球蛋白的单体分子结构 所有免疫球蛋白单体分子结构都是相似的 由两条相同的重链和两条相同的轻链4条肽链构成的 Y 字形结构 IgG IgE 血清型IgA IgD以单体形式存在 IgM是五个单体分子构成的五聚体 分泌型IgA是两个单体构
3、成的二聚体 一 重链 H链 由420 440个氨基酸组成 两条重链之间由1对或2对二硫键 S S 连接 可变区 VH 氨基端 N端 开始最初的110个氨基酸排列顺序和结构随抗体特异性不同有变 称为可变区 稳定区 CH 除氨基端 N端 开始最初的110个氨基酸以外的氨基酸 比较稳定 称为稳定区 高变区 位于可变区 4个 氨基酸残基分别位于31 37 51 58 84 91 101 110 骨架区 其余氨基酸变化小 称为骨架区 二 轻链 L链 由213 214个氨基酸组成 两条轻链的羟基端 C端 之间由二硫键分别于两条重链连接 可变区 VL 氨基端 N端 开始最初的109个氨基酸排列顺序和结构随抗
4、体特异性不同有差异 称为可变区 稳定区 CL 与重链相对应其余氨基酸较为稳定 称为稳定区 高变区 位于可变区有3个高变区 氨基酸残基分别位于26 32 48 55 90 95 骨架区 其余氨基酸变化小 称为骨架区 三 免疫球蛋白的功能区 免疫球蛋白的多肽链分子可折叠形成几个由链内二硫键连接成的环状球形结构 这些球形结构称为免疫球蛋白的功能区 免疫球蛋白的每一个功能区都是由大约110个氨基酸组成 1 IgG IgA IgD的重链有4个功能区 分别为VH CH1 CH2 CH3 2 IgM和IgE有5个功能区 即比IgG等多一个CH4 3 轻链只有VL和CL两个功能区 以IgG为例 各功能区的功能
5、如下 1 VH和VL 结合抗原的部位 2 CH1和CL 遗传标志所在 3 CH2 有补体结合点 参与活化补体 4 CH3 与抗体的亲细胞性有关 可与细胞表面的Fc受体结合 功能区示意图 绞链区 1 概念 两条重链间二硫键连结处附近的重链恒定区 即CH1和CH2之间大约有30个氨基酸残基的区域 称为绞链区 2 特点 由2 5个二硫键 CH1尾部和CH2头部小肽链构成 能自由折叠可以转动 弹性好 易被各种专一性不同的蛋白酶水解 当与抗原结合时 与抗原结合 另外亦可暴露CH2上的补体结合位点 3 原因 含大量脯氨酸和二硫键 二 免疫球蛋白的水解片段与生物学活性 木瓜蛋白酶 Papain IgGFab
6、段 抗原结合片段Fc段 可结晶片段胃蛋白酶 Pepsin IgGF ab 2 具有双价抗体活性pFc 无生物学活性意义 阐明Ig分子生物学作用 构建基因工程抗体 一 Fab片段的组成与生物学活性 每个Fab片段有一条完整的轻链和1 2部分重链 具有抗原活性 其结合抗原的部位在VL及VH功能区 除结合抗原外 Fab还是决定抗体特异性的部位 二 Fc片段的组成与生物学活性 每个Fc片段由重链C端1 2部分组成 由CH2和CH3组成 该片段无结合抗原活性 但与抗体的生物学活性有密切关系 如 与补体结合活化补体 与带Fc受体的细胞结合 引起各种生物学效应 Fc片段的生物学活性 1 与免疫球蛋白选择性通
7、过胎盘有关 2 与补体结合 活化补体有关 3 决定免疫球蛋白分子的亲细胞性 4 与免疫球蛋白通过粘膜进入外分泌液有关 5 决定各类免疫球蛋白的抗原特异性 三 免疫球蛋白的特殊分子结构 一 连接链 J链分子量20KD 内含10 糖 富含半胱氨酸 由浆细胞合成 J链只有一种 它以二硫键的形式共价结合到Ig的重链上 功能 连接Ig单体形成多聚体 如IgM 五聚体 sIgA 二聚体 二 分泌片 SP分子量60 70KD 含6 糖 分泌片由上皮细胞合成和分泌 分泌型IgA所特有的一种特殊结构 功能 a 帮助IgA穿越黏膜b 保护sIgA抵抗蛋白酶的水解作用 三 糖类 免疫球蛋白含糖量很高特别是IgM I
8、gA 功能 使免疫球蛋白易溶 并防止其分解 分泌片 一 类 依据其重链C区的理化性质及抗原性差异 重链决定免疫球蛋白种类 第三节免疫球蛋白的种类和抗原决定簇 免疫球蛋白重链IgG IgA IgM IgD IgE 一 免疫球蛋白的种类 二 亚类 根据重链C区的微细结构 二硫键的位置与数目 抗原性的不同分为亚类 IgG IgG1 IgG2 IgG3 IgG4IgA IgA1 IgA2IgM IgM1 IgM2如 小鼠 IgG1 IgG2a IgG2b IgG3人 IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 三 型 根据轻链C区抗原特异性不同分型 1 根据轻链C区的抗原性不同 分为 两个型 2 每个Ig
9、分子中的两条轻链都是相同的 在一个Ig单体分子上不可能同时出现 和 两种轻链 四 亚型 根据 链N端恒定区的氨基酸序列 OZ 或 1 第190位 亮氨酸 OZ 或 2 第190位 精氨酸 Kern 或 3 第154位 甘氨酸 Kern 或 4 第154位 丝氨酸 二 免疫球蛋白的抗原决定簇 免疫球蛋白是蛋白质 因此一种动物的免疫球蛋白对另一种动物具有良好的抗原性 免疫球蛋白的抗原决定簇主要有三种 1 同种型决定簇2 同种异型决定簇3 独特型决定簇 一 同种型决定簇 指同一种属动物所有个体都具有相同的免疫球蛋白抗原决定簇 与类型无关 同种型抗原决定簇主要存在于重链和轻链C区 同种型抗原决定簇示意
10、图 二 同种异型决定簇 指同一种属动物个体间基因存在多等位基因 这些基因编码微小的氨基酸差异 称为同种异型决定簇 同种异型是Ig稳定的遗传标志 同种异型抗原决定簇示意图 1 IgG重链的同种异型标志 Gm 如 G1m 1 G2m 23 G3m 11 2 IgA重链的同种异型标志 Am 如 A2m 1 A2m 2 3 IgE重链的同种异型标志 Em 仅发现一种 Em 1 4 K型轻链的同种异型标志 km 如 km 1 km 2 km 3 三 独特型决定簇 又称个体基因型 由免疫球蛋白的重链和轻链可变区决定 独特位 可变区内的单个抗原决定簇 独特型 单个独特位的总和称为抗体的独特型 抗独特型抗体
11、独特型在异种 同种异体乃至同一个个体内均可刺激产生相应的抗体 这种抗体称为抗独特型抗体 独特型 独特型 不同抗体分子理化特性有所不同 但都具有结合相应抗原的功能及各种生理效应功能 第四节免疫球蛋白的主要特性与免疫学功能 一 IgG 1 血清中含量最高 占血清Ig总量的3 4 半衰期最长 21天左右 2 IgG是介导体液免疫的主要抗体 是再次免疫的主要抗体 单体形式存在 3 由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生 大部分存在与血浆中 4唯一通过胎盘的Ig 穿过胎盘 介导新生儿抗感染免疫 5 结合巨噬细胞 中性粒细胞 K细胞 NK细胞 参与调理吞噬和ADCC效应 6 结合补体 激活补体的传统途径 7 抗感染
12、的主要抗体 抗菌 抗病毒 中和毒素 同时也是血清学诊断和疫苗免疫后监测的主要抗体 8 是引起 型 型变态反应及自身免疫疾病的抗体 二 IgM 1 机体初次体液免疫反应最早出现的免疫球白 2 主要由脾脏和淋巴结中B细胞产生 占10 3 以五聚体形式存在于血液中 是免疫球蛋白中最大的 不能通过屏障系统 4 其分子上含有多个抗原结合部位 是一种高效的抗体 在早期诊断中有着重要的作用 5 在补体参与下 具有抗肿瘤作用 6 可引起 型 型变态反应及自身免疫疾病 三 IgA 1 血清型IgA 单体 存在于血清中 占10 20 2 分泌型IgA SIgA 含J链和分泌片的二聚体 主要存在于消化道 生殖道和呼
13、吸道及初乳 唾液和泪液中 在各种分泌液中含量是比较高的 3 SIgA是参与机体粘膜免疫的主要抗体 在预防接种中 可通过滴鼻 点眼 饮水 喷雾途径建立粘膜免疫力 四 IgE 1 单体分子形式存在 2 血清中含量最低 占Ig的0 002 3 亲细胞性抗体 4 呼吸道和消化道固有层中浆细胞产生 5 与肥大细胞 嗜碱性粒细胞抗原结合 介导I型超敏反应 6 过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高 五 IgD 1 单体分子形式存在 不稳定 易降解 2 占血清Ig含量极低 1 左右 3 成熟B细胞膜的主要抗原特异性受体 B细胞重要表面标志 4 与免疫记忆有关 所有哺乳动物都具有4类主要的免
14、疫球蛋白 即IgG IgM IgA IgE 第五节动物的免疫球蛋白 一 马的免疫球蛋白 马 IgG IgA IgM IgEIgG有五个亚类 IgG B IgG T IgGa IgGb IgGc 二 牛的免疫球蛋白 牛 IgG IgA IgM IgEIgG有二个亚类 IgG1 血清中占50 牛奶中的主要免疫球蛋白 IgG2 具有高水平遗传性 三 羊的免疫球蛋白 羊 IgG IgA IgM IgEIgA有二个亚类 IgA1 IgA2 四 猪的免疫球蛋白 猪 IgG IgA IgM IgEIgG有五个亚类 IgG1 IgG2a IgG2b IgG3 IgG4IgA有二个亚类 IgA1 IgA2 五
15、猫和犬的免疫球蛋白 猫 IgG 3亚类 IgA IgM IgE犬 IgG 4亚类 IgA IgM IgE IgDIgE有二个亚类 IgE1 IgE2 其独特之处 六 小鼠的免疫球蛋白 小鼠 IgG 4亚类 IgA IgM IgE IgD 七 鸡和鸭的免疫球蛋白 鸡 鸡的IgG 3亚类 具有独特性 称为IgY 未完全证明IgD存在 鸭 免疫球蛋白称为IgY 有7 8S 5 7S两种 无IgD 八 鱼类的免疫球蛋白 鱼 主要免疫球蛋白为19S 相当于IgM 存在IgD 分膜型和分泌型 第七节免疫球蛋白超家族 第八节抗体的克隆选择学说 第九节抗体的分类 一 根据抗原来源1 异种抗体 由异种抗原刺激机
16、体产生的抗体 如微生物抗体等 2 同种抗体 由同种属动物之间的抗原物质免疫所产生的抗体 如血清抗体等 3 自身抗体 指针对自身抗原所产生的抗体 如自身免疫疾病抗核抗体 抗Ig的抗体等 4 异嗜性抗体 指针对异嗜性抗原产生的抗体 二 根据有无抗原刺激 1 天然抗体 又称正常抗体 指无明显抗原刺激而天然存在与动物体液中的抗体 如天然血型抗体等 2 免疫抗体 指自然感染 人工免疫 疫苗接种等体内所产生的抗体 三 根据与抗原反应的性质 1 完全抗体 即二价或多价抗体 也就是指抗体的所有抗原结合部位均能与抗原结合 2 不完全抗体 指单价抗体 又称封闭抗体 指抗体分子只有一个抗原结合部位能与相应抗原结合 而其他结合部位无活性
