[生物学]第三章 抗体123

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1、 第三章 抗体（Ab） 内 容一、基本概念 二、免疫球蛋白的分子结构 三、免疫球蛋白的特点与功能 四、抗体的生物学活性 五、免疫球蛋白的免疫原性 六、人工制备的抗体抗体（antibody,Ab) ： 机体在抗原物质 刺激下，由B细胞分化成的浆细胞所产生 的、可与相应抗原发生特异性结合反应的 免疫球蛋白。 主要存在于血清等体液中 ，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫 功能。免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是 将具有抗体活性以及与抗体相关的球蛋白 统称为免疫球蛋白(Ig)。 一、基本概念因为最初有人用电泳证明血清中抗体活性 在球蛋白部分，故曾把抗体统称为两种() 球蛋白。后来证明，

2、抗体并不都在区；而 且位于区的球蛋白，也不一定都具有抗体 活性。1964年，世界卫生组织举行专门会 议，将具有抗体活性以及与抗体相关的球 蛋白统称为免疫球蛋白(Ig)。如骨髓瘤蛋白 ，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血 清中存在的异常免疫球蛋白以及“正常人” 天然存在的免疫球蛋白亚单位等。因而免 疫球蛋白是结构及化学的概念，而抗体是 生物学及功能的概念。抗体和免疫球蛋白的关系: 抗体都是 免疫球蛋白，并非所有免疫球蛋白都 具有抗体活性。分泌型Ig(sIg)和膜型Ig(mIg)。二、免疫球蛋白的分子结构二、免疫球蛋白的分子结构（一）免疫球蛋白的基本结构（一）免疫球蛋白的基本结构四肽链结构 ，链间

3、二硫键连接;两条重链 （H）和两条轻链（L）;氨基端和羧基端 。 (1)根据重链分类：根据重链靠近羧基末端氨基酸组成及排列 顺序不同，将重链分为五种：、 、根据重链组成不同，将Ig分为五类：IgG、 IgA、IgM、IgD、IgE (2)根据轻链分型： 、型各类Ig都有、两型轻链分子。1.重链与轻链根据氨基酸排列顺序的不同分为： 可变区（V区）：氨基酸组成、排列顺序变化较大 恒定区（C区）：氨基酸数量、种类、排列 顺序及 含糖量都比较稳定铰链区(hinge region)：位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水 解。2.可变区与恒定区超变区（

4、 HVR）轻链：24-34、50-56、89 -97重链：31-35、50-65、95 -102框架区（FR）超变区 决定簇互补区（ CDR）Ig的抗原结合部位 ，该部位也称为 CDR Ig的独特型决定簇位于CH1与CH2之间 ，含有丰富的脯氨酸 ，因此易伸展弯曲， 而且易被木瓜蛋白酶 、胃蛋白酶等水解。3. 铰链区4. J链和分泌片J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆 细胞合成，以二硫键的形式共价结合到Ig 的重链上。分泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌， 以非共价形式结合到二聚体上，保护IgA ，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA 的转运。（二）免疫球蛋白的水解片段（二）免疫球蛋白的水解片段

5、 木瓜蛋白酶(papain)水解IgG：得到两个相 同的Fab段和一个Fc段。（二）免疫球蛋白的水解片段（二）免疫球蛋白的水解片段胃蛋白酶(pepsin)裂解IgG：得到一个具 有双价活性的F（ab）2段和若干个小 分子多肽碎片（pFc）。（三）免疫球蛋白的功能区Ig的H链、L链每隔110个氨基酸即由链 内二硫键连接形成一个能行使特定功能 的球性单位，称为Ig的结构域或功能区 （domain）。VH和VL:识别和结合抗原； CH和CL:同种异型的遗传标志 CH2:补体C1q结合位点，IgG 可通过胎盘 CH3/CH4:与多种细胞表面的 FcR结合(免疫调理,I型超敏 反应)各功能区的作用IgG

6、多为单体，是唯一能通过胎盘的抗体， 据重链（链）免疫原性，IgG分4个亚型。（一）IgG三、五类免疫球蛋白的特性与功能IgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补 体；（补体是存在于人或脊椎动物血清与 组织液和细胞膜表面的一组被激活后具有 酶活性的蛋白质,包含30多种成分,被称为补 体系统。）血清含量最高75%85 %， 是介导体液免 疫的主要抗体；半衰期较长：1624d；主要的作用：溶解靶细胞 、促进吞噬、中 和、溶解病毒 、炎症介质作用；参与II、III型超敏反应。IgG的特点为五聚体，是分子 量最大的Ig，称巨 球蛋白。IgM激活补体、结 合抗原、免疫调理 作用比IgG强。天然血型抗

7、体是 IgM。（二）IgMIgM是个体发育中最早产生的抗体，胚 胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若 IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染 。IgM是抗原刺激后出现最早的抗体， 半衰期短，故检测IgM水平可用于传染 病的早期诊断。mIgM是B细胞抗原受 体（BCR）的主要成分,也可参与II、 III型超敏反应。IgM的特点mIgM是B细胞抗原受体（BCR）的主要成分,也可参与II、III 型超敏反应(一型過敏反應：立即性過敏反應(immediate hypersensitivity reaction) 。機制：體內原先曾接觸過敏原，且已經對過敏原產生特異性抗 體 (IgE)。當再次接觸過敏原時，體

8、內肥大細胞 (mast cells)或 嗜碱性粒細胞 (Basophils)立即釋放組織胺(histamine), leukotrienes等引起過敏症狀的物質。二型過敏反應：細胞毒 性（cytotoxic）機制：体内內原先曾接觸過敏原，且已經對過 敏原產生特異性抗體( IgG或IgM)。具特異性的IgG或IgM抗 體與細胞表面的過敏原結合，藉由活化補體或细胞毒性T細胞 ，破壞被過敏原所附著的細胞。三型過敏反應：透過免疫複 合物活化補體 (immune complex) 機制：過敏原與體內的IgG 或IgM形成免疫複合物，堆積在體內，引起补体被活化，造 成组织的破壞。四型過敏反應：遲發型，細胞

9、媒介 (cell- mediated) 機制：過敏原引起體內CD4+T細胞被活化，因而釋 出細胞間素（cytokine）導致組織和器官受損，常於暴露過敏 原24-72小時後發生。 )分为血清型和分泌型两种。 血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细 胞产生，占免疫球蛋白的10%-15%,为单 体。而分泌型IgA（sIgA）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，为双体。sIgA主要存在于唾液、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。(三)IgAIgA的特点参与皮肤粘膜的局部抗感染作用； 初乳中含有高浓度的sIgA-母乳喂养； 通过替代途径激活补体； 参与

10、型超敏反应。sIgA的合成 和主要作用 部位在黏膜很少分泌，在血清中含量极低，占血清总 Ig的0.2%，在血清中含量为30ug/ml,不稳 定，易降解， IgD是B细胞的重要表面标 志，mIgD的出现标志着B细胞成熟，对防 止免疫耐受有一定作用。(四)IgD血清中含量很低，在血清中含量为 0.3ug/ml,是一类亲细胞抗体，可与肥大细 胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fc 受体 FcR）（ 、 ）结合，引起 型超敏反应，Fc R分布于巨噬细 胞、B细胞、嗜酸粒细胞。(五)IgE四、免疫球蛋白的生物学活性V区的功能: Fab片段的生物学活性 抗体结合抗原的活性由Fab所呈现，由VH和VL所组成的抗原

11、结合部位，可结合抗原，是决定抗体分子特异性的部位。C区的功能：Fc片段的生物学活性：该片段无结合抗原 活性，但与抗体分子的生物学活性有密切 关系： 1、选择性地通过胎盘； 2、与补体结合活化补体； 3、决定Ig分子的亲细胞性(即与带Fc受体 细胞的结合)； 4、Ig通过粘膜进入外分泌液等都是Fc片段 的功能。补体结合位点位于CH2上；Fc受体结合 位点在CH3上。五、免疫球蛋白的免疫原性Ig是蛋白质，因此一种动物的Ig对另一种动 物而言是良好的抗原。 Ig抗原特异性：Fc片段是Ig分子中的重链恒定区，因此它是决定各类Ig抗原特异性的部位。用Ig免疫异种动物产生的抗抗体(第二抗体)，可与相应Ig

12、发生抗原抗体反应 。免疫球蛋白的不同结构区其免疫原性不同： 同种型（isotype）：指在同一种动物所有个 体的不同类型的Ig共同具有的抗原特异性， 同种间不表现出抗原性，只是在异种动物之 间才表现出抗原性。 Ig的同种型抗原决定 簇主要存在于重链C区。同种异型（allotype）：指Ig在同一种动 物不同个体之间呈现出的抗原性。同种 异型的抗原决定簇存在于IgG、IgA、 IgE的重链C区和k型轻链的C区。同种异 型是Ig稳定的遗传标志，可用于亲子鉴 定。独特型（idiotope）：抗体分子的特异性是由Ig的重链和轻链可变区所决定的，因此体内针对不同抗原分子的抗体之间的差别表现在Ig分子的可

13、变区，这种差别就决定了抗体分子在机体内具有抗原性，由抗体分子的可变区呈现的抗原性就称为Ig的独特型。独特位：独特型由Ig可变区若干个抗原决定簇所组成，它们被称为独特位。独特型在异种、同种异体乃至同一个体内均可刺激产生相应的抗体，称为抗独特型抗体。同种型(isotype):同一物种内所有个体共 同具有的Ig抗原特异性结构。 同种型Ig的抗原决定簇存在于CH、CL 据CH的不同，Ig分类、亚类 据CL的不同，Ig分型、亚型同种异型（allotype)：同一物种内不 同个体间的Ig免疫原性的差别。独特型（idotype)：同一个体内不同B细胞 克隆产生的Ig其超变区各自具备独特的抗 原决定簇结构。1

14、、多克隆抗体：多个抗原决定基机 体多种抗体的混合物。 2、单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb ）：由一个B细胞分化增殖的子代细胞 （浆细胞）产生的、针对某一特定抗原 决定簇的高度特异性抗体。 3、基因工程抗体：利用基因工程技术来 制备的抗体分子称为基因工程抗体，是 分子水平的抗体。六、人工制备的抗体1、多克隆抗体(PcAb) 采用传统的免疫方法，将抗原物质经不同途 径进入动物体内，经免疫后，分离出血清 ，由此获得的抗血清即为多克隆抗体。细 菌病毒抗原，均是由多种抗原成分组成， 即使纯蛋白质抗原分子也含有多种抗原表 位，因此进入机体后可激活许多淋巴细胞 克隆，机体可产生

15、针对各种抗原成分或抗 原表位的抗体，由此获得的抗血清是一种 多克隆的混合抗体，具有高度的异质性。 一只小鼠能产生约107-108 种不同抗体，人 约109种。2、 单克隆抗体(McAb) 由一个B细胞分化增殖的子代细胞(浆细胞) 产生的针对单一抗原决定簇的抗体，称为 单克隆抗体。McAb的特点： McAb的重链、轻链及其V 区独特型的特异性、亲和力、生物学性状 及分子结构均完全相同。McAb技术原理：用人工的方法将产生特 异性抗体的B细胞与同系骨髓瘤细胞融合 ，形成B细胞杂交瘤细胞，这种杂交瘤细 胞既具有骨髓瘤细胞无限繁殖特性，又具 有B细胞分泌特异性抗体的能力，由克隆 化的B细胞杂交瘤所产生

16、的抗体即为单克 隆抗体。（二）B细胞杂交瘤株建立与McAb生产技术基本过程：B细胞的制备、骨髓瘤细胞的制备-细胞融合-检测抗体-杂交瘤细胞的克隆化-细胞株冻存或单克隆抗体的生产。单克隆抗体的问世，极大地推动了免疫 学及其他生物科学的发展，并于1984年 获得诺贝尔奖。McAb优点 与多克隆抗体比较， McAb 具有无可比拟的优越性，具有高特异性 、高纯度、均质性好、亲和力不变、重 复性强、效价高、成本低、并可大量生 产等优点。(1) B细胞的制备：可用提纯的抗原免疫 Balb/c或其他品系小鼠，免疫2-3次间隔2- 4周，最后一次免疫后3-4d，取小鼠脾脏 ，制成103/ml的脾细胞悬液，即为亲本的 B细胞。(2) 骨髓瘤细胞的制备：用与免疫相同品系 小鼠的骨髓瘤细胞，要求其本身不能分 泌Ig，而且具有某种营养缺陷，可用 SP2/0或NS-1，它们缺少次黄嘌呤-鸟嘌 呤磷酸核糖转移酶，不能在HAT培养基 上生长。(3) 饲养细胞的准备：常用小