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1、第三章 免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）1. 免疫球蛋白Ig :具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。分为分泌型免疫球蛋白sig、膜型免疫球 蛋白mig2. 抗体（antibody, Ab） 概念：B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，称为抗体。 存在部位：血清、其他体液或外分泌液中。将抗体介导的免疫称为体液免疫。将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。 电泳区带：抗体活性大部分在Y区带，故抗体曾有Y球蛋白（或丙种球蛋白）之称。第一节 免疫球蛋白的分子结构一、免疫球蛋白的基本结构：由二硫键相连的四条对称的多肽链构
2、成的单体。形成一 “Y，字形结构。重链、轻链四肽链结构：所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。两条重链（H）和两条轻链（L）。每条重链和轻链分为氨基端和羧 基端。（一）重链与轻链（天然的Ig单体结构中，两条重链同类，两条轻链同型。）1. 重链（heavy chain，H链）450550个氨基酸残基，分子量约5575kD。根据Ig重链恒定区的分子结构和抗原特异性的不同，Ig可分为五类：即IgG、IgM、IgA、IgD、IgE,相应H链为y、卩、a、5及s链。2. 轻链轻链为重链的1/2，约由214个氨基酸组成。根据轻链的不同，分为k、尢两型。正常人血清Ig的k汎=2 :1（二）可变区和恒定区
3、1可变区（variable region，V 区）近N端的1/2 L链和1/4 （或1/5） H链，氨基酸的组成及序列变化较大，而得名。超变区（hypervariable region，HVR） : V区内变化最为剧烈的特定部位。L链3个，H链3个。因其在空间结构上可与抗 原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（complementarity determing region，CDR）。不同Ig分子在超变区结构上各自具有独特的氨基酸排序和构型特点，也称为Ig分子的独特型或独特型决定簇。超变区、互补性决定区和独特型决定簇指的是Ig分子中的同一结构部位，只是从不同的角度阐述而已。（IgV区的结
4、构特点、 功能、该区的抗原性）骨架区（framework region，FR）Ig分子V区超变区之外的部位，其氨基酸组成及排列相对保守。作用：主要是稳定CDR的空间构型，以利Ig的CDR与抗原表位精细的特异性结合。2恒定区（constant region， C 区）近C端的1/2 L链及3/4 （或4/5） H链。氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中相对稳定。（三）其他结构1. J链（jioning chain，J链）由浆细胞合成。主要作用：在H链的羧基端将Ig单体连接成双体或多聚体，起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。2. 分泌片（secretory piece，SP）由粘膜上皮细胞合成，以
5、非共价形式结合IgA二聚体，使其成为分泌型IgA （SIgA）。作用：保护SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用，介导SIgA向粘膜上皮外主动转运，发挥粘膜免疫效应。二、免疫球蛋白的功能区（结构域）约由110个氨基酸组成。由链内二硫键连接并经卩-片层折叠形成的具有特定功能的球形结构域，称为Ig的功能区或结构域。（一）功能区的名称（二）L 链：VL、CL ； H 链：VH、CH1、CH2、CH3、CH4 （IgM 和 IgE 有）功能区IgG、IgA、IgD的重链有4个球形结构，分别为VH、CH1、CH2和CH3； IgM和IgE有5个球形结构，即多一个 CH4。VH和VL是结合抗原的部位；CH
6、1为遗传标志所在；CH2是补体结合位点；CH3与细胞表面Fc受体结合.。（二）功能区的作用1. VL、VH特异性识别和结合抗原2. CH、CL具有同种异型遗传标记3.IgG的CH2和IgM的CH3具有补体Clq的结合位点；与IgG通过胎盘有关。4.CH3/CH4具有多种细胞Fc受体结合的功能，不同的Ig在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应。（三）绞链区（hinge region）位于CH1CH2之间。富含脯氨酸，对蛋白酶敏感，易伸展弯曲。作用：1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合。2使Ig分子发生“T” “Y”的构型改变，暴露补体结合位点。（四）三、免疫球蛋白的水解片段（一）木瓜蛋白酶的
7、水解作用三、免疫球蛋白的水解片段（一）木瓜蛋白酶的水解作用木瓜蛋水解IgG 白酶二个相同的单价抗原结合片(fragment of antigen-binding，Fab 段)一个可结晶片段（crystalizable fragment，Fc段）Fab段保留了特异性结合抗原的功能；Fc段保留 了重链的抗原性和Ig相应功能区的生物学活性。（二）胃蛋白酶的水解作用（二）胃蛋白酶的水解作用一个与抗原双价结胃蛋白酶水解爾合的F（ab）2段小分子多肽碎片（pFc） （无生物学活性）（三）意义有利于阐明Ig的结构及生物活性。第二节 免疫球蛋白的异质性抗体异质性：指抗体在结构和功能上差异的总和。1多样性的抗原
8、是导致抗体异质性的外源因素。2不同抗体分子的V区和C区、重链类别和轻链型别存在差异，是抗体异质性的内源因素。3不同抗原表位诱导的同一类型的免疫球蛋白（如IgG），其识别抗原的特异性不同。一、免疫球蛋白的类型1类：在同一种属所有个体内，根Ig重链C区所含抗原表位不同，可将重链分为Y、卩、a、5及s链。2 亚类：同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键数目和位置不同。如IgG有4个亚类。3 型：在同一种属所有个体内，根据Ig轻链C区所含抗原表位不同，可将轻链分为两种：k、尢两型。4 亚型：根据轻链C区N端氨基酸排列的差异分型。免疫球蛋白的免疫原性：免疫球蛋白分子上有三类不同的抗原表位：1. 同种型（
9、isotype）同一种属所有个体的Ig共有的抗原特异性标志。为种属型标志，存在于IgC区。2同种异型（aHtype）同一种属内不同个体间的Ig所具有的不同抗原特异性标志，为个体性标志，存在于Ig的C区。3独特型（idiotype）同一个体内不同B细胞克隆产生的IgV区的抗原特异性各不相同，其VH/VL超变区各自具备的独特型抗原 决定簇结构，称为抗体的独特型。Ig的独特型表位可在异种、同种异体及自身体内诱导产生相应的抗体称为抗独特型抗体。第三节 免疫球蛋白的功能一、IgV区的功能一一特异性结合抗原Ig可特异性识别、结合抗原。V区的CDR在识别和结合特异性抗原中起决定性作用。Ig的V区与抗原结合后
10、，可通过其C区发 挥作用，V区本身也可中和毒素或阻断病原入侵。二、IgC区的功能（一）激活补体IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通过经典途径激活补体，聚合的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体。（二）结合Fc受体1调理作用促进吞噬细胞的吞噬作用。2发挥抗体依赖的细胞介导的的细胞毒作用（ADCC）。3介导I型超敏反应。4人IgG的Fc段能非特异地与SPA结合，阻断IgG对吞噬细胞的调理作用。在体外已用于IgG的纯化及临床检测当IgG抗体与带有相应抗原的靶细胞结合后，可与有FcyR的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、NK细胞等效应细胞结合， 发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC
11、） 免疫球蛋白的功能（三）穿过胎盘和黏膜:人IgG穿过胎盘；SIgA经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道。（四）具有免疫原性第四节五类免疫球蛋白的特点与功能一、IgG1单体。血清中含量最高。可分为四个亚类，各亚类的生物学活性有差异。2. 主要的抗感染抗体。具有抗菌、抗病毒、中和毒素、免疫调理及ADCC作用。3唯一通过胎盘的抗体（有自然被动免疫作用）。4半衰期约2023天，故临床应用以23次重复为宜。治疗用的丙球的主要成分为IgG （有人工被动免疫作用）。5可结合SPA,以纯化抗体，用于免疫诊断。6某些自身抗体和引起II、II型超敏反应的抗体属此类。二、IgM1为五聚体，又称巨球蛋白，是分子量最大的
12、Ig。激活补体和免疫调理作用较IgG强。2. IgM是个体发育过程最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染。3半衰期较短，有助于感染性疾病的早期诊断。4.天然的血型抗体。5单体的IgM是细胞膜表面免疫球蛋白（SmIg）o SmIgM是B细胞最早出现的重要表面标志，也是B细胞抗原受体的主要组成 部分。三、IgA1. 有血清型和分泌型。2. 分泌型IgA （SIgA）存在于外分泌液中，初乳中含量较高。3. SIgA的分子结构中有J链和SP,后者是粘膜上皮细胞的多聚Ig受体的胞外区。4. SIgA的合成和主要作用部位在黏膜,是皮肤和粘膜表面局部抗感染的重
13、要因素（如免疫屏障、中和病毒及抑制病毒复制的作用）。四、IgE又称亲细胞抗体。1. 血清中含量极低。2. CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcgR结合，引起I型超敏反应。五、IgD1.血清含量很低。2.对蛋白酶敏感，极易降解。IgD是B细胞的重要表面标志，B细胞的分化过程中首先出现mIgM，后来出现mIgD，它的出现标志着B细胞的成熟。第五节人工制备的抗体一、多克隆抗体由多个克隆细胞产生的多种抗体的混合物即多克隆抗体，也称第一代人工抗体。多个抗原决定基机体多种抗体的混合物。二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb）由一个始祖细胞分化、增殖所产
14、生的遗传性状完全相同的细胞群称为克隆（clone）。由一个克隆B细胞产生的、只作用于单一抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体。又称第二代人工抗体。单克隆抗体只针对某一特定的抗原决定基，纯度高的抗体。优点：一是结构均一，特异性强；二是效价高，具有高效性。单克 隆抗体是用杂交瘤技术制备的。原理：免疫小鼠的脾细胞（含大量B细胞）与同系小鼠骨髓瘤细胞融合，形成具有亲本细胞共同 特点的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既有脾细胞产生特异性抗体的功能，又有瘤细胞可长期在体外传代培养的特点。三、基因工程抗体由基因重组技术制备的抗体称为基因工程抗体，也称第三代抗体。原理：通过B细胞获得编码抗体的基因，或以多聚酶链反应扩增技术扩增抗体基因片段，经体外DNA重组后，转化受体细胞， 使其表达特定抗体。如人-鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异性抗体、小分子抗体等。要求1、免疫球蛋白的结构（基本结构、水解片断）2、免疫球蛋白的功能（V、C区功能）3、各类免疫球蛋白的特点和功能关键词：Ig、Ab、HVR、McAb、基因工程抗体 熟悉人工制备抗体的主要方法。了解Ig的异质性。
