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1、第3讲 免疫球蛋白( (immunoglobulin,Igimmunoglobulin,Ig)免疫球蛋白是“枪炮”。补体和 细胞因子相当于“子弹或炮弹”。1. 抗体的概念？（“枪炮”的生产？）2.抗体的结构？（“枪炮”部件及组装？）3.抗体的生物学功能？（ “枪炮”的用途？）4.五类抗体的特点？（各种“枪炮”的特点？）课前思考？ 第一节第一节 免疫球蛋白免疫球蛋白概述概述白喉外毒素白喉外毒素（抗原）（抗原）刺激机体刺激机体抗毒素抗毒素（抗体）（抗体）中和毒性作用中和毒性作用18901890年年年年von von BehringBehring 和和和和kitasatokitasato德国细菌学家
2、德国细菌学家德国细菌学家德国细菌学家von. Behringvon. Behring19011901年，年，年，年，von. von. BehringBehring由于由于由于由于血清治疗血清治疗血清治疗血清治疗方面的突出贡献获得了历史上首个诺方面的突出贡献获得了历史上首个诺方面的突出贡献获得了历史上首个诺方面的突出贡献获得了历史上首个诺贝尔生理或医学奖。贝尔生理或医学奖。贝尔生理或医学奖。贝尔生理或医学奖。1.免疫球蛋白的发现免疫球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白2.抗体与免疫球蛋白概念B B细胞识别细胞识别抗原后增殖分化为抗原后增殖分化为浆细胞浆细胞所产生的所产生的糖蛋白糖蛋白，主要存在
3、于血清等，主要存在于血清等体液中，与相应抗原特异性地结合后体液中，与相应抗原特异性地结合后发挥发挥体液免疫体液免疫功能。功能。抗体（antibody,Ab)：点点免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）：IgIg膜膜 型型 IgIg :BCR TCR :BCR TCR分泌型分泌型IgIg : :AbAb具有抗体活性或化学结构抗体相似具有抗体活性或化学结构抗体相似的球蛋白。的球蛋白。 免疫球蛋白免疫分子包括抗体和结构类似抗体或功能类似抗体的其他，抗体属于免疫球蛋白，可以说抗体是免疫球蛋白免疫球蛋白，但是不能说免疫球蛋白就是抗体。抗体与免疫球蛋白间的关系抗原B细胞浆细胞机体分化产生抗原与抗
4、体特异性结合抗体增殖增殖抗体的产生过程抗体的产生过程抗体的产生过程抗体的产生过程 第二节第二节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构一、免疫球蛋白的基本结构抗体由两条完全相同的轻链（L链）和两条两条完全相同的重链（H链） 由链间二硫键连接而成（一）重链和轻链（一）重链和轻链1. 1.重链（重链（H Heavy chain, Heavy chain, H链）链）450-550aa,50-75kD,45450-550aa,50-75kD,45个个个个链内二硫键。因链内二硫键。因链内二硫键。因链内二硫键。因H H链恒定区氨基酸组成和排列顺序链恒定区氨基酸组成和排列顺序链恒定区氨基
5、酸组成和排列顺序链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同，其抗原性也不同，将重链分为不同，其抗原性也不同，将重链分为不同，其抗原性也不同，将重链分为不同，其抗原性也不同，将重链分为 、 、 、 、 链链链链5 5类。类。类。类。五类免疫球蛋白重重链链IgIgAIgGIgDIgEIgMCH免疫球蛋白约约约约214aa214aa214aa214aa，约，约，约，约25 25 25 25 kDkDkDkD。轻链分。轻链分。轻链分。轻链分为为为为 和和和和 链，据此可将链，据此可将链，据此可将链，据此可将IgIgIgIg分为分为分为分为 和和和和 两型。两型。两型。两型。根据根据根据根据 链恒定区个别氨基酸残
6、链恒定区个别氨基酸残链恒定区个别氨基酸残链恒定区个别氨基酸残基差异，又将基差异，又将基差异，又将基差异，又将 链链链链分为分为分为分为1 1 1 1 、2222、 3 3 3 3 、4 4 4 4 四个亚型。四个亚型。四个亚型。四个亚型。2. 2.轻链（轻链（Light chain, LLight chain, L链）链）* * * *同一天然同一天然同一天然同一天然IgIgIgIg分子两条重链同类，分子两条重链同类，分子两条重链同类，分子两条重链同类，两条两条两条两条轻链同型。轻链同型。轻链同型。轻链同型。* * * *同类同类同类同类IgIgIgIg的轻链都可以有的轻链都可以有的轻链都可以
7、有的轻链都可以有和和和和链。链。链。链。* * * *不同种属动物体内，两型轻链的比例不同：不同种属动物体内，两型轻链的比例不同：不同种属动物体内，两型轻链的比例不同：不同种属动物体内，两型轻链的比例不同：人人人人：=2=2=2=2：1 1 1 1；过多，提示可能有产生此链的过多，提示可能有产生此链的过多，提示可能有产生此链的过多，提示可能有产生此链的B B B B细胞瘤。细胞瘤。细胞瘤。细胞瘤。（二）可变区和恒定区（二）可变区和恒定区高变区高变区高变区高变区： VHVH和和和和VLVL各有各有各有各有3 3个区域的氨基酸个区域的氨基酸个区域的氨基酸个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，称为
8、高变区组成和排列顺序特别易变化，称为高变区组成和排列顺序特别易变化，称为高变区组成和排列顺序特别易变化，称为高变区，分别用，分别用，分别用，分别用HVR1HVR1、HVR2HVR2、HVR3HVR3表示。表示。表示。表示。1. 1.可变区（可变区（可变区（可变区（variable region, Vvariable region, V）位置：靠近重链位置：靠近重链位置：靠近重链位置：靠近重链N N 端端端端1/51/41/51/4，轻链，轻链，轻链，轻链1/21/2组成：组成：组成：组成： VHVH和和和和VLVL互补性决定区：互补性决定区：互补性决定区：互补性决定区：VHVH和和和和VLVL
9、的的的的3 3个高变区共同组成个高变区共同组成个高变区共同组成个高变区共同组成IgIg的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基互的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基互的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基互的抗原结合部位，该部位形成一个与抗原决定基互补的表面，分别用补的表面，分别用补的表面，分别用补的表面，分别用CDR1CDR1、CDR2CDR2、CDR3CDR3表示。表示。表示。表示。CDRCDR决定抗体对抗原结合的特异性。决定抗体对抗原结合的特异性。决定抗体对抗原结合的特异性。决定抗体对抗原结合的特异性。骨架区：高变区以外的可变区区域，其氨基酸骨架区：高变区以外的可变区区域，其
10、氨基酸骨架区：高变区以外的可变区区域，其氨基酸骨架区：高变区以外的可变区区域，其氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，组成和排列顺序相对不易变化，组成和排列顺序相对不易变化，组成和排列顺序相对不易变化，FR1-FR4FR1-FR4。特异性：同一种属不同个体，针对不同抗原特异性：同一种属不同个体，针对不同抗原特异性：同一种属不同个体，针对不同抗原特异性：同一种属不同个体，针对不同抗原刺激产生同一类抗体，刺激产生同一类抗体，刺激产生同一类抗体，刺激产生同一类抗体，V V区特异性不同，区特异性不同，区特异性不同，区特异性不同，C C区特性相同。区特性相同。区特性相同。区特性相同。2. 2.恒定区：恒定区
11、：恒定区：恒定区：位置：位置：位置：位置：L L链链链链C C端端端端1/21/2，HH链链链链C C端端端端3/43/4或或或或4/4/组成：组成：组成：组成：CH1CH3CH1CH3或或或或CH4CH4。（三）铰链区（三）铰链区位置：位置：位置：位置：CH1-CH2CH1-CH2之间之间之间之间脯氨酸丰富，易弯曲脯氨酸丰富，易弯曲脯氨酸丰富，易弯曲脯氨酸丰富，易弯曲变形，也易被酶水解。变形，也易被酶水解。变形，也易被酶水解。变形，也易被酶水解。功能：能改变两个功能：能改变两个功能：能改变两个功能：能改变两个Y Y形臂之间的距离，更形臂之间的距离，更形臂之间的距离，更形臂之间的距离，更有利于
12、两臂同时结合有利于两臂同时结合有利于两臂同时结合有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位。两个不同的抗原表位。两个不同的抗原表位。两个不同的抗原表位。IgDIgD、IgGIgG、IgAIgA有绞有绞有绞有绞链区，链区，链区，链区，IgMIgM和和和和IgEIgE无。无。无。无。（四）结构域（四）结构域L L链可分为：链可分为：链可分为：链可分为：VLVL、CLCLHH链可分为：链可分为：链可分为：链可分为：VHVH、CH1CH1、CH2CH2、CH3CH3、 （其中（其中（其中（其中IgMIgM、IgEIgE还有还有还有还有CH4CH4）CL与与CH1：具有部分同种异型的遗传标志。CH3或CH4：
13、可与细胞膜表面相应的Fc受体结合。VL与与VH：是结合抗原的部位。CH2或CH3：补体结合点，可激活补体经典 途经。补体抗原2. 2.分泌片（分泌片（分泌片（分泌片（secretorysecretory piece, SP piece, SP）或）或）或）或 分泌成分（分泌成分（分泌成分（分泌成分（secretorysecretory component component，SCSC）：）：）：）：由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价键形式结合由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价键形式结合由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价键形式结合由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价键形式结合于于于于IgAIgA二
14、聚体。二聚体。二聚体。二聚体。主要功能：保护主要功能：保护主要功能：保护主要功能：保护SIgASIgA铰链区免受蛋白水解酶的降解。铰链区免受蛋白水解酶的降解。铰链区免受蛋白水解酶的降解。铰链区免受蛋白水解酶的降解。二、免疫球蛋白的其它结构二、免疫球蛋白的其它结构1.J1.J链（链（链（链（joining chainjoining chain）：）：）：）：富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成。富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成。富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成。富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成。主要功能：将单体主要功能：将单体主要功能：将单体主要功能：将单体IgIg分子通过二硫键连接成多聚体
15、。分子通过二硫键连接成多聚体。分子通过二硫键连接成多聚体。分子通过二硫键连接成多聚体。三、免疫球蛋白的水解片段三、免疫球蛋白的水解片段pFc+Fc(可结晶片段)+FabFab木瓜蛋白酶胃蛋白酶第三节第三节 免疫球蛋白的免疫球蛋白的功能功能一、与抗原特异性结合（一、与抗原特异性结合（V区功能）区功能）1.物质基础物质基础 VH、VL、特别是、特别是HVR2.结合价结合价3.意义：意义：（4）mIg识别并结合抗原，诱导免疫应答识别并结合抗原，诱导免疫应答（1）直接发挥免疫效应）直接发挥免疫效应 中和作用（中和作用（中和细菌、毒素中和细菌、毒素）（2）借助）借助C区发挥效应区发挥效应 激活补体激活补
16、体（3）体外抗原抗体反应）体外抗原抗体反应 免疫诊断的基础免疫诊断的基础二、激活补体二、激活补体IgMIgM，IgG1IgG1，IgG2 IgG2 ， IgG3 IgG3 激活经典途径激活经典途径激活经典途径激活经典途径凝聚凝聚凝聚凝聚IgAIgA和和和和IgG4 IgG4 激活旁路途径激活旁路途径激活旁路途径激活旁路途径三、结合细胞三、结合细胞1.结合吞噬细胞产生结合吞噬细胞产生调理作用调理作用调理作用调理作用： 当抗原与抗体结合后，抗体的当抗原与抗体结合后，抗体的当抗原与抗体结合后，抗体的当抗原与抗体结合后，抗体的FcFcFcFc段与吞噬细段与吞噬细段与吞噬细段与吞噬细胞上的胞上的胞上的胞
17、上的 FcRFcRFcRFcR结合，从而促进吞噬细胞对抗原结合，从而促进吞噬细胞对抗原结合，从而促进吞噬细胞对抗原结合，从而促进吞噬细胞对抗原吞噬作用。主要是吞噬作用。主要是吞噬作用。主要是吞噬作用。主要是IgGIgGIgGIgG、IgAIgAIgAIgA2.结合杀伤细胞产生结合杀伤细胞产生ADCCADCC：表达表达FcR杀伤细胞（杀伤细胞（ NK细胞）通过识别细胞）通过识别抗体的抗体的Fc段，直接杀伤抗体包被的靶细胞。段，直接杀伤抗体包被的靶细胞。（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity） ADCC：抗体依赖细胞介导的细胞毒作用：抗体依赖细
18、胞介导的细胞毒作用3.结合嗜碱性粒细胞、肥大细胞产生结合嗜碱性粒细胞、肥大细胞产生I型超敏反应型超敏反应主要是主要是IgE四、通过胎盘与粘膜四、通过胎盘与粘膜IgG唯一能通过胎盘的抗体；唯一能通过胎盘的抗体； 意义：新生儿抗感染中起重要作用。意义：新生儿抗感染中起重要作用。SIgA能通过粘膜；能通过粘膜； 意义：局部抗感染意义：局部抗感染五、免疫调节作用五、免疫调节作用 第四节第四节 五类免疫球蛋白五类免疫球蛋白 特性特性1.出生后出生后3个月开始合成，个月开始合成，3-5岁接近成年人岁接近成年人 2.多为单体，多为单体，半衰期长半衰期长，约为，约为23天。天。 3.机体抗病毒、细菌、毒素的机
19、体抗病毒、细菌、毒素的“主力军主力军”， 占血清免疫球蛋白总量的占血清免疫球蛋白总量的75%80%。 4.唯一唯一能通过胎盘的抗体。能通过胎盘的抗体。（一）（一）IgG（二）（二）IgM1. 最早产生的抗体，胚胎晚期合成，最早产生的抗体，胚胎晚期合成，1岁接近成年人；岁接近成年人； 抗感染抗感染“先头部队先头部队”。2.五聚体，分子量最大五聚体，分子量最大Ig，称巨球蛋白。，称巨球蛋白。3.天然天然ABO血型抗体是血型抗体是IgM。4.新生儿血中若新生儿血中若IgM水平升高，提示曾宫水平升高，提示曾宫内感染。机体内查见特异内感染。机体内查见特异IgM ，提示近，提示近期感染。期感染。3. 存于
20、存于初乳初乳、唾液、泪液，呼吸道消化道和、唾液、泪液，呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液。提倡泌尿生殖道黏膜表面的分泌液。提倡母乳喂母乳喂养养。1.4-6月开始合成，月开始合成，12岁接近成年。岁接近成年。2.分分血清型血清型和和分泌型分泌型：血清型为单体：血清型为单体 ,主要主要由肠系膜淋巴组织浆细胞产生；由肠系膜淋巴组织浆细胞产生；SIgA双体，双体，主要合成和作用部位黏膜，主要合成和作用部位黏膜，“边防军边防军”。（三）（三）IgA1.mIgD构成构成BCR，B细胞发育成熟的重要细胞发育成熟的重要表面标志表面标志。(四四)IgD2.未成熟未成熟B细胞细胞仅有仅有mIgM；成熟；成熟
21、B细胞有细胞有mIgM和和mIgD。记忆性。记忆性B细胞细胞mIgD消失消失。3.IgD具体功能不清楚。具体功能不清楚。3.抗寄生虫感染。抗寄生虫感染。(五五)IgE1.血清中含量血清中含量极低极低。2.为亲细胞抗体，与肥大细胞、嗜碱性粒为亲细胞抗体，与肥大细胞、嗜碱性粒 细胞的细胞的Fc受体结合，引起受体结合，引起I型超敏反应型超敏反应。 第五节第五节 人工制备抗体人工制备抗体一、第一代抗体一、第一代抗体 多克隆抗体多克隆抗体多克隆抗体（多克隆抗体（polyclonal antibody，PcAb）：由）：由多种多种抗原表位刺激机体免疫抗原表位刺激机体免疫系统后，机体产生的针对不同抗原表位的
22、系统后，机体产生的针对不同抗原表位的由由多个多个B细胞克隆细胞克隆所产生的所产生的多种抗体多种抗体的混的混合物，可与不同抗原表位结合且免疫球蛋合物，可与不同抗原表位结合且免疫球蛋白类别各异。白类别各异。 二、第二代抗体二、第二代抗体 单克隆抗体单克隆抗体1.概念（概念（monoclonal antibody，McAb）：）：由一个识别一种抗原决定基的由一个识别一种抗原决定基的B细胞克隆产生的同源抗体，结构高度均一细胞克隆产生的同源抗体，结构高度均一 的同一种抗体。的同一种抗体。2.单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用诊断试剂诊断试剂 研究用的探针研究用的探针制备生物导弹制备生物导弹 放射免疫测定法
23、放射免疫测定法多克隆抗体多克隆抗体多克隆抗体多克隆抗体项项项项 目目目目单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体特异性特异性特异性特异性均一性均一性均一性均一性抗原纯度抗原纯度抗原纯度抗原纯度抗体亲和力抗体亲和力抗体亲和力抗体亲和力沉淀和凝聚反应沉淀和凝聚反应沉淀和凝聚反应沉淀和凝聚反应制备方法制备方法制备方法制备方法交叉反应交叉反应交叉反应交叉反应相对高相对高相对高相对高 相对低相对低相对低相对低高度高度高度高度 差差差差可不纯可不纯可不纯可不纯 高纯度高纯度高纯度高纯度相对低相对低相对低相对低 相对高相对高相对高相对高一般不能发生一般不能发生一般不能发生一般不能发生 容易发生容易发生容易发生容易发生复杂复杂复杂复杂 费时费时费时费时 价格贵价格贵价格贵价格贵 简单简单简单简单 便宜便宜便宜便宜 纯化困难纯化困难纯化困难纯化困难少或无少或无少或无少或无 多见多见多见多见单克隆抗体与多克隆抗体特点单克隆抗体与多克隆抗体特点单克隆抗体与多克隆抗体特点单克隆抗体与多克隆抗体特点 比较比较比较比较三、第三代抗体三、第三代抗体基因工程抗体基因工程抗体1.嵌合抗体嵌合抗体2重构抗体重构抗体3小分子抗体小分子抗体
