4第四章-抗體

1、2021/8/21NoImageNoImage第四章第四章 免疫球蛋白免疫球蛋白第一節(jié)、免疫球蛋白的結構第一節(jié)、免疫球蛋白的結構第二節(jié)、免疫球蛋白的血清型第二節(jié)、免疫球蛋白的血清型第三節(jié)、免疫球蛋白的生物學活性第三節(jié)、免疫球蛋白的生物學活性 免疫球蛋白的種類及特性免疫球蛋白的種類及特性第五節(jié)、人工制備抗體第五節(jié)、人工制備抗體2021/8/22NoImage目的要求目的要求1、掌握掌握 免疫球蛋白和抗體的概念；免疫球蛋白和抗體的概念；Ig的基本結構、功能區(qū)及水解片段；的基本結構、功能區(qū)及水解片段；Ig的生物學功能；各類的生物學功能；各類Ig的特性。的特性。2、熟悉熟悉 Ig的類型；單克隆抗體的概

2、的類型；單克隆抗體的概念、特性及臨床應用。念、特性及臨床應用。3、了解了解 Ig的其他結構、多克隆抗體、的其他結構、多克隆抗體、基因工程抗體；基因工程抗體；Ig的血清型。的血清型。2021/8/23NoImage前前 言言 一、發(fā)現(xiàn)：一、發(fā)現(xiàn)：1890年德國學者年德國學者Behring和日本學者北里用白喉桿菌和日本學者北里用白喉桿菌外毒素免疫動物，在其血清中發(fā)現(xiàn)一種能中和這種外毒素的組分外毒素免疫動物，在其血清中發(fā)現(xiàn)一種能中和這種外毒素的組分稱為抗毒素。這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一種抗體。稱為抗毒素。這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一種抗體。 二、抗體的理化性質二、抗體的理化性質 1、抗體是球蛋白（、抗體是球蛋

3、白（Globulin） 通過電泳證明抗體是兩種球蛋白通過電泳證明抗體是兩種球蛋白 后又經(jīng)電泳分析，超速離心分析和分子量測定等方法，發(fā)現(xiàn)大部后又經(jīng)電泳分析，超速離心分析和分子量測定等方法，發(fā)現(xiàn)大部分抗體是分抗體是球蛋白，小部分是球蛋白，小部分是球蛋白。球蛋白。2021/8/24NoImage2021/8/25NoImageNoImage抗體（抗體（Antibody, Ab) 是由是由B細胞識別抗原后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生的一細胞識別抗原后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生的一類能與相應抗原特異性結合的球蛋白。類能與相應抗原特異性結合的球蛋白。免疫球蛋白（免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig)：

4、具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白。具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白。概概 念念因此因此, ,抗體都是抗體都是Ig,Ig,但但IgIg不一定都是抗體。不一定都是抗體。 Ab: Ab: 能與抗原結合能與抗原結合 免疫球蛋白免疫球蛋白 異常異常Ig:Ig:無免疫功能無免疫功能( (骨髓瘤蛋白骨髓瘤蛋白) )2021/8/26NoImageNoImage第一節(jié)第一節(jié) 免疫球蛋白的結構免疫球蛋白的結構一、一、 基本結構基本結構: : 1. 1.四肽鏈結構四肽鏈結構 兩條相同的重鏈兩條相同的重鏈(heavy chain,H(heavy chain,H鏈鏈) ) 兩條相同的輕鏈兩條相同的輕鏈

5、(light chain,L(light chain,L鏈鏈) ) 2021/8/27NoImageNoImage重重 鏈鏈 兩條重鏈各由兩條重鏈各由450-550個氨基酸殘基組成，個氨基酸殘基組成，分子量約分子量約50-75KD。 根據(jù)根據(jù)重鏈重鏈氨基酸的氨基酸的組成組成和和排列排列不同不同, 可將可將其分為五類其分為五類: 即即 、 、 、 、 鏈鏈 IgM 、 IgG 、 IgA 、 IgD 、 IgE2021/8/28NoImage 兩條相同的輕鏈各由兩條相同的輕鏈各由214個氨基酸殘基組成，個氨基酸殘基組成，分子量約分子量約25KD。 根據(jù)根據(jù)輕鏈輕鏈氨基酸的氨基酸的組成組成和和排列

6、排列不同不同,可將其可將其分為兩型分為兩型: 即即 、型型(:約為約為2:1)輕輕 鏈鏈2021/8/29 有兩個端有兩個端 氨基端氨基端(N(N端端) ) 羧基端羧基端(C(C端端) )分兩個區(qū)分兩個區(qū) 可變區(qū)可變區(qū)(variable region,V(variable region,V區(qū)區(qū)) ) 恒定區(qū)恒定區(qū)(constant region,C(constant region,C區(qū)區(qū)) )免疫球蛋白的結構免疫球蛋白的結構NoImage2021/8/210NoImageNoImage2.可變區(qū)和恒定區(qū)可變區(qū)和恒定區(qū)n免疫球蛋白輕鏈和重鏈中氨基酸的種類和排列順序變化較大的區(qū)免疫球蛋白輕鏈和重鏈

7、中氨基酸的種類和排列順序變化較大的區(qū)域稱為域稱為可變區(qū)（可變區(qū)（variable region, V），免疫球蛋白輕鏈和重鏈中免疫球蛋白輕鏈和重鏈中氨基酸種類和排列順序相對穩(wěn)定的區(qū)域稱為氨基酸種類和排列順序相對穩(wěn)定的區(qū)域稱為恒定區(qū)（恒定區(qū)（constant region, C）2021/8/211NoImageNoImage高變區(qū)高變區(qū)(hypervariable region,HVR)(hypervariable region,HVR) 可變區(qū)中一些特定位置的氨基酸顯示更大的可變區(qū)中一些特定位置的氨基酸顯示更大的變異性故稱超變區(qū)，又稱互補決定區(qū)。變異性故稱超變區(qū)，又稱互補決定區(qū)。（compl

8、ementarity-determining region,CDRcomplementarity-determining region,CDR）骨架區(qū)：可變區(qū)中變化較小的部分骨架區(qū)：可變區(qū)中變化較小的部分2021/8/2122021/8/213NoImage3.免疫球蛋白的功能區(qū)免疫球蛋白的功能區(qū)(結構域）結構域）2021/8/214NoImage3.免疫球蛋白的功能區(qū)免疫球蛋白的功能區(qū) 分類分類2021/8/215NoImageNoImage免疫球蛋白的功能區(qū)免疫球蛋白的功能區(qū)n功能區(qū)的作用有：功能區(qū)的作用有： VH + VL：結合抗原的部位：結合抗原的部位 CL和和CH1 ： 遺傳標志所在

9、遺傳標志所在 CH2 ： 補體結合位點補體結合位點 CH3 ： 細胞表面細胞表面Fc受體結合受體結合nIgG的的CH2和和IgM的的CH3具有補體具有補體C1q結合位點，可啟結合位點，可啟動補體活化經(jīng)典途徑；動補體活化經(jīng)典途徑； nIgG的的CH3可結合細胞表面的可結合細胞表面的FcR，IgE的的CH2和和CH3可可與肥大細胞和嗜堿性粒細胞的與肥大細胞和嗜堿性粒細胞的IgE Fc受體結合。受體結合。2021/8/216NoImageNoImage4.鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū)n鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū) 位于位于CH1與與CH2之間，含有豐富的之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白曲

10、，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。酶、胃蛋白酶等水解。 n鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū)能改變兩個能改變兩個Y形形臂之間的距離，有利于臂之間的距離，有利于兩臂同時結合兩個不同兩臂同時結合兩個不同的抗原表位。的抗原表位。IgD、IgG、IgA有鉸鏈區(qū)，有鉸鏈區(qū)，IgM和和IgE則無。則無。2021/8/217NoImageNoImage二、免疫球蛋白的其他結構二、免疫球蛋白的其他結構 連接鏈連接鏈(joining chain(joining chain，J J鏈鏈) ) 是一條富含半胱氨酸的多肽鏈是一條富含半胱氨酸的多肽鏈, ,由漿細胞合成。由漿細胞合成。 作用作用: : 連接連接IgIg分子形成二聚體和分子

11、形成二聚體和五聚體。五聚體。 分泌片分泌片(secretory piece,SP)(secretory piece,SP) 是一種由粘膜上皮細胞合成和是一種由粘膜上皮細胞合成和分泌的含糖肽鏈。分泌的含糖肽鏈。 保護分泌型保護分泌型IgAIgA免受蛋白酶的水免受蛋白酶的水解。解。 介導二聚體介導二聚體IgAIgA的轉運和分泌。的轉運和分泌。 2021/8/218NoImageNoImage三、免疫球蛋白的水解片段三、免疫球蛋白的水解片段n木瓜蛋白酶水解木瓜蛋白酶水解IgG 得到兩個相同的得到兩個相同的Fab段和段和一個一個Fc段。段。 n胃蛋白酶裂解胃蛋白酶裂解IgG 得到一個具有雙價活性的得到

12、一個具有雙價活性的F(ab)2段和若干個小分子段和若干個小分子多肽碎片（多肽碎片（pFc）n 意義意義: : 用于研究免疫球蛋白的結用于研究免疫球蛋白的結構和功能構和功能; ; 構建基因工程抗體。構建基因工程抗體。 避免超敏反應。避免超敏反應。2021/8/219NoImageCLCLCH1VLVLVHVHCH2CH3C端N端恒定區(qū)恒定區(qū)可變區(qū)可變區(qū)FC 段Fab段鉸鉸鏈鏈區(qū)區(qū)補體結合補體結合FcFc受體結合受體結合抗原結合部位抗原結合部位2021/8/220NoImageNoImage第二節(jié)第二節(jié) 免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型n（一）同種型：（一）同種型：同種型（同種型（isotyp

13、e）是指同一種屬所有是指同一種屬所有個體的個體的Ig分子共有的抗原特異性標志，為種屬型標志。分子共有的抗原特異性標志，為種屬型標志。同種型抗原決定基存在于同種型抗原決定基存在于Ig C區(qū)，表現(xiàn)在全部區(qū)，表現(xiàn)在全部Ig的的類、類、亞類、型、亞型亞類、型、亞型分子上。分子上。n（二）同種異型：（二）同種異型： 同種異型（同種異型（allotype）是指同一種是指同一種屬不同個體間屬不同個體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標志，分子所具有的不同抗原特異性標志，為個體型標志。同種異型抗原決定基主要分布在為個體型標志。同種異型抗原決定基主要分布在CH和和CL，由同一基因座的不同等位基因所編碼。，由同一基

14、因座的不同等位基因所編碼。n（三）獨特型：（三）獨特型： 獨特型（獨特型（idiotype，Id）是指同一個是指同一個體內(nèi)，各免疫球蛋白分子可變區(qū)所具有的抗原特異性，體內(nèi)，各免疫球蛋白分子可變區(qū)所具有的抗原特異性，其決定基又稱為其決定基又稱為獨特位獨特位(idiotope)。 2021/8/221NoImageNoImage免疫球蛋白的血清型示意圖免疫球蛋白的血清型示意圖 2021/8/222第三節(jié)第三節(jié) 免疫球蛋白的生物學活性和免疫球蛋白的生物學活性和各類各類Ig的主要特性的主要特性NoImageNoImage2021/8/223NoImageNoImage 一、免疫球蛋白的生物學活性一、免

15、疫球蛋白的生物學活性（二）（二） 激活激活補體補體 IgG1-3和和IgM與相應抗原結合后，可因構型改變而使與相應抗原結合后，可因構型改變而使其其CH2/CH3功能區(qū)內(nèi)的補體結合點暴露，從而激活補體經(jīng)功能區(qū)內(nèi)的補體結合點暴露，從而激活補體經(jīng)典途徑。典途徑。IgG4、IgA和和IgE的凝聚物可激活補體旁路途徑。的凝聚物可激活補體旁路途徑?？苟舅乜苟舅? +外毒素外毒素 中和中和毒素毒素抗病毒抗體抗病毒抗體+ +病毒病毒 阻止阻止病毒病毒 感染細胞感染細胞分泌型分泌型IgA IgA + +細菌細菌 抑制抑制細菌細菌 粘附粘附 （一）（一） 特異性結合特異性結合抗原抗原(VL VH);2021/8/

16、224NoImageNoImage1.調理作用調理作用 ( IgG)：IgG與細菌等顆粒性抗原結合后，可通與細菌等顆粒性抗原結合后，可通過其過其Fc段與巨段與巨 噬細胞和中性粒細胞表面相應噬細胞和中性粒細胞表面相應IgG Fc受體結受體結合，促進吞噬細胞對細菌等顆?？乖耐淌?，此即抗體的合，促進吞噬細胞對細菌等顆?？乖耐淌?，此即抗體的調理吞噬作用。調理吞噬作用。 2.抗體依賴細胞介導的細胞毒作用抗體依賴細胞介導的細胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)：IgG與腫瘤或病毒感染與腫瘤或病毒感染的靶細胞結合后，可通過其的靶

17、細胞結合后，可通過其Fc段與段與NK細胞、巨噬細胞和細胞、巨噬細胞和中性粒細胞表面相應中性粒細胞表面相應IgG Fc受體結合，增強受體結合，增強NK細胞和觸細胞和觸發(fā)吞噬細胞對靶細胞的殺傷作用，此即發(fā)吞噬細胞對靶細胞的殺傷作用，此即ADCC效應。效應。 3.介導介導型超敏反應型超敏反應( IgE)：由由IgE的的Fc段結合肥大細胞與段結合肥大細胞與嗜堿粒細胞而使其成為致敏狀態(tài)。嗜堿粒細胞而使其成為致敏狀態(tài)。（三）（三） 結合細胞表面的結合細胞表面的 Fc 受體受體2021/8/225NoImageNoImage2021/8/2262021/8/227NoImageNoImage2021/8/2

18、28NoImageNoImage2021/8/229NoImageNoImage（四）通過（四）通過胎盤胎盤和和粘膜粘膜在人類，在人類，IgG是唯一能通過胎盤的免疫球蛋白。是唯一能通過胎盤的免疫球蛋白。IgG穿過胎盤的作用是一種重要的自然被動免疫機穿過胎盤的作用是一種重要的自然被動免疫機制，對于新生兒抗感染具有重要意義。制，對于新生兒抗感染具有重要意義。分泌型分泌型IgA可通過呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜可通過呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。局部免疫的最主要因素。（五）具有（五）具有抗原性抗原性 Ig本身也是一種抗原，可刺激產(chǎn)生抗本身也是一種抗原，可刺激產(chǎn)生抗Ig的抗體。的抗

19、體。2021/8/230NoImageNoImage2021/8/231NoImageNoImage 二、二、五類免疫球蛋白的特性與功能五類免疫球蛋白的特性與功能1、 IgGn多為單體多為單體,有四個亞類有四個亞類(IgG14);n血清中血清中含量最高含量最高，半衰期最長。半衰期最長。n于于出生后出生后3個月個月開始合成開始合成，3 5歲達成人水平。歲達成人水平。n唯一能通過胎盤的抗體。唯一能通過胎盤的抗體。n能發(fā)揮重要的生物學效應：調理能發(fā)揮重要的生物學效應：調理作用、作用、ADCC、激活補體、抗菌、激活補體、抗菌、抗毒和抗病毒作用、參與抗毒和抗病毒作用、參與II、III型超敏反應。型超敏反

20、應。2021/8/232NoImageNoImagen為五聚體，是為五聚體，是分子量最大分子量最大的的Ig，稱巨球蛋白。稱巨球蛋白。 n半衰期短，約半衰期短，約5 10天天。n天然血型抗體是天然血型抗體是IgM。 nIgM是個體發(fā)育過程是個體發(fā)育過程最早最早能產(chǎn)生能產(chǎn)生的抗體，的抗體，胚胎晚期胚胎晚期已能合成，新已能合成，新生兒臍帶血中若生兒臍帶血中若IgM水平升高，水平升高，表示該兒曾有宮內(nèi)感染。表示該兒曾有宮內(nèi)感染。n抗原刺激后抗原刺激后出現(xiàn)最早出現(xiàn)最早的抗體。的抗體。n參與參與II、III型超敏反應型超敏反應 。2、IgM2021/8/233NoImageNoImage3、IgAn分為血

21、清型和分泌型兩種。分為血清型和分泌型兩種。n血清型血清型IgA 多為單體，存在于多為單體，存在于血清中。血清中。n分泌型分泌型IgA（SIgA）由由J鏈連接鏈連接的二聚體和分泌片組成。主要的二聚體和分泌片組成。主要存在于初乳、唾液、淚液，以存在于初乳、唾液、淚液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道及呼吸道消化道和泌尿生殖道粘膜表面的分泌液中。粘膜表面的分泌液中。n分泌型分泌型IgA的合成和主要作用的合成和主要作用 部位在粘膜，部位在粘膜，是參與粘膜局部是參與粘膜局部免疫的主要抗體。免疫的主要抗體。 2021/8/234NoImageNoImage4、IgDnIgD是是B細胞的重要表細胞的重要表面標志

22、。面標志。 nB細胞的分化過程中細胞的分化過程中首先出現(xiàn)首先出現(xiàn)SmIgM，后后來出現(xiàn)來出現(xiàn)SmIgD，其出其出現(xiàn)標志著現(xiàn)標志著B細胞成熟細胞成熟了。了。2021/8/235NoImageNoImage5、IgEn又稱親細胞抗體又稱親細胞抗體 n參與參與I I型超敏反應型超敏反應n抗寄生蟲的主要抗體抗寄生蟲的主要抗體nCH2和和CH3功能區(qū)可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞上的高親和力功能區(qū)可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞上的高親和力Fc受體結合，引起受體結合，引起I型超敏反應型超敏反應 2021/8/236NoImageNoImage 第五節(jié)第五節(jié) 人工制備抗體人工制備抗體一、一、多克隆抗體多克隆抗體 體

23、內(nèi)多個體內(nèi)多個B細胞克隆針對抗原物細胞克隆針對抗原物質上不同決定簇所產(chǎn)生抗體的混合物，主要存在質上不同決定簇所產(chǎn)生抗體的混合物，主要存在于血清中。于血清中。n多個抗原決定基多個抗原決定基機體機體多種抗體的混合物。多種抗體的混合物。n來源廣泛，制備容易；特異性不高，難以大量制來源廣泛，制備容易；特異性不高，難以大量制備。備。2021/8/237NoImageNoImage 多克隆抗體產(chǎn)生示意圖多克隆抗體產(chǎn)生示意圖 帶有多個表位的帶有多個表位的 抗原抗原針對不同表針對不同表 位的特異性位的特異性 B細胞細胞2021/8/238NoImageNoImage1.1.概念概念: : 由識別由識別一種抗原決定簇一種抗原決定簇 的