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免疫球蛋白多媒免疫球蛋白多媒体课程体课程免疫球蛋白多媒体课程1第三章免疫球蛋白(immunoglobulin)第三章免疫球蛋白(immunoglobulin)2目的与要求目的与要求n n掌握免疫球蛋白的概念、结构、功能掌握免疫球蛋白的概念、结构、功能区及功能区的功能、类型、酶解片段区及功能区的功能、类型、酶解片段n n掌握免疫球蛋白的生物学功能掌握免疫球蛋白的生物学功能n n了解多克隆和单克隆抗体及基因工程了解多克隆和单克隆抗体及基因工程抗体抗体目的与要求掌握免疫球蛋白的概念、结构、功能区及功能区的功能3概概念念n n免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulinimmunoglobulin，IgIg）即抗体即抗体(antibody(antibody，Ab)Ab)，是，是B B细胞接受细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，是体液能与相应抗原特异性地结合，是体液免疫的重要效应分子免疫的重要效应分子 概念免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）即4抗体的发现抗体的发现Behring抗体的发现Behring5 619371937年年 TiseliusTiselius和和Kabat Kabat 血清血清电泳方法电泳方法血清蛋白血清蛋白白蛋白白蛋白1球蛋白球蛋白2球蛋白球蛋白球蛋白球蛋白球蛋白球蛋白1937年Tiselius和Kabat血清电泳方法血清7医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件8与抗体有关的诺贝尔奖获得者与抗体有关的诺贝尔奖获得者19011901von Beringvon Beringvon Beringvon Bering血清治疗血清治疗19081908Ehrlich&Ehrlich&Ehrlich&Ehrlich&MetchnikoffMetchnikoffMetchnikoffMetchnikoff抗体生成、吞噬抗体生成、吞噬19721972Edelman&PoterEdelman&PoterEdelman&PoterEdelman&Poter抗体分子结构抗体分子结构19771977YalowYalowYalowYalow放射免疫测定放射免疫测定19841984Koler,Milstein Koler,Milstein Koler,Milstein Koler,Milstein&Jerne&Jerne&Jerne&Jerne单克隆抗体单克隆抗体19871987TonegawaTonegawaTonegawaTonegawaIgIg基因结构基因结构与抗体有关的诺贝尔奖获得者1901vonBering血清治9第一节第一节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构第一节免疫球蛋白的结构10PorterPorter11 1 1、Porter 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 19591959 (1)Fab(1)Fab段段2 2个抗原结合片段个抗原结合片段 fragmentwithantigenbinding (2)Fc(2)Fc段段 1 1个可结晶片段个可结晶片段 fragmentcrystallized研究简史(2)Fc段1个可结晶片段研究简史122、Nisonoff 胃蛋白酶胃蛋白酶 1960 (1)F(ab)2 段段 1个个 结合颗粒性抗原出现凝集反应结合颗粒性抗原出现凝集反应 (2)Fc段段 1个个 无生物学活性无生物学活性研究简史2、Nisonoff胃蛋白酶1960研究简史13EdelmanEdelman143、Edelman:巯基乙醇尿素变性电泳巯基乙醇尿素变性电泳4 4、X X线晶体衍射技术进一步证明线晶体衍射技术进一步证明研究简史兔兔FabFab 羊羊 羊抗兔羊抗兔FabFab段的段的Ab Ab 兔兔Fc Fc 羊羊 羊抗兔羊抗兔FcFc段的段的Ab Ab 与重链反应与重链反应与轻链反应与轻链反应与重链反应与重链反应不不与轻链反应与轻链反应3、Edelman:巯基乙醇尿素变性电泳4、X线晶体衍15一、免疫球蛋白的基本结构n n四肽链分子，即由四肽链分子，即由两条相同的重链两条相同的重链和两条相同的轻和两条相同的轻链通过链间二硫链通过链间二硫键连接而成的免键连接而成的免疫球蛋白单体，疫球蛋白单体，呈呈“Y Y”形形N端端C端端一、免疫球蛋白的基本结构四肽链分子，即由两条相同的重链和两条161.重链（重链（heavy chain，H链）链）n n450-550个氨基酸残基组成，按恒定个氨基酸残基组成，按恒定区氨基酸组成和排列的差别，可分为区氨基酸组成和排列的差别，可分为五类，五类，IgM、IgG、IgA、IgD和和IgE，相应的重链分别为相应的重链分别为：、链链（一）重链和轻链（一）重链和轻链1.重链（heavychain，H链）（一）重链和轻链17医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件18 同一类同一类IgIg的铰链区氨基酸的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此可将同类也不同，据此可将同类IgIg分为不分为不同的亚类同的亚类IgG1、IgG2、IgG3、IgG4IgA1、IgA2同一类Ig的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、19医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件20n214214个氨基酸残基组成个氨基酸残基组成nL L链有两种：链有两种：与与 ，IgIg据此分据此分为两型为两型n 和和的比例异常可能反映免疫的比例异常可能反映免疫系统的异常系统的异常2.2.轻链（轻链（light chainlight chain，L L链）链）214个氨基酸残基组成2.轻链（lightchain，L链21（二）可变区和恒定区n免疫球蛋白分子中靠近免疫球蛋白分子中靠近N N端的约端的约110110个氨基酸的序列变化较大，称为可个氨基酸的序列变化较大，称为可变区（变区（V V区）区）n其余靠近其余靠近C C端的氨基酸序列相对稳端的氨基酸序列相对稳定，称为恒定区（定，称为恒定区（C C区）区）（二）可变区和恒定区免疫球蛋白分子中靠近N端的约110个氨基22可变区与恒定区V区C区N端C端二硫键可变区与恒定区V区C区N端C端二硫键231.可变区n VHVH和和VLVLnVHVH和和VLVL各有各有3 3个区域的氨基酸组成个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变和排列顺序高度可变，称为高变区（区（HVRHVR）或互补决定区（）或互补决定区（CDRCDR）1.可变区VH和VL24医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件25nCDR1CDR1、CDR2CDR2、CDR3CDR3共同组成共同组成IgIg的抗原结合部位的抗原结合部位n在在V V区中，区中，CDRCDR之外区域的氨基之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（化，称为骨架区（FRFR）CDR1、CDR2、CDR3共同组成Ig的抗原结合部位26医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件27n nCHCH和和CLCLn n不同类不同类Ig CHIg CH的长度不一的长度不一n n同一种属的个体，所产生的同一类同一种属的个体，所产生的同一类IgIg，其，其C C区氨基酸组成和排列顺序较恒区氨基酸组成和排列顺序较恒定，即免疫原性相同，但定，即免疫原性相同，但V V区不同区不同2.2.恒 定 区CH和CL2.恒定区28（三）功能区 又称为结构域，又称为结构域，IgIg的链内二硫键将的链内二硫键将每条肽链折叠成几个球形区域，每每条肽链折叠成几个球形区域，每个区域由约个区域由约110110个氨基酸残基组成，个氨基酸残基组成，具有不同的生物学功能具有不同的生物学功能（三）功能区又称为结构域，Ig的链内二硫键将每条肽链折叠成29nL L链功能区：链功能区：2 2个，（个，（VLVL、CLCL）nH H链功能区：链功能区：IgGIgG、IgAIgA、IgD 4IgD 4个个 IgMIgM、IgE 5IgE 5个个L链功能区：2个，（VL、CL）30 Ig的功能区Ig的功能区31功能区的功能1.VL和和VH是抗原结合位点是抗原结合位点2.CH1和和CL具具有有Ig同同种种异异型型遗遗传传标记标记3.CH2/CH3为补体结合位点为补体结合位点功能区的功能1.VL和VH是抗原结合位点324.IgG的的CH2介导通过胎盘介导通过胎盘5.CH3、CH4可可与与多多种种细细胞胞的的相相应应Fc受受体体结结合合，介介导导免免疫疫细细胞胞的生物学活性的生物学活性4.IgG的CH2介导通过胎盘33n位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸。易伸展、弯曲，有利于同时结合两个不同的抗原表位n易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解nIgM和IgE无铰链区（四）（四）铰 链 区位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸。易伸展、弯曲，有利34医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件35医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件361 J链（链（joining chain）：是一富）：是一富含半胱氨酸的多肽链，能将单体含半胱氨酸的多肽链，能将单体Ig分子连接为多聚体。分子连接为多聚体。IgA，IgM二、二、IgIg的其他成分的其他成分 1J链（joiningchain）：是一富含半胱氨酸的372分泌片（分泌片（SP）：是分泌型）：是分泌型IgA上上的一个辅助成分，能保护分泌型的一个辅助成分，能保护分泌型IgA的铰链区免遭蛋白水解酶降解的铰链区免遭蛋白水解酶降解2分泌片（SP）：是分泌型IgA上的一个辅助成分，能保护分38医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件39（一）木瓜蛋白酶水解片段（一）木瓜蛋白酶水解片段 在铰链区的近N端将其裂解成2个Fab和1个Fc片段，Fab能够与抗原结合；Fc能够与细胞表面的Fc受体结合，因它容易形成结晶，故称为可结晶片段（fragment crystallizable）三、水解片段（一）木瓜蛋白酶水解片段三、水解片段40（二）胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶水解片段n n在铰链区的近C端将其裂解成两个片段：一个大片段F（ab）2和一些小碎片pFc。pFc分子量小，丧失免疫原性。n nF（ab）2片段功能与Fab段相同，具有双价，可同时结合两个抗原表位（二）胃蛋白酶水解片段41医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件42第二节第二节 免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型n n同种型同种型n n同种异型同种异型n n独特型独特型第二节免疫球蛋白的血清型同种型43n同种型（同种型（isotypeisotype）存在于同种抗体分子中的抗原表位，为种属型标志，存在于IgC区同种型（isotype）44n同种异型（同种异型（allotypeallotype）同一种属不同个体之间免疫球蛋白具有的免疫原性，为个体型标志，存在于Ig C区同种异型（allotype）45n独特型（独特型（idiotype,Id)：同一种属、同一个体来源的抗体分子，由于其CDR区的氨基酸序列的不同，可显示不同的免疫原性，称为独特型，是每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志独特型（idiotype,Id)：46医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件47第三节第三节 免疫球蛋白的生物学活性免疫球蛋白的生物学活性第三节免疫球蛋白的生物学活性48n识别并特异性结合抗原是抗体基本功能，其中CDR区起决定性作用Ig结合抗原表位的个数称为抗原结合价一、IgV区的功能识别并特异性结合抗原一、IgV区的功能491.中和毒素2.中和病毒 3.阻止细菌黏附1.中和毒素50二、IgC区的功能（一）激活补体（一）激活补体抗体与相应抗原结合后，抗体与相应抗原结合后，暴露出暴露出CH2/CH3结构域上的补体结构域上的补体结合位点，激活补体。结合位点，激活补体。IgG、IgM二、IgC区的功能（一）激活补体511.调理作用调理作用 抗体通过抗体通过FcFc段与段与FcFc受体结合从受体结合从而增强吞噬细胞的吞噬作用，这种而增强吞噬细胞的吞噬作用，这种现象称为调理作用现象称为调理作用（二）结合（二）结合FcFc受体受体1.调理作用（二）结合Fc受体52医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件53医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件542.2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用作用（ADCC）:具有杀伤活性的细胞通过其具有杀伤活性的细胞通过其表面表达的表面表达的F受体识别结合于受体识别结合于靶抗原上的抗体靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤段，直接杀伤靶抗原靶抗原2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）:55医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件563.介导介导I型超敏反应型超敏反应IgE与肥大细胞和嗜与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合，使其致敏，当碱性粒细胞结合，使其致敏，当相同变应原再次进入机体即可刺相同变应原再次进入机体即可刺激致敏靶细胞脱颗粒，释放生物激致敏靶细胞脱颗粒，释放生物活性介质，引起活性介质，引起I型超敏反应型超敏反应3.介导I型超敏反应57（三）（三）穿过胎盘和黏膜穿过胎盘和黏膜IgG是唯一可通过胎盘是唯一可通过胎盘的的Ig ，是重要的自然被动免疫，是重要的自然被动免疫，对于新生儿的抗感染有重要意义对于新生儿的抗感染有重要意义sIgA可通过呼吸道和消可通过呼吸道和消化道黏膜，是黏膜局部免疫的主要化道黏膜，是黏膜局部免疫的主要因素因素（三）穿过胎盘和黏膜58医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件59第四节 各类免疫球蛋白的特性 第四节60医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件61Ig G 血清中含量最高，占血血清中含量最高，占血 Ig Ig 总量的总量的 7575 主要由脾脏及淋巴结中的浆细胞合成，主要由脾脏及淋巴结中的浆细胞合成，出生后出生后3 3 个月开始个月开始,3,35 5 岁达成人水平岁达成人水平 半衰期最长，为半衰期最长，为 20202323 天天 是再次免疫应答的主要抗体是再次免疫应答的主要抗体 是唯一可以穿过胎盘的抗体是唯一可以穿过胎盘的抗体 参与参与 ADCC ADCC 及及 SPA SPA 协同凝集作用协同凝集作用 参与某些自身免疫病及超敏反应参与某些自身免疫病及超敏反应IgG血清中含量最高，占血Ig总量的7562Ig M 占占IgIg总量的总量的5 5-1010 在个体发生及免疫应答中产生最早在个体发生及免疫应答中产生最早 分子量最大，为五聚体分子量最大，为五聚体 天然抗体为天然抗体为 Ig M Ig M 类抗体类抗体 调理作用最强，在体内有重要的免疫保护作用调理作用最强，在体内有重要的免疫保护作用 不能通过胎盘，如不能通过胎盘，如脐带血脐带血IgMIgM升高则可能发生升高则可能发生胎儿宫内感染胎儿宫内感染 膜表面膜表面IgMIgM为为B B细胞表面主要的抗原识别受体细胞表面主要的抗原识别受体IgM占Ig总量的5-1063Ig A 主要由黏膜相关淋巴样组织产生，主要由黏膜相关淋巴样组织产生，4-6 4-6 个月个月开始合成，开始合成，4-12 4-12 岁达成人水平岁达成人水平 IgIg分为分为 Ig A1 Ig A1 和和 Ig A2 Ig A2 两个亚类两个亚类 Ig A1Ig A1主要存在于血清中，占血清主要存在于血清中，占血清 Ig Ig 总量总量的的 10%10%左右，占左右，占 Ig A Ig A 的的 85%85%Ig A2 Ig A2 主要存在于外分泌液中（主要存在于外分泌液中（SIgASIgA），少），少数存在于血清中数存在于血清中 SIg ASIg A为双体结构，是黏膜局部重要的保护为双体结构，是黏膜局部重要的保护性抗体性抗体 IgA主要由黏膜相关淋巴样组织产生，4-6个月开始合64Ig D 主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占IgIg的的1 1左右左右 SmIg D SmIg D 是是 B B 细胞表面主要受体，细胞表面主要受体，B B 细胞表细胞表达达SmIg D SmIg D 时是时是 B B 细胞成熟的标志细胞成熟的标志 Ig DIg D的的功能不清功能不清IgD主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占Ig的1左右65mIg的结构Ig-Ig-Ig-Ig-Ig-Ig-Ig-Ig-66Ig E 由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆细由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆细胞产生胞产生 IgEIgE在体内含量最少，仅在体内含量最少，仅占占IgIg的的0 0.002%.002%左右左右 IgEIgE为亲细胞抗体，为亲细胞抗体，主要参与机体的主要参与机体的I I型超敏型超敏反应反应 IgEIgE可能与机体抗寄生虫免疫有关可能与机体抗寄生虫免疫有关IgE由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆细胞产生67n n G 量最高可入胎量最高可入胎n n A含两条泌在外含两条泌在外n n M是最大早且快是最大早且快n n D的功能不明白的功能不明白n n E结肥大诱变态结肥大诱变态n n 五类浓度高低排五类浓度高低排G量最高可入胎68第五节第五节 人工制备的抗体类型人工制备的抗体类型第五节人工制备的抗体类型691.1.定义定义 指由不同指由不同B B细胞克隆产生的针对抗原物细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如:免疫血清（含多种特异性抗体）。免疫血清（含多种特异性抗体）。2.2.优点优点 作用全面、来源广泛、制备容易作用全面、来源广泛、制备容易 缺点缺点 特异性不高、易发生交叉反应特异性不高、易发生交叉反应3.3.实际意义实际意义 （1 1）预防、治疗感染性疾病）预防、治疗感染性疾病 （2 2）临床诊断）临床诊断一、多克隆抗体第一代抗体（pdyclonalantibody,pAb）1.定义指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决70 二、单克隆抗体第二代抗体第二代抗体（monoclonalantibody,mAb）1.1.定义定义 由单一克隆由单一克隆B B细胞杂交瘤产生的，细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体的特异性抗体2.2.优点优点 结构均一、纯度高、特异性强、结构均一、纯度高、特异性强、效价高、交叉反应少、成本低效价高、交叉反应少、成本低 缺点缺点 仍有鼠源性仍有鼠源性二、单克隆抗体第二代抗体（monoclonalant71医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件723.单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用(1)(1)、诊断试剂、诊断试剂(2)(2)、研究用探针、研究用探针(3)(3)、制备、制备“生物导弹生物导弹”(4)(4)、放射免疫测定法、放射免疫测定法3.单克隆抗体的应用(1)、诊断试剂(2)、研究用探针(73三、基因工程抗体第三代抗体(geneticengineeringantibody)1.1.定义定义 在在DNADNA水平对水平对IgIg基因进行切割、拼接基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。或修饰，导入受体细胞表达的抗体。2.2.举例举例 人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体(chimeric chimeric a antibodyntibody)小分子抗体小分子抗体 双特异性抗体双特异性抗体(bispecific antibodybispecific antibody)三、基因工程抗体第三代抗体(geneticengin74医学免疫球蛋白多媒体课程培训培训ppt课件75思考题 名词：名词：Ig ADCC 单克隆抗体单克隆抗体 免疫球蛋白的结构和功能区免疫球蛋白的结构和功能区 免疫球蛋白的生物学免疫球蛋白的生物学功能功能思考题名词：IgADCC单克隆抗体76