食品免疫学—第四章-抗体课件

第四章第四章抗体抗体(Ab)(antibody)第四章1 1890年，年，Behring 在德国在德国Koch实验室从免疫的动物实验室从免疫的动物体内发现了第一种抗体：体内发现了第一种抗体：白喉抗毒素白喉抗毒素，从而挽救了，从而挽救了成千上万的白喉患儿，死成千上万的白喉患儿，死亡率从亡率从60%降到降到26%。1901年获第一届诺贝尔奖。年获第一届诺贝尔奖。Ab的发现的发现 1890年，Behring 在德国Koch实验室从免2 细菌学家细菌学家 发现抗体（发现抗体（30年代）年代）40年代年代 浆细胞内含有抗体浆细胞内含有抗体B细胞细胞 浆细胞浆细胞 抗体抗体 3抗体的化学本质抗体的化学本质 抗体的化学本质4免疫球蛋白免疫球蛋白(Ig)具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为蛋白统称为Ig。有分泌型、膜型两种。有分泌型、膜型两种。抗体抗体(Ab):是是B细胞接受抗原刺激后分化为浆细胞所细胞接受抗原刺激后分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合、具产生的一类能与相应抗原特异性结合、具有免疫功能的球蛋白。有免疫功能的球蛋白。免疫球蛋白(Ig)5 第一节第一节 免疫球蛋白分子的结构免疫球蛋白分子的结构 第一节 6Gerald Edelman 1929-Nobel Prize in 1972Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929-Rodney P7一、一、Ig的基本结构（以的基本结构（以IgG为例）为例）（一）轻链和重链（一）轻链和重链1.重链重链(heavy chain,H链链)2.轻链轻链(light chain,L链链)3.二硫键二硫键C端端L链链H链链N端端一、Ig的基本结构（以IgG为例）（一）轻链和重链1.重链(8重链重链(heavy chain,H链链)：两条较长的链：两条较长的链 重链分别称重链分别称、链，链，Ig为为IgM、IgG、IgA、IgD、IgE。轻链轻链(light chain,L链链)：两条较短的链：两条较短的链 L链分为两个型：链分为两个型：、型，型，同一同一Ig分子的分子的L链的型是相同的。链的型是相同的。：=2：1重链(heavy chain,H链)：两条较长的链9V V区区C C区区(二二)可变区和恒定区可变区和恒定区HVRHVRVHVHCH1CH1CH2CH2CH3CH3VLVLCLCLC C端端L L链链H H链链N N端端V区C区(二)可变区和恒定区HVRVHCH1CH2CH3VL101.可变区可变区(variable region,V区区)L链近链近N端的端的1/2：VL，H链近链近N端的端的1/5或或1/4：VH。超变区超变区(互补决定区互补决定区CDR)complementaritydeterming region,超变区：超变区：是是抗体与抗原结合的部位抗体与抗原结合的部位，同时也，同时也是是Ig分子分子独特型决定基独特型决定基存在的部位。存在的部位。1.可变区(variable region,V区)11食品免疫学第四章-抗体课件122.恒定区恒定区（constant region，C区区）L链近链近C端的端的1/2：CL H链近链近C端的端的4/5或或3/4：CH 2.恒定区（constant region，C区）13（三）（三）铰链区铰链区1位于位于CH1和和CH2之间，富含脯氨酸，之间，富含脯氨酸，有弹性有弹性，使使Ig易发生易发生伸展及转动，导致构型改变伸展及转动，导致构型改变。2适合适合Ig与与Ag分子表面分子表面Ag表位表位结合，结合，有利于有利于暴露暴露Ig分子上的补体分子上的补体C1q结合点而结合点而激活补体激活补体。3IgM和和IgE缺乏铰链区。缺乏铰链区。（三）铰链区14食品免疫学第四章-抗体课件15二、免疫球蛋白功能区的结构及其主要功能二、免疫球蛋白功能区的结构及其主要功能食品免疫学第四章-抗体课件161L链功能区链功能区 可变区（可变区（VL）恒定区（恒定区（CL）1L链功能区172H链功能区链功能区（1）IgG、IgA、IgD 1个可变区（个可变区（VH）；）；3个恒定区个恒定区（CH1、CH2、CH3）。）。（2）IgM、IgE 1个可变区（个可变区（VH）。）。4个恒定区个恒定区（CH1、CH2、CH3、CH4）。）。2H链功能区183功能区的作用功能区的作用（1）VL和和VH：特异性结合抗原特异性结合抗原（2）CL和和CH1：具有具有Ig同种异型遗传标志同种异型遗传标志（3）IgG CH2、IgM CH3：补体结合位点补体结合位点（4）IgG CH2可可介导介导IgG通过胎盘通过胎盘 胎儿胎儿3功能区的作用19（5）CH3 *IgGCH3：具有结合具有结合单核细胞、巨噬细胞、单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、粒细胞、B细胞和细胞和NK细胞细胞Fc受体的功能受体的功能；*IgE的的CH2和和CH3与与结合肥大细胞和嗜硷性结合肥大细胞和嗜硷性 粒细胞粒细胞FC受体受体有关。有关。（5）CH320三三、连接链和分泌片、连接链和分泌片1J(joining chain)链链：富含半胱氨酸的多肽链，富含半胱氨酸的多肽链，由由浆细胞合成，浆细胞合成，存在与存在与SIgA和和IgM中。中。2分泌片（分泌成分）分泌片（分泌成分）：分泌成分是分泌型分泌成分是分泌型IgA上的辅助成分，由上的辅助成分，由粘膜上皮细胞合成，起到粘膜上皮细胞合成，起到抵抗外分泌液抵抗外分泌液中蛋白水解酶的作用中蛋白水解酶的作用。三、连接链和分泌片21食品免疫学第四章-抗体课件22四、单体、双体和五聚体四、单体、双体和五聚体1单体单体：包括包括IgG、IgD、IgE和和血清型血清型IgA。2双体双体:由由J链连接的两个单体，链连接的两个单体，如：分泌型如：分泌型IgA（SIgA）。）。3五聚体五聚体：只有：只有IgM。四、单体、双体和五聚体23食品免疫学第四章-抗体课件24五、免疫球蛋白的水解片段五、免疫球蛋白的水解片段五、免疫球蛋白的水解片段251木瓜蛋白酶的水解片段木瓜蛋白酶的水解片段 裂解部位裂解部位：H链铰链区链间二硫键近链铰链区链间二硫键近N端端。裂解片段裂解片段：2个个Fab段段(fragment of antigenbinding)1个个Fc段段(fragment crystallizable)1木瓜蛋白酶的水解片段 262胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶水解片段 裂解部位裂解部位：H链铰链区链间二硫键近链铰链区链间二硫键近C端端。裂解片段裂解片段：1个个F(ab)2段段,1个个Fc（PFc,)段段.抗毒素经酶解提纯后可减少超敏反应的发生。抗毒素经酶解提纯后可减少超敏反应的发生。2胃蛋白酶水解片段 27第三节第三节 免疫球蛋白的生物学功能免疫球蛋白的生物学功能第三节 28一、可变区的功能一、可变区的功能 特特异性结合抗原。异性结合抗原。除除中和毒中和毒素对机体起直接保护作用素对机体起直接保护作用外，对外，对其它抗原而言结合抗原只是体液其它抗原而言结合抗原只是体液免疫的第一步。免疫的第一步。一、可变区的功能29二、恒定区的功能二、恒定区的功能（一）（一）激活补体系统激活补体系统1IgM、IgG1-3经典激活途径经典激活途径2凝聚的凝聚的IgA、IgG4和和IgE 替替代途径激活补体。代途径激活补体。二、恒定区的功能30（二）（二）调理作用调理作用 IgG类抗体促进吞噬细胞吞噬类抗体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。细菌等颗粒性抗原的作用。（二）调理作用31（三）（三）ADCC(抗体依赖细胞介导的抗体依赖细胞介导的细胞毒细胞毒)作用作用 NK、巨噬细胞、中性粒细胞等、巨噬细胞、中性粒细胞等能通过能通过FcR与结合了与结合了IgG的靶细胞接的靶细胞接触并杀伤靶细胞。触并杀伤靶细胞。（三）ADCC(抗体依赖细胞介导的细胞毒)作用32食品免疫学第四章-抗体课件33食品免疫学第四章-抗体课件34(四四)介导介导I型超敏反应型超敏反应：IgE类的抗体。类的抗体。（五）（五）通过胎盘和粘膜：通过胎盘和粘膜：1IgG是唯一是唯一可通过胎盘可通过胎盘的抗体，在新生儿的抗体，在新生儿 抗感染中有重要作用。抗感染中有重要作用。2SIgA可通过分泌片介导可通过分泌片介导穿越粘膜穿越粘膜上皮细胞，上皮细胞，在粘膜表面抗感染中作用重要。在粘膜表面抗感染中作用重要。(四)介导I型超敏反应：IgE类的抗体。35食品免疫学第四章-抗体课件36第四节第四节各类免疫球蛋白的特性及功能各类免疫球蛋白的特性及功能第四节37一、一、IgG1血清含量最高，占血清总血清含量最高，占血清总Ig的的75%。2有四个亚类（有四个亚类（IgG1、IgG2、IgG3、IgG4）。）。3是机体主要的抗感染是机体主要的抗感染Ab。4半衰期半衰期23天，临床丙种球蛋白每天，临床丙种球蛋白每2-3周注射一次周注射一次。5唯一能通过胎盘，在新生儿抗感染中作用重要。唯一能通过胎盘，在新生儿抗感染中作用重要。6IgG还有调理作用、还有调理作用、ADCC作用和结合作用和结合SPA等作用。等作用。一、IgG38二、二、IgA1以单体和双体形式存在。以单体和双体形式存在。2血清型血清型IgA以单体为主，以单体为主，有有(IgA1、IgA2)两个亚类，有调理作用和两个亚类，有调理作用和ADCC作作用。用。3外分泌液（唾液、外分泌液（唾液、初乳、初乳、泪液）以泪液）以双体双体形式存在，形式存在，称称SIgA。SIgA在粘膜局部抗在粘膜局部抗感染中作用重要感染中作用重要，能阻止病原微生物由，能阻止病原微生物由粘膜侵入体内。粘膜侵入体内。二、IgA39三、三、IgM1膜结合型膜结合型IgM(mIgM)为单体，为为单体，为B细胞抗细胞抗原受体（原受体（BCR）。）。血清型血清型为五聚体，分子量为五聚体，分子量最大，称巨球蛋白。最大，称巨球蛋白。2IgM不能通过血管，不能通过血管，在防止败血症中作用在防止败血症中作用重要。重要。3IgM抗原结合价抗原结合价(5)和和激活补体的能力激活补体的能力高高于于IgG，具有高效抗感染的免疫作用。，具有高效抗感染的免疫作用。三、IgM404个体发育过程中最早产生的个体发育过程中最早产生的Ab，是，是宫内感染宫内感染的指标的指标。5初次体液免疫应答最早产生的抗体，初次体液免疫应答最早产生的抗体，是是近期感染近期感染的指标。的指标。6类风湿因子和天然血型抗体类风湿因子和天然血型抗体为为IgM。4个体发育过程中最早产生的Ab，是宫内感染的指标。41四四、IgD 血清型和膜结合型。血清型和膜结合型。膜结合型膜结合型IgD(mIgD)是成熟的是成熟的B细胞膜上的细胞膜上的BCR。未成熟未成熟B细胞只表达细胞只表达mIgM。成熟。成熟B细胞同时表达细胞同时表达mIgM和和mIgD四、IgD42五、五、IgE1是血清中含量最低的是血清中含量最低的Ig；2为亲细胞抗体，介导为亲细胞抗体，介导型超敏反应型超敏反应；3是抗寄生虫感染的重要抗体。是抗寄生虫感染的重要抗体。五、IgE43第二节第二节免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型（抗原特异性）（抗原特异性）第二节44（一）同种型（一）同种型1 1是指同一物种所有个体共有的是指同一物种所有个体共有的IgIg抗原特异抗原特异性。例：马抗人（甲）性。例：马抗人（甲）IgGIgG，能与所有人，能与所有人IgGIgG结合。结合。2 2抗原性主要位于抗原性主要位于IgIg的恒定区的恒定区（CHCH和和CLCL）。）。3 3IgIg同种型包括类和亚类、型和亚型。同种型包括类和亚类、型和亚型。（一）同种型45（二）（二）同种异型同种异型1 1是指同一物种不同个体所产生的同一类型是指同一物种不同个体所产生的同一类型IgIg分子，分子，由于恒定区（由于恒定区（CHCH和和CLCL）一个或数个氨基）一个或数个氨基酸的不同酸的不同而表现抗原性的差异。而表现抗原性的差异。例：例：Ag Ag 甲甲 IgG IgG 差差 乙乙 IgG IgG 异异2 2差异由遗传基因决定，又称差异由遗传基因决定，又称遗传标志，遗传标志，存在存在 1-1-3 3、2 2和和 链上，命名链上，命名GmGm、AmAm、m m因子。因子。（二）同种异型46（三）独特型（三）独特型(idiotype)(idiotype)1 1指每个指每个IgIg分子分子V V区肽链所具有的抗原特异性标区肽链所具有的抗原特异性标志，为细胞特异性标志。志，为细胞特异性标志。B1 IgG1 B1 IgG1 Ag B2 IgG2 Ag B2 IgG2 差异差异 B3 IgG3 B3 IgG32 2IgIg的的V V区、区、AgAg结合部位、独特型表位，这三个结合部位、独特型表位，这三个不同的概念是立足于同一物质基础上。不同的概念是立足于同一物质基础上。3 3抗独特型抗体。抗独特型抗体。（三）独特型(idiotype)47 同种型同种型(isotype):类类/亚类；型亚类；型/亚型。亚型。同种异型同种异型(allotype):Gm、Am、m。独特型独特型(idiotype)同种型同种型（种属型标志）（种属型标志）同种异型同种异型（个体型标志）（个体型标志）独特型独特型（细胞型标志）（细胞型标志）同种型(isotype):类/亚类；型/亚型。同种异型(48食品免疫学第四章-抗体课件49第五节第五节多克隆抗体与单克隆抗体多克隆抗体与单克隆抗体第五节50一、多克隆抗体一、多克隆抗体(polyclonal antibody,PcAb)由多个由多个B细胞克隆产生的针对细胞克隆产生的针对多种抗原多种抗原表位表位的抗体。的抗体。二、单克隆抗体二、单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)由单一克隆杂交瘤细胞产生的识别由单一克隆杂交瘤细胞产生的识别某一某一特定抗原表位特定抗原表位的同源抗体。的同源抗体。1.概念概念一、多克隆抗体(polyclonal antibody,Pc51抗抗 原原1 24343211 234B B B B 细细细细胞胞胞胞单克隆抗体单克隆抗体多克隆抗体多克隆抗体多多多多 克克克克 隆隆隆隆 抗抗抗抗 体体体体 的的的的 制制制制 备备备备抗 原124343211234B 细胞单克隆抗体多克隆抗体多52B3B3B2B2B1B1B3B3AgAg机体机体B2B2AgAgB1B1合成并分泌抗体合成并分泌抗体多克隆抗体多克隆抗体AgAg合成并分泌抗体合成并分泌抗体AbAb1 1AbAb2 2AbAb3 3AbAb1 1AbAb2 2AbAb3 3单克隆抗体单克隆抗体机体机体B3B2B1B3Ag机体B2AgB1合成并分泌抗体多克隆抗体53(1)(1)B B细胞细胞能产生抗体，但不易在体外培养。能产生抗体，但不易在体外培养。2.2.单克隆抗体的制备原理和方法单克隆抗体的制备原理和方法(2)(2)骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞能在体内、外无限增殖，但能在体内、外无限增殖，但不能分泌抗体。不能分泌抗体。(3)(3)两者形成的两者形成的杂交瘤细胞杂交瘤细胞即能大量增殖，即能大量增殖，又能合成和分泌特异性抗体。又能合成和分泌特异性抗体。(1)B细胞能产生抗体，但不易在体外培养。2.单克隆抗体的54食品免疫学第四章-抗体课件553.3.单克隆抗体的特点和应用单克隆抗体的特点和应用 结构高度均一；结构高度均一；特异性强；特异性强；效价高；效价高；临床疾病诊断；临床疾病诊断；鉴定细胞表面分子；鉴定细胞表面分子；分离纯化抗原；分离纯化抗原；肿瘤导向治疗；肿瘤导向治疗；少少(或无或无)血清血清交叉反应。交叉反应。3.单克隆抗体的特点和应用特点：结构高度均一；特异性强；56第六节第六节免疫球蛋白的基因结构及其表达免疫球蛋白的基因结构及其表达第六节57一、一、IgIg胚系基因及其定位胚系基因及其定位的胚系基因的胚系基因IgIgH H链基因群：位于链基因群：位于1414号染色体号染色体链基因群：位于链基因群：位于2 2号染色体号染色体链基因群：位于链基因群：位于2222号染色体号染色体一、Ig胚系基因及其定位的胚系基因IgH链基因群：位于14号58二、人类二、人类IgIg胚系基因结构及其重排和表达胚系基因结构及其重排和表达 H H链胚系基因结构及其重排和表达链胚系基因结构及其重排和表达C C区基因（区基因（C CH H）:9:9个个V V区基因区基因V V基因片段（基因片段（V VH H）:65:65个个D D基因片段（基因片段（D DH H）:27:27个个J J基因片段（基因片段（J JH H）:6:6个个二、人类Ig胚系基因结构及其重排和表达 H链胚系基因结构及其59 V1V65D2 D3D1D27 V2J1J2 J3 J4J5J6 C C C3 C1 C1 C2 C4 C C2D/JD/J连接连接V/D/JV/D/J连接连接转录转录An V-D-J-CRNARNA剪接剪接An V-D-J-C翻译翻译VH C CVH胚系基因胚系基因重组重组DNADNA初级初级RNARNA转录本转录本或或链链mRNA或或链链V255D2J5J4J6 C C33J5J4 C CJ633D2V2V65L V1D155 C C5533 VDJ V1V65D2D3D1D27 V2J1J2J3J4J5J660 链胚系基因结构及其重排和表达链胚系基因结构及其重排和表达C C区基因（区基因（C C）:1:1个个V V区基因区基因V V基因片段（基因片段（V V）:40:40个个J J基因片段（基因片段（J J）:5:5个个 链胚系基因结构及其重排和表达链胚系基因结构及其重排和表达V V区基因区基因V V基因片段（基因片段（V V）:30:30个个J J基因片段（基因片段（J J）:4:4个个C C区基因（区基因（C C）:结成结成4 4个个J-CJ-C基因对基因对 链胚系基因结构及其重排和表达C区基因（C）:1个V区基61 V1V40J1J 5 V2 CDNADNA重排重排转录转录An V-J-CRNARNA剪接剪接翻译翻译V C胚系基因胚系基因重组重组DNADNA初级初级RNARNA转录本转录本mRNA轻链轻链5533V2555533J4 C33 V1V40J1J 5 V2 CDNA重排转录An62三、三、IgIg的类别转换的类别转换指一个指一个B B细胞克隆在分化过程中细胞克隆在分化过程中V-D-JV-D-J功能性基功能性基因片段保持不变，而发生因片段保持不变，而发生C C基因重排基因重排的过程。的过程。类别转换与类别转换与C C区有关，与抗体的特异性不变。区有关，与抗体的特异性不变。IgIg类别可由类别可由IgMIgM转换成转换成IgGIgG、IgAIgA、IgEIgE等。等。由存在于各由存在于各C C区前面的转换序列（区前面的转换序列（S S序列）形序列）形 成成S-SS-S重排引起。重排引起。三、Ig的类别转换指一个B细胞克隆在分化过程中V-D-J功能63V/D/J S S3 S1 C C C3 C1 CV/D/J S S3 C3 S1 C1 C初次重组初次重组DNADNA环出环出V/D/J S S3 C3 C1 S1二次重组的二次重组的DNADNAV/D/J S S3 S1 C C C3 C1641.抗体和免疫球蛋白的概念。抗体和免疫球蛋白的概念。2.免疫球蛋白的基本结构。免疫球蛋白的基本结构。3.Ig的功能区及主要功能。的功能区及主要功能。5.各类免疫球蛋白的主要特性和功能。各类免疫球蛋白的主要特性和功能。4.免疫球蛋白的血清型。免疫球蛋白的血清型。6.单克隆抗体的概念。单克隆抗体的概念。小结1.抗体和免疫球蛋白的概念。2.免疫球蛋白的基本结构。365 Thank you66