第二章免疫球蛋白与抗体课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,第二章 免疫球蛋白与抗体,第一节 免疫球蛋白与抗体的概念,一、免疫球蛋白：,Ig,指存在于任何动物血液（血清）、组织液及其他外分泌液中的一类具有相似结构的球蛋白。,包括,IgG,、,IgM,、,IgA,、,IgD,、,IgE,存在形式：,膜型,（,membrane immunoglobulin, mIg,）,-,B,细胞膜上的抗原受体,；,分泌型,(,secreted immunoglobulin, sIg,),-,分泌进入体液,介导体液免疫应答。,二、抗体：,Ab,在抗原和免疫系统的相互作用下，由,B,淋巴细胞转化浆细胞产生的能与相应抗原发生特异结合的免疫球蛋白（,immunoglobulin,）。,抗体的本质是免疫球蛋白，介导体液免疫。也有部分抗体可与细胞结合，这类抗体称为亲细胞性抗体。,(1),抗体与免疫球蛋白在本质上是一致的。,(2),抗体是与抗原相对应的一个概念，着重点在,其生物学活性；免疫球蛋白是结构和化学本质上,的概念。,(3),抗体都是免疫球蛋白，免疫球蛋白质并非都,是抗体，它包括抗体球蛋白、异常免疫球蛋,白等。,抗体与免疫球蛋白的关系：,1959-1963,年，有,PorterR EdelmanG,，提出免疫球蛋白的结构模型,第二节 免疫球蛋白的分子结构,一、免疫球蛋白的单体分子结构,所有免疫球蛋白单体分子结构都是相似的，由两条相同的重链和两条相同的轻链,4,条肽链构成的,“,Y,”,字形结构。,IgG,、,IgE,、血清型,IgA,、,IgD,以单体形式存在。,IgM,是五个单体分子构成的五聚体。,分泌型,IgA,是两个单体构成的二聚体。,（一）重链：,H,链,由,420440,个氨基酸组成，两条重链之间由,1,对或,2,对,二硫键（,-S-S-,）,连接。,可变区（,V,H),）,：氨基端（,N,端）开始最初的,110,个氨基酸,排列顺序和结构随抗体特异性不同有变，称为可变区。,稳定区（,C,H,）,：除氨基端（,N,端）开始最初的,110,个氨基,酸以外的氨基酸，比较稳定，称为稳定区。,高变区：,位于可变区，,4,个，氨基酸残基分别位于,3137,、,5158,、,8491,、,101110,。,骨架区：,其余氨基酸变化小，称为骨架区。,（二）轻链：,L,链,由,213214,个氨基酸组成，两条轻链的羟基端（,C,端）之间由,二硫键,分别于两条重链连接。,可变区（,V,L,）,：氨基端（,N,端）开始最初的,109,个氨基酸排,列顺序和结构随抗体特异性不同有差异，称为可变区。,稳定区（,C,L,）,：与重链相对应其余氨基酸较为稳定，称为,稳定区。,高变区：,位于可变区有,3,个高变区，氨基酸残基分别位于,2632,、,4855,、,9095,。,骨架区：,其余氨基酸变化小，称为骨架区。,（三）免疫球蛋白的功能区,免疫球蛋白的多肽链分子可折叠形成几个由链内二硫键连接成的环状球形结构，这些球形结构称为免疫球蛋白的功能区。,免疫球蛋白的每一个功能区都是由大约,110,个氨基酸,组成。,（,1,）,IgG,、,IgA,、,IgD,的重链有,4,个功能区， 分别为,V,H,、,C,H,1,、,C,H,2,、,C,H,3,；,（,2,）,IgM,和,IgE,有,5,个功能区，即比,IgG,等多一个,C,H,4,。,（,3,）轻链只有,V,L,和,C,L,两个功能区。,以,IgG,为例，各功能区的功能如下：,1.V,H,和,V,L,：结合抗原的部位。,2.C,H,1,和,C,L,：遗传标志所在。,3.C,H,2,：有补体结合点，参与活化补体。,4.C,H,3,：与抗体的亲细胞性有关，可与细,胞表面的,Fc,受体结合。,功能区示意图,绞链区：,1.,概念,：两条重链间二硫键连结处附近的重链恒定区，即,C,H,1,和,C,H,2,之间 大约有,30,个氨基酸残基,的区域，称为绞链区。,2.,特点,：由,25,个二硫键，,C,H,1,尾部和,C,H,2,头部小肽链构成。能自由折叠可以转动，弹性好，易被各种专一性不同的蛋白酶水解。 当与抗原结合时，与抗原结合，另外亦可暴露,CH2,上的补体结合位点。,3.,原因,：含大量脯氨酸和二硫键,二、免疫球蛋白的水解片段与生物学活性,木瓜蛋白酶,（,Papain,）,IgG,Fab,段：,抗原结合片段,Fc,段：,可结晶片段,胃蛋白酶,（,Pepsin,）,IgG,F,(,ab,),2,：具有双价抗体活性,pFc ,：无生物学活性,意义：,阐明,Ig,分子生物学作用；构建基因工程抗体。,（一）,Fab,片段的组成与生物学活性,每个,Fab,片段有一条完整的轻链和,1/2,部分重链。,具有抗原活性，其结合抗原的部位在,V,L,及,V,H,功能区。,除结合抗原外，,Fab,还是决定抗体特异性的部位。,（二）,Fc,片段的组成与生物学活性,每个,Fc,片段由重链,C,端,1/2,部分组成，,由,C,H2,和,C,H3,组成。,该片段无,结合抗原,活性,，但与,抗体的生物,学活性,有密切关系。,如：与补体结合活化补体，与带,Fc,受体的细胞结合，引起各种生物学效应。,Fc,片段的生物学活性：,1.,与免疫球蛋白选择性通过胎盘有关。,2.,与补体结合，活化补体有关。,3.,决定免疫球蛋白分子的亲细胞性。,4.,与免疫球蛋白通过粘膜进入外分泌液有关。,5.,决定各类免疫球蛋白的抗原特异性。,三、免疫球蛋白的特殊分子结构,（一）连接链：,J,链,分子量,20KD,，内含,10%,糖，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。,J,链只有一种，它以二硫键的形式共价结合到,Ig,的重链上。,功 能：连接,Ig,单体形成多聚体。,如,IgM-,五聚体、,sIgA-,二聚体,（二）,分泌片：,SP,分子量,6070KD,，含,6%,糖。分泌片由上皮细胞合成和分泌。分泌型,IgA,所特有的一种特殊结构。,功能：,a.,帮助,IgA,穿越黏膜,b.,保护,sIgA,抵抗蛋白酶的水解作用,（三）糖类：,免疫球蛋白含糖量很高特别是,IgM,、,IgA,。,功能：使免疫球蛋白易溶，并防止其分解,分泌片,（一）类：,依据其重链,C,区的理化性质及抗原性差异。,重链决定免疫球蛋白种类。,第三节 免疫球蛋白的种类和抗原决定簇,免疫球蛋白 重链,IgG,IgA,IgM,IgD,IgE,一、免疫球蛋白的种类,（二）亚类：,根据重链,C,区的微细结构、二硫键的位置与数目、抗原性的不同分为亚类。,IgG,：,IgG1, IgG2, IgG3, IgG4,IgA,：,IgA1, IgA2,IgM,: IgM1, IgM2,如：小鼠：,IgG,1,、,IgG,2a,、,IgG,2b,、,IgG,3,人：,IgG,1,、,IgG,2,、,IgG,3,、,IgG,4,（三）型,(,根据轻链,C,区抗原特异性不同分型,),：,（,1,）根据轻链,C,区的抗原性不同，分为,、,两个型。,（,2,）每个,Ig,分子中的两条轻链都是相同的，在一个,Ig,单体分子上不可能同时出现,和,两种轻链。,（四）亚型,(,根据,链,N,端恒定区的氨基酸序列,),：,OZ(+) (,或,1),：第,190,位,(,亮氨酸,),OZ(-) (,或,2),：第,190,位,(,精氨酸,),Kern,(,+,)(,或,3),：,第,154,位,(,甘氨酸,),Kern,(-)(,或,4),：,第,154,位,(,丝氨酸,),二、免疫球蛋白的抗原决定簇,免疫球蛋白是蛋白质，因此一种动物的免疫球蛋白对另一种动物具有良好的抗原性。免疫球蛋白的抗原决定簇主要有三种：,1.,同种型决定簇,2.,同种异型决定簇,3.,独特型决定簇,（一）,同种型,决定簇,指同一种属动物所有个体都具有相同的免疫球蛋白抗原决定簇。（与类型无关）,同种型抗原决定簇主要存在于,重链和轻链,C,区,。,同种型,抗原,决定簇,示意图,（二）同种异型决定簇,指同一种属动物个体间基因存在多等位基因，这些基因编码微小的氨基酸差异，称为同种异型决定簇。,同种异型是,Ig,稳定的遗传标志。,同种异,型抗原,决定簇,示意图,1.IgG,重链的同种异型标志（,Gm,）,如：,G1m,（,1,）、,G2m,（,23,）、,G3m,（,11,）,2.IgA,重链的同种异型标志（,Am,）,如,:A2m,（,1,），,A2m,（,2,）,3.IgE,重链的同种异型标志（,Em,）,仅发现一种：,Em,（,1,）,4.K,型轻链的同种异型标志（,km,）,如：,km,（,1,），,km,（,2,），,km,（,3,）,（三）独特型决定簇,又称个体基因型，由免疫球蛋白的重链和轻链可变区决定。,独特位,：可变区内的单个抗原决定簇。,独特型,：单个独特位的总和称为抗体的独特型。,抗独特型抗体,：独特型在异种、同种异体乃至同,一个个体内均可刺激产生相应的抗体，这种,抗体称为抗独特型抗体。,独特型,独特型,不同抗体分子理化特性有所不同，但都具有结合相应抗原的功能及各种生理效应功能。,第四节 免疫球蛋白的主要特性与免疫学功能,一、,IgG,1.,血清中含量最高，占血清,Ig,总量的,3/4,，半衰期最,长,(21,天左右,),；,2.IgG,是介导体液免疫的主要抗体，是再次免疫的主,要抗体，单体形式存在；,3.,由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生，大部分存在与,血浆中。,4,唯一通过胎盘的,Ig,，穿过胎盘，介导新生儿抗感,染免疫；,5 .,结合巨噬细胞、中性粒细胞、,K,细胞、,NK,细胞，,参与调理吞噬和,ADCC,效应；,6.,结合补体，激活补体的传统途径；,7.,抗感染的主要抗体（抗菌、抗病毒、中和毒素,),；同时也是血清学诊断和疫苗免疫后监测的主要抗体。,8.,是引起,型、,型变态反应及自身免疫疾病的抗体。,二、,IgM,1.,机体初次体液免疫反应最早出现的免疫球白；,2.,主要由脾脏和淋巴结中,B,细胞产生，占,10%,；,3.,以五聚体形式存在于血液中，是免疫球蛋白中,最大的，不能通过屏障系统；,4.,其分子上含有多个抗原结合部位，是一种高效的抗体，在早期诊断中有着重要的作用；,5.,在补体参与下，具有抗肿瘤作用；,6.,可引起,型、,型变态反应及自身免疫疾病,。,三、,IgA,1.,血清型,IgA,：单体，存在于血清中，占,10%-20%,；,2.,分泌型,IgA,（,SIgA):,含,J,链和分泌片的二聚体，,主要存在于消化道、生殖道和呼吸道及初乳、,唾液和泪液中。在各种分泌液中含量是比较高的；,3.,SIgA,是参与机体粘膜免疫的主要抗体，在预防接,种中，可通过滴鼻、点眼、饮水，喷雾途径建立,粘膜免疫力。,四、,IgE,1.,单体分子形式存在；,2.,血清中含量最低,(,占,Ig,的,0.002%),；,3.,亲细胞性抗体；,4.,呼吸道和消化道固有层中浆细胞产生；,5.,与肥大细胞、嗜碱性粒细胞抗原结合，介导,I,型超敏反应；,6.,过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中,特异性,IgE,水平增高。,五、,IgD,1.,单体分子形式存在，不稳定，易降解；,2.,占血清,Ig,含量极低，,1%,左右；,3.,成熟,B,细胞膜的主要抗原特异性受体，,B,细胞重要表面标志；,4.,与免疫记忆有关,所有哺乳动物都具有,4,类主要的免疫球蛋白，即,IgG,、,IgM,、,IgA,、,IgE,。,第五节 动物的免疫球蛋白,一、马的免疫球蛋白,马 ：,IgG,、,IgA,、,IgM,、,IgE,IgG,有五个亚类：,IgG,（,B,）、,IgG,（,T,）、,IgGa,、,IgGb,、,IgGc,二、牛的免疫球蛋白,牛 ：,IgG,、,IgA,、,IgM,、,IgE,IgG,有二个亚类：,IgG1,：,血清中占,50%,，牛奶,中的主要免疫球蛋白。,IgG2,：,具有高水平遗传性,三、羊的免疫球蛋白,羊：,IgG,、,IgA,、,IgM,、,IgE,IgA,有二个亚类：,IgA1,、,IgA2,四、猪的免疫球蛋白,猪：,IgG,、,IgA,、,IgM,、,IgE,IgG,有五个亚类：,IgG1,、,IgG2a,、,IgG2b,、,IgG3,、,IgG4,IgA,有二个亚类：,IgA1,、,IgA2,五、猫和犬的免疫球蛋白,猫：,IgG,（,3,亚类）、,IgA,、,IgM,、,IgE,犬：,IgG,（,4,亚类）、,IgA,、,IgM,、,IgE,、,IgD,IgE,有二个亚类：,IgE1,、,IgE2,（其独特之处）,六、小鼠的免疫球蛋白,小鼠：,IgG,（,4,亚类）、,IgA,、,IgM,、,IgE,、,IgD,七、鸡和鸭的免疫球蛋白,鸡：鸡的,IgG,（,3,亚类）具有独特性。称为,IgY,。,未完全证明,IgD,存在。,鸭：免疫球蛋白称为,IgY,，有,7.8S,、,5.7S,两种。无,IgD,。,八、鱼类的免疫球蛋白,鱼：主要免疫球蛋白为,19S,，相当于,IgM,。,存在,IgD,：分膜型和分泌型。,第七节 免疫球蛋白超家族,第八节 抗体的克隆选择学说,第九节 抗体的分类,一、根据抗原来源,1.,异种抗体：由异种抗原刺激机体产生的抗体，,如微生物抗体等。,2.,同种抗体：由同种属动物之间的抗原物质免疫,所产生的抗体，如血清抗体等。,3.,自身抗体,：指针对自身抗原所产生的抗体，,如自身免疫疾病抗核抗体、抗,Ig,的抗体等。,4.,异嗜性抗体：指针对异嗜性抗原产生的抗体,。,二、根据有无抗原刺激,1.,天然抗体：又称正常抗体，指无明显抗原刺,激而天然存在与动物体液中的抗,体，如天然血型抗体等。,2.,免疫抗体：指自然感染，人工免疫，疫苗接种,等体内所产生的抗体。,三、根据与抗原反应的性质,1.,完全抗体：即二价或多价抗体，也就是指抗,体的所有抗原结合部位均能与抗,原结合。,2.,不完全抗体：指单价抗体，又称封闭抗体。,指抗体分子只有一个抗原结合,部位能与相应抗原结合，而其,他结合部位无活性。,