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免疫球蛋白 immunoglobulin(Ig),抗体的概念,Antibody，是血液和组织液中一类糖蛋白，由B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的，是体液免疫的重要效应分子。Ig可分为分泌型（secreted Ig，sIg）和膜型（membrane Ig，mIg），前者主要存在与血液及组织液中，具有抗体的各种免疫功能；后者是B细胞表面的抗原受体,第一节 免疫球蛋白的结构,一、基本结构,1、重链和轻链,1、重链和轻链,Ig重链的分子量约50-75kD，由450-550个氨基酸残基组成。重链有五类，分别以表示，其组成的Ig分别称为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE Ig轻链的分子量约25kD，含约214个氨基酸残基。轻链有两型：和链，一个天然的Ig分子两条轻链是相同的，但在同一个体内可存在分别带有和链的抗体分子。不同种属生物体内两型轻链的比例不同：正常人血清Ig：约为2：1，而在小鼠的比例为20：1,2、可变区和恒定区,可变区 Ig重链和轻链近氨基端（N端）的约110个氨基酸序列的变化很大，其他部分的氨基酸序列相对恒定，据此可将重链和轻链分为可变区（variable region, V）和恒定区（constant region， C）。在重链和轻链的V区（分别称为VH和VL）中，各有三个区域的氨基酸组成和排列顺序高度变化，成为高变区或互补决定区。分别为CDR1、CDR2和CDR3 。别的区域称为骨架区,免疫球蛋白的结构示意图,IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH 结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。,2.恒定区,在多肽链的羧基端（C端），占轻链的1/2和重链的3/4或4/5，该区域内的氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中都比较稳定，故称为恒定区（constant region，C区），C区发挥着多种生物学效应,3.铰链区,位于CH1与CH2之间。 富含脯氨酸而易伸展弯曲，能改变两个Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合不同的抗原表位。 IgD、IgG、IgA有铰链区，IgM和IgE则无。,4、结构域,Ig的两条重链和两条轻链均可折叠成数个环形结构域。 每个结构域一般具有其独特的功能，故又称功能区,J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ig连接为多聚体。 分泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，保护IgA，使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的转运,二、J链和分泌片,IgM,分泌性IgA,三、水解片段,在一定条件下，免疫球蛋白分子肽链的某些部分易被蛋白酶水解为不同片段。木瓜蛋白酶（papain）和胃蛋白酶（pepsin）是最常用的两种Ig蛋白水解酶，并可藉此研究Ig的结构和功能，分离和纯化特定的Ig多肽片断,第二节 免疫球蛋白的血清型,Ig既可与特异性抗原结合，同时由可作为抗原，免疫异种动物、同种异体或在自身体内激发机体的特异性免疫应答 用血清学的方法可以测定和分析Ig的抗原性，并将此称为Ig的血清型 根据Ig不同抗原决定基存在的部位以及在异种、同种异体或自体中产生免疫的差别，可将Ig的抗原性分为同种型、同种异性和独特性抗原决定基,一、同种型,类（class） 对应分为IgG，IgA，IgM，IgD和IgE 亚类（subclass） 同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分亚类 型（type） 在同一种属所有个体内，根据Ig轻链C区所含抗原表位的不同，可将Ig轻链分为两种：和 亚型（subtype） 同一型免疫球蛋白中，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异，又可分为亚型。,同种型(isotype):同一物种内所有个体共同具有的Ig抗原特异性结构,同种型Ig的抗原决定簇存在于CH、CL 据CH的不同，Ig分类、亚类 据CL的不同，Ig分型、亚型,二、同种异型,同种异型（allotype）是指同一种属不同个体间的Ig分子所具有的不同的抗原表位，为遗传性标志 其抗原决定基广泛存在于IgC区和V区，由同一基因座位的不同等位基因决定，均为共显性，如IgG的Gm因子，IgA 的Am因子，链的Km因子。链的V区、C区和、链的C区未发现同种异型抗原决定基,IgG的同种异型,同种异型（allotype)：同一物种内不同个体间的Ig免疫原性的差别,三、独特型,独特型（idiotype，Id）是指同一个体不同B细胞克隆产生的Ig分子所特有的抗原表位，又称独特位（idiotope），主要存在于V区。独特型在异种、同种异体甚至同一个体内均可刺激产生相应的抗体，即抗独特型抗体（AId）。由Id-AId组成的独特型网络在免疫调节中起重要作用,独特型（idotype)：同一个体内不同B细胞克隆产生的Ig其超变区各自具备独特的抗原决定簇结构,一、免疫球蛋白的生物学活性,与相应抗原特异性结合 激活补体 与细胞表面Fc受体结合 通过胎盘,第三节 免疫球蛋白的生物学活性和各类Ig的主要特性,Ig V区的功能： 特异性识别、结合抗原Ig C区的功能： （1）激活补体 （2）细胞亲嗜性： 1）调理作用 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 3）介导型超敏反应,IgG多为单体，是唯一能通过胎盘的抗体 据重链（链）免疫原性，IgG分4个亚型,一、IgG,二、各类免疫球蛋白的特性与功能,IgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补体 血清含量最高(75%80%),也是丙种球蛋白的主要成分 半衰期较长（2023d） 主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用)，抗感染主力军 参与II、III型超敏反应,IgG的特点,g1，g2，g3 和 g4 等Igg 链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。,占血清免疫球蛋白总量5%-10%,血清浓度约为1mg/ml 单体以膜结合型表达于B细胞表面，构成B细胞抗原受体（BCR）,（二）IgM,为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。 IgM激活补体、结合抗原、免疫调理作用比IgG强 天然血型抗体是IgM,IgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染 IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。 mIgM是B细胞抗原受体（BCR）的主要成分 也可参与II、III型超敏反应,IgM的特点,分为血清型和分泌型两种。 血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为单体。而分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。 sIgA主要存在于唾液、泪液、以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。,(三)IgA,J 链,分泌链,IgA dimer,IgA的特点,参与皮肤粘膜的局部抗感染作用 初乳中含有高浓度的sIgA-母乳喂养 通过替代途径激活补体 参与型超敏反应,链接：母乳喂养, 1992年：医院一开始即友善地对待婴儿 1993年：对母亲友善的工作场所 1994年：母乳喂养：让守则生效 1995年：母乳喂养：增强妇女的权力 1996 年：母乳喂养：护理的责任 1997 年：母乳喂养：自然的方式 1998 年：母乳喂养：最好的投资 1999 年：母乳喂养：终生教育 2000 年：母乳喂养：你的权利 2001 年：资讯时代的母乳喂养 2002 年：健康的妈妈和健康的宝宝 2003 年：母乳喂养幸福的源泉 2004 年：健康的妈妈和健康的宝宝 2005 年：母乳喂养和家庭食物 关爱与健康 2006年：守则观察：保护母乳喂养的25年 2007年： 母乳哺喂第一个小时拯救100万个婴儿 2008年： 支持母乳喂养，获得人生第一块金牌 2009年：紧急状态下的母乳喂养,世界母乳喂养宣传周是由世界母乳喂养行动联盟组织发起的一项全球性的活动，旨在促进社会和公众对母乳喂养重要性的正确认识和支持母乳喂养。目前在全球已有120个国家参与此项活动。国际母乳喂养行动联盟(WABA)确定每年8月1日至7日为“世界母乳喂养周”，使全社会积极鼓励和支持母乳喂养，拓宽母乳喂养的内涵，创造一种爱婴、爱母的社会氛围。,为保护和促进母乳喂养，1981年第34届世界卫生大会通过了国际母乳代用品销售守则。1992年国际母乳喂养行动联盟(WABA)确定每年8月份第一周为世界母乳喂养周。世界卫生组织和联合国儿童基金会制定的婴幼儿喂养全球战略指出：母乳喂养是为婴儿健康生长与发育提供理想食品的一种无与伦比的方法。作为一项全球公共卫生建议，在生命的最初6个月应对婴儿进行纯母乳喂养，以实现婴儿的最佳生长、发育和健康。之后，为满足不断发展的营养需要，婴儿应获得安全的营养和食品补充，同时继续母乳喂养至2岁或2岁以上。 http:/www.21food.cn/html/fg/1221.htm,08年母乳喂养周宣传图,sIgA的合成和主要作用部位在黏膜,血清IgD浓度很低，仅占血清免疫球蛋白总量的0.2% 绞链区较长，易被蛋白酶水解，故半寿期很短（3d） IgD是B细胞的重要表面标志 B细胞的分化过程中首先出现mIgM，mIgD的出现标志着B细胞成熟 对防止免疫耐受有一定作用,(四)IgD,血清中含量最低 可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fc受体（FcR）结合，引起型超敏反应 FcR分布于巨噬细胞、B细胞、嗜酸粒细胞,(五)IgE,第四节 免疫球蛋白基因 及抗体的多样性,一、免疫球蛋白胚系基因结构,二、免疫球蛋白基因重排,Generation of antibody diversity,Ig 基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟,7-5 Class switching,Maturation of the immune response and class-switching,cm,cd,cg3,V,J,Cg3,D,V,J,D,Primary transcript,V-D-J,cm,mRNA,Primary transcript,V-D-J,Cg3,mRNA,Cm,Cd,Lost genes,IgM,maturation,IgG,抗体分子的类别转换 - DNA 再次重排,VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片段直接与IGHE相连，所产生的基因编码IgE分子重链。,V-D-J,d,V-D-J,m,d,Ploy A,Ploy A,V-D-J,m,IgD mRNA,IgM mRNA,Primary RNA transcript,抗体分子的类别转换 - RNA 替代剪切,Ig重链C区基因的3端含有编码疏水性跨膜区的两个外显子（M1、M2）及多腺苷酸化位点（PA）。mRNA转录本的替代剪切产生两种不同的mRNA，带有M1和M2外显子序列者指导膜型Igm的合成，M1和M2序列被剪除者指导分泌型Igm链的合成。,secreted (ms),membrane (mm),Membrane and secreted IgM,第五节 人工制备抗体,多克隆抗体将抗原注入机体后，刺激多个B细胞克隆所产生的抗体是针对多种抗原决定基的混合抗体，故称之为多克隆抗体，其特点是来源广泛、制备容易。 单克隆抗体单一抗原表位特异性B细胞克隆经融合、筛选和克隆化而获得单克隆杂交瘤细胞，其所产生的同源抗体称为单克隆抗体 基因工程抗体,单克隆和多克隆抗体的比较和用途,特异性,敏感性,均一性,McAb,PcAb,低,差,无,高,强,有,1、用于免疫学检测，辅助临床诊断,2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原,3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等,4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。,应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等,基因工程抗体种类,本章重点,目的要求： 掌握抗体与免疫球蛋白的概念 掌握免疫球蛋白的基本结构、功能区及其功能 熟悉免疫球蛋白的功能和各类免疫球蛋白的特性与功能 熟悉多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体的概念。 了解免疫球蛋白的异质性。,本章重点,题目举例： 名词解释： 抗体、Ig、单克隆抗体、基因工程抗体 问答题： 简述免疫球蛋白的基本结构和主要生物学功能。 简述五类免疫球蛋白的特性及功能。 简述单克隆抗体技术的基本原理。,谢谢聆听！,
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