第四章

免疫球蛋白Immunoglobulin,Ig楊日榮1第四章

免疫球蛋白Immunoglobulin,Ig內容提要概述免疫球蛋白的結構抗體的異質性免疫球蛋白的生物學特性人工制備抗體2內容提要概述2概述

一、概念

是血液和組織液中一類糖蛋白，由B細胞接受抗原刺激刺激后增殖分化為漿細胞所產生，是體液免疫的重要效應分子。抗體（antibody,Ab）=免疫球蛋白掌握3概述一、概念 掌握3類型

分泌型（secretedIg,sIg）膜型（membraneIg,mIg）理化性質

屬球蛋白，在電泳圖譜上大部分抗體活性在球蛋白區(qū)；flash1掌握4類型 flash1掌握455第1節(jié)免疫球蛋白的結構重鏈與輕鏈可變區(qū)和恒定區(qū)鉸鏈區(qū)功能區(qū)其它成分水解片段掌握以IgG為例6第1節(jié)免疫球蛋白的結構重鏈與輕鏈掌握以IgG為例6由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過二硫鍵連接而成的四肽鏈分子。掌握一、基本結構7由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過二硫鍵連接而成的四肽鏈881.重鏈與輕鏈1）重鏈（heavychain,H鏈）

約450-550氨基酸重鏈分為5種：、、、、。

其相應Ig為IgG、IgM、IgA、IgD、IgE每類又可分為不同亞類

掌握91.重鏈與輕鏈1）重鏈（heavychain,H鏈）1.重鏈與輕鏈2）輕鏈（lightchain,L鏈）約214個氨基酸

輕鏈有兩型：κ及λ但每一Ig分子的兩條輕鏈總是同型的。掌握101.重鏈與輕鏈2）輕鏈（lightchain,L鏈）掌2.可變區(qū)和恒定區(qū)掌握112.可變區(qū)和恒定區(qū)掌握11

恒定區(qū)

（constantregion,C區(qū))位于免疫球蛋白分子的C端，占輕鏈1/2和重鏈3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一種屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸的組成或排列比較恒定。介導免疫球蛋白多種生物學功能。掌握12恒定區(qū)

（constantregion,C可變區(qū)

（variableregion，V區(qū)）位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；不同抗體其IgV區(qū)氨基酸組成和排列有較大差異，并決定抗體與抗原結合的特異性；掌握13可變區(qū)

（variableregion高變區(qū)

（hypervariableregion,HVR）在VL和VH中，某些局部區(qū)域的氨基酸組成更高變化程度，此為HVR。輕、重鏈各有3個HVR。14高變區(qū)

（hypervariableregion,HVR互補決定區(qū)

（complementarity-determiningregion,CDR）高變區(qū)乃抗體與抗原（表位）特異性結合的位置，此為CDR。高變區(qū)=互補決定區(qū)15互補決定區(qū)

（complementarity-determi骨架區(qū)

（frameworkregion,FR）V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組成和排列相對保守，此為FR。VH和VL各有4個FR。16骨架區(qū)

（frameworkregion,FR）V區(qū)中恒定區(qū)可變區(qū)高變區(qū)骨架區(qū)17恒定區(qū)可變區(qū)高變區(qū)骨架區(qū)17高變區(qū)形狀特異性18高變區(qū)形狀特異性181919位于CH1和CH2之間，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利于免疫球蛋白V區(qū)與抗原互補性結合；有利于暴露補體結合位點；3.鉸鏈區(qū)20位于CH1和CH2之間，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利于免2121Flash222Flash2224.免疫球蛋白的功能區(qū)(結構域)VH和VL：與抗原特異性結合的部位；CL和CH1：某些同種異型（allotype）遺傳標記；IgG的CH2、IgM的CH3：補體C1q結合點激活補體經典途徑；IgG的CH3：結合單核/巨噬細胞表面FcR不同生物學效應234.免疫球蛋白的功能區(qū)(結構域)VH和VL：與抗原特異性結合結合抗原遺傳標記結合補體結合細胞功能區(qū)或結構域24結合抗原遺傳標記結合補體結合細胞功能區(qū)或結構域242525結構域的二級結構是“β三明治”Flash326結構域的二級結構是“β三明治”Flash326免疫球蛋白超家族（IgSF）27免疫球蛋白超家族（IgSF）27其它成分J鏈（joiningchain）(IgA、IgM才有)分泌片（secretorypiece,sp）

(IgA、相關)水解片段功能區(qū)28其它成分28292930303131第2節(jié)抗體的異質性抗體在結構和功能上差異的總和。32第2節(jié)抗體的異質性抗體在結構和功能上差異的總和。323333一、免疫球蛋白的分類類（class）：根據CH不同

γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE亞類：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。34一、免疫球蛋白的分類類（class）：根據CH不同型（type）：根據CL不同分為兩個型：κ型和λ型亞型：λ型有亞型35型（type）：35二、抗體的多樣性36二、抗體的多樣性36免疫球蛋白既可與抗原特異性結合，本身又可作為抗原，激發(fā)機體特異性免疫應答。三、內源性因素所致抗體異質性——免疫球蛋白的血清型37免疫球蛋白既可與抗原特異性結合，本身又可作為抗原，激發(fā)機體特免疫球蛋白的雙重身份38免疫球蛋白的雙重身份38免疫球蛋白的血清型同種型同種異型獨特型39免疫球蛋白的血清型同種型39同種型（isotype）指同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標志，位于IgC區(qū)。為種屬標志（顏色不一樣）40同種型（isotype）40同種異型（allotype）指同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同的抗原特異性標志。為個體標志（花紋不一樣）41同種異型（allotype）41獨特型（idiotype）指每個Ig分子所特有的抗原特異性標志，其決定簇又稱為獨特位，主要存在于V區(qū)。42獨特型（idiotype）424343第3節(jié)免疫球蛋白的生物學特性免疫球蛋白的主要功能各類免疫球蛋白的特性和功能44第3節(jié)免疫球蛋白的生物學特性免疫球蛋白的主要功能44一、免疫球蛋白的主要功能免疫球蛋白V區(qū)的功能免疫球蛋白C區(qū)的功能45一、免疫球蛋白的主要功能免疫球蛋白V區(qū)的功能451.免疫球蛋白V區(qū)的功能特異性識別結合抗原中和毒素阻斷病原體入侵461.免疫球蛋白V區(qū)的功能特異性識別結合抗原46AgAb47AgAb47中和毒素48中和毒素48阻止病毒入侵49阻止病毒入侵49阻止細菌入侵Flash450阻止細菌入侵Flash450

1）、激活補體IgM、IgG1~3

激活補體經典途徑凝聚的IgA或IgG4激活補體旁路途徑2.免疫球蛋白C區(qū)的功能512.免疫球蛋白C區(qū)的功能51Flash552Flash552與細胞表面FcR結合①

調理作用（opsonization)；

IgFc段與吞噬細胞表面FcR結合促吞噬；

②抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用

（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)③介導I型超敏反應2）細胞親嗜性53與細胞表面FFlash654Flash654抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用Flash755抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用Flash755與細胞表面Fc受體結合56與細胞表面Fc受體結合56與細胞表面Fc受體結合57與細胞表面Fc受體結合575858二、各類免疫球蛋白的特性和功能IgGIgMIgAIgDIgE59二、各類免疫球蛋白的特性和功能IgG596060IgG的特性和功能血清中的主要抗體成分（80%）；半壽期長（20-23天）；多數抗菌、抗病毒、抗毒素抗體均屬IgG類具有調理作用、ADCC作用等；具有活化補體經典途徑的能力（IgG3>IgG1>IgG2）；61IgG的特性和功能血清中的主要抗體成分（80%）；半壽期長（出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平是唯一能通過胎盤的Ig，發(fā)揮自然被動免疫功能；參與Ⅱ型、Ⅲ型超敏反應，某些自身免疫病的抗體也屬IgG再次免疫應答的主要抗體Flash862出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平Flash862IgM的特性和功能為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（macroglobulin）；個體發(fā)育中最先出現的Ig，胚胎晚期即能產生，臍帶血IgM增高提示宮內感染（如風疹病毒、巨細胞病毒感染等）；63IgM的特性和功能為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（mac抗原初次刺激機體時，是體內最先產生的Ig；血清IgM升高說明有近期感染；有強大激活補體能力和調理作用，在機體早期免疫防御中具有重要作用；天然血型抗體是IgM；未成熟B細胞僅表達mIgM，記憶B細胞mIgM消失。64抗原初次刺激機體時，是體內最先產生的Ig；血清IgM升高說明65656666IgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA（SIgA）；67IgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA（分泌型IgA主要由粘膜相關淋巴組織產生，存在于唾液、淚液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面，是機體粘膜局部抗感染免疫的重要因素。初乳中的sIgA可對嬰幼兒發(fā)揮自然被動免疫作用68分泌型IgA主要由粘膜相關淋巴組織產生，存在于唾液、淚液、IgD的特性和功能血清中含量低，其生物學作用尚不清楚mIgD可作為B細胞分化成熟標記，成熟B細胞同時表達mIgM和mIgDmIgMmIgMmIgD成熟B細胞活化B細胞未成熟B細胞69IgD的特性和功能血清中含量低，其生物學作用尚不清楚mIgMIgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；與抗寄生蟲免疫有關屬嗜細胞抗體，可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞表面FcεR結合，介導I型超敏反應。Flash970IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；Flash970初次接觸花粉B細胞產生特異性IgEIgE結合于肥大細胞的FcεRⅠ再次接觸花粉脫顆?；ǚ郯Y71初次接觸B細胞產生特異性IgEIgE結合于肥大細胞的FcεR五、人工制備抗體多克隆抗體單克隆抗體基因工程抗體72五、人工制備抗體多克隆抗體72多克隆抗體

（polyclonalantibody）用含多種抗原決定簇的抗原物質免疫動物，刺激多個B細胞克隆所獲得的免疫血清（含多種抗體的混合物），此為多克隆抗體。

來源廣泛，制備容易；特異性不高。73多克隆抗體

（polyclonalantibody）用含多單克隆B細胞應答多克隆B細胞應答抗原抗原74單克隆B細胞應答多克隆B細胞應答抗原抗原74帶有多個表位抗原針對不同表位的B細胞克隆增殖多種抗體的混合物（多克隆抗體）刺激小鼠75帶有多個表位抗原針對不同表位的B細胞克隆增殖多種抗體的混合物單克隆抗體

monoclonalantibody,mAb由一個識別一種抗原表位的B細胞克隆產生的同源抗體純度高、特異性強、可大量生產。76單克隆抗體

monoclonalantibody,mAb7777為什么HAT培養(yǎng)基里面只剩下雜交瘤細胞？正常漿細胞在體外培養(yǎng)難，壽命短。骨髓瘤細胞在體外培養(yǎng)容易且永生，為什么在HAT培養(yǎng)基里會死亡？78為什么HAT培養(yǎng)基里面只剩下雜交瘤細胞？正常漿細胞在體外培養(yǎng)單克隆抗體技術基本原理哺乳類動物的細胞合成DNA有兩條途徑：從頭——磷酸核糖焦磷酸尿嘧啶補救——次黃嘌呤磷酸核糖轉化酶次黃嘌呤胸腺嘧啶氨基蝶呤79單克隆抗體技術基本原理哺乳類動物的細胞合成DNA有兩條途徑：漿細胞在體外難生存HAT培養(yǎng)基里加入了氨基蝶呤，所以骨髓瘤細胞不能用從頭合成途徑同時骨髓瘤細胞自己沒有次黃嘌呤磷酸核糖轉化酶，不能用補救合成途徑單克隆抗體技術基本原理所以HAT中骨髓瘤細胞死亡80漿細胞在體外難生存單克隆抗體技術基本原理所以HAT中骨髓瘤細為什么雜交瘤細胞能生存？雜交瘤細胞能從漿細胞里面獲得次黃嘌呤磷酸核糖轉化酶，所以可以通過補救途徑合成DNA雜交瘤細胞存活。81為什么雜交瘤細胞能生存？雜交瘤細胞能從漿細胞里面獲得次黃嘌呤基因工程抗體又稱重組抗體借助DNA重組技術和蛋白質工程技術，按人們的意愿在基因水平上對Ig進行切割、拼接或修篩，重新組裝成為新型抗體分子82基因工程抗體又稱重組抗體828383思考題簡述免疫球蛋白的結構簡述免疫球蛋白的功能各類免疫球蛋白的生物學特性及功能84思考題簡述免疫球蛋白的結構84第四章

免疫球蛋白Immunoglobulin,Ig楊日榮85第四章

免疫球蛋白Immunoglobulin,Ig內容提要概述免疫球蛋白的結構抗體的異質性免疫球蛋白的生物學特性人工制備抗體86內容提要概述2概述

一、概念

是血液和組織液中一類糖蛋白，由B細胞接受抗原刺激刺激后增殖分化為漿細胞所產生，是體液免疫的重要效應分子?？贵w（antibody,Ab）=免疫球蛋白掌握87概述一、概念 掌握3類型

分泌型（secretedIg,sIg）膜型（membraneIg,mIg）理化性質

屬球蛋白，在電泳圖譜上大部分抗體活性在球蛋白區(qū)；flash1掌握88類型 flash1掌握4895第1節(jié)免疫球蛋白的結構重鏈與輕鏈可變區(qū)和恒定區(qū)鉸鏈區(qū)功能區(qū)其它成分水解片段掌握以IgG為例90第1節(jié)免疫球蛋白的結構重鏈與輕鏈掌握以IgG為例6由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過二硫鍵連接而成的四肽鏈分子。掌握一、基本結構91由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過二硫鍵連接而成的四肽鏈9281.重鏈與輕鏈1）重鏈（heavychain,H鏈）

約450-550氨基酸重鏈分為5種：、、、、。

其相應Ig為IgG、IgM、IgA、IgD、IgE每類又可分為不同亞類

掌握931.重鏈與輕鏈1）重鏈（heavychain,H鏈）1.重鏈與輕鏈2）輕鏈（lightchain,L鏈）約214個氨基酸

輕鏈有兩型：κ及λ但每一Ig分子的兩條輕鏈總是同型的。掌握941.重鏈與輕鏈2）輕鏈（lightchain,L鏈）掌2.可變區(qū)和恒定區(qū)掌握952.可變區(qū)和恒定區(qū)掌握11

恒定區(qū)

（constantregion,C區(qū))位于免疫球蛋白分子的C端，占輕鏈1/2和重鏈3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一種屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸的組成或排列比較恒定。介導免疫球蛋白多種生物學功能。掌握96恒定區(qū)

（constantregion,C可變區(qū)

（variableregion，V區(qū)）位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；不同抗體其IgV區(qū)氨基酸組成和排列有較大差異，并決定抗體與抗原結合的特異性；掌握97可變區(qū)

（variableregion高變區(qū)

（hypervariableregion,HVR）在VL和VH中，某些局部區(qū)域的氨基酸組成更高變化程度，此為HVR。輕、重鏈各有3個HVR。98高變區(qū)

（hypervariableregion,HVR互補決定區(qū)

（complementarity-determiningregion,CDR）高變區(qū)乃抗體與抗原（表位）特異性結合的位置，此為CDR。高變區(qū)=互補決定區(qū)99互補決定區(qū)

（complementarity-determi骨架區(qū)

（frameworkregion,FR）V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組成和排列相對保守，此為FR。VH和VL各有4個FR。100骨架區(qū)

（frameworkregion,FR）V區(qū)中恒定區(qū)可變區(qū)高變區(qū)骨架區(qū)101恒定區(qū)可變區(qū)高變區(qū)骨架區(qū)17高變區(qū)形狀特異性102高變區(qū)形狀特異性1810319位于CH1和CH2之間，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利于免疫球蛋白V區(qū)與抗原互補性結合；有利于暴露補體結合位點；3.鉸鏈區(qū)104位于CH1和CH2之間，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利于免10521Flash2106Flash2224.免疫球蛋白的功能區(qū)(結構域)VH和VL：與抗原特異性結合的部位；CL和CH1：某些同種異型（allotype）遺傳標記；IgG的CH2、IgM的CH3：補體C1q結合點激活補體經典途徑；IgG的CH3：結合單核/巨噬細胞表面FcR不同生物學效應1074.免疫球蛋白的功能區(qū)(結構域)VH和VL：與抗原特異性結合結合抗原遺傳標記結合補體結合細胞功能區(qū)或結構域108結合抗原遺傳標記結合補體結合細胞功能區(qū)或結構域2410925結構域的二級結構是“β三明治”Flash3110結構域的二級結構是“β三明治”Flash326免疫球蛋白超家族（IgSF）111免疫球蛋白超家族（IgSF）27其它成分J鏈（joiningchain）(IgA、IgM才有)分泌片（secretorypiece,sp）

(IgA、相關)水解片段功能區(qū)112其它成分28113291143011531第2節(jié)抗體的異質性抗體在結構和功能上差異的總和。116第2節(jié)抗體的異質性抗體在結構和功能上差異的總和。3211733一、免疫球蛋白的分類類（class）：根據CH不同

γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE亞類：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。118一、免疫球蛋白的分類類（class）：根據CH不同型（type）：根據CL不同分為兩個型：κ型和λ型亞型：λ型有亞型119型（type）：35二、抗體的多樣性120二、抗體的多樣性36免疫球蛋白既可與抗原特異性結合，本身又可作為抗原，激發(fā)機體特異性免疫應答。三、內源性因素所致抗體異質性——免疫球蛋白的血清型121免疫球蛋白既可與抗原特異性結合，本身又可作為抗原，激發(fā)機體特免疫球蛋白的雙重身份122免疫球蛋白的雙重身份38免疫球蛋白的血清型同種型同種異型獨特型123免疫球蛋白的血清型同種型39同種型（isotype）指同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標志，位于IgC區(qū)。為種屬標志（顏色不一樣）124同種型（isotype）40同種異型（allotype）指同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同的抗原特異性標志。為個體標志（花紋不一樣）125同種異型（allotype）41獨特型（idiotype）指每個Ig分子所特有的抗原特異性標志，其決定簇又稱為獨特位，主要存在于V區(qū)。126獨特型（idiotype）4212743第3節(jié)免疫球蛋白的生物學特性免疫球蛋白的主要功能各類免疫球蛋白的特性和功能128第3節(jié)免疫球蛋白的生物學特性免疫球蛋白的主要功能44一、免疫球蛋白的主要功能免疫球蛋白V區(qū)的功能免疫球蛋白C區(qū)的功能129一、免疫球蛋白的主要功能免疫球蛋白V區(qū)的功能451.免疫球蛋白V區(qū)的功能特異性識別結合抗原中和毒素阻斷病原體入侵1301.免疫球蛋白V區(qū)的功能特異性識別結合抗原46AgAb131AgAb47中和毒素132中和毒素48阻止病毒入侵133阻止病毒入侵49阻止細菌入侵Flash4134阻止細菌入侵Flash450

1）、激活補體IgM、IgG1~3

激活補體經典途徑凝聚的IgA或IgG4激活補體旁路途徑2.免疫球蛋白C區(qū)的功能1352.免疫球蛋白C區(qū)的功能51Flash5136Flash552與細胞表面FcR結合①

調理作用（opsonization)；

IgFc段與吞噬細胞表面FcR結合促吞噬；

②抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用

（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)③介導I型超敏反應2）細胞親嗜性137與細胞表面FFlash6138Flash654抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用Flash7139抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用Flash755與細胞表面Fc受體結合140與細胞表面Fc受體結合56與細胞表面Fc受體結合141與細胞表面Fc受體結合5714258二、各類免疫球蛋白的特性和功能IgGIgMIgAIgDIgE143二、各類免疫球蛋白的特性和功能IgG5914460IgG的特性和功能血清中的主要抗體成分（80%）；半壽期長（20-23天）；多數抗菌、抗病毒、抗毒素抗體均屬IgG類具有調理作用、ADCC作用等；具有活化補體經典途徑的能力（IgG3>IgG1>IgG2）；145IgG的特性和功能血清中的主要抗體成分（80%）；半壽期長（出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平是唯一能通過胎盤的Ig，發(fā)揮自然被動免疫功能；參與Ⅱ型、Ⅲ型超敏反應，某些自身免疫病的抗體也屬IgG再次免疫應答的主要抗體Flash8146出生后3個月開始合成，3-5歲接近成人水平Flash862IgM的特性和功能為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（macroglobulin）；個體發(fā)育中最先出現的Ig，胚胎晚期即能產生，臍帶血IgM增高提示宮內感染（如風疹病毒、巨細胞病毒感染等）；147IgM的特性和功能為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（mac抗原初次刺激機體時，是體內最先產生的Ig；血清IgM升高說明有近期感染；有強大激活補體能力和調理作用，在機體早期免疫防御中具有重要作用；天然血型抗體是IgM；未成熟B細胞僅表達mIgM，記憶B細胞mIgM消失。148抗原初次刺激機體時，是體內最先產生的Ig；血清IgM升高說明1496515066IgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA（SIgA）；151IgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA（分泌型IgA主要由粘膜相關淋巴組織產生，存在于唾液、淚液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面，是機體粘膜局部抗感染免疫的重要因素。初乳中的sIgA可對嬰幼兒發(fā)揮自然被動免疫作用152分泌型IgA主要由粘膜相關淋巴組織產生，存在于唾液、淚液、IgD的特性和功能血清中含量低，其生物學作用尚不清楚mIgD可作為B細胞分化成熟標記，成熟B細胞同時表達mIgM和mIgDmIgMmIgMmIgD成熟B細胞活化B細胞未成熟B細胞153IgD的特性和功能血清中含量低，其生物學作用尚不清楚mIgMIgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；與抗寄生蟲免疫有關屬嗜細胞抗體，可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞表面FcεR結合，介導I型超敏反應。Flash9154IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；Flash970初