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第三章 免疫球蛋白,第一節(jié) 免疫球蛋白與抗體,免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）：是指具有抗體活性，或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。主要存在于血液和其它分泌液中，也可以SmIg的形式存在于B細(xì)胞表面。 抗體（antibody.Ab)：是機(jī)體免疫細(xì)胞被抗原激活后，由分化成熟的終末B細(xì)胞，即漿細(xì)胞所合成與分泌的一類能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白。Ab是重要的免疫分子，主要存在于血液、體液和粘膜分泌液中，介導(dǎo)體液免疫效應(yīng)。 Ab=Ig,IgAb；Ab是功能描述，Ig是化學(xué)結(jié)構(gòu)描述；,第二節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu),一、基本結(jié)構(gòu) 1、Ig是由兩條相同的重鏈（H）和兩條相同的輕鏈（L），借其中形成的二硫鍵而彼此連接在一起的四肽鏈結(jié)構(gòu)分子。 2、重鏈分、五類，對(duì)應(yīng)的抗體分別為IgG、IgA、IgM、IgD和IgE；輕鏈分、兩型，每個(gè)Ig的L鏈完全相同。 3、可變區(qū)：H鏈N端的1/4和L鏈N端的1/2區(qū)域內(nèi)，氨基酸的種類、排列順序與構(gòu)型的變化很大，故稱。 4、超變區(qū)：可變區(qū)（V區(qū)）中部分區(qū)域的氨基酸組成、排列順序和構(gòu)型更易變化，其中VH有4個(gè)，VL有3個(gè)。,5、骨架區(qū)：可變區(qū)中除去超 變區(qū)部分的氨基酸變化相對(duì)較小，又稱為。,6、恒定區(qū)： H鏈C端的3/4和L鏈C端的1/2區(qū)域內(nèi)，氨基酸的種類、排列順序與構(gòu)型相對(duì)恒定，故稱。,二、免疫球蛋白的功能區(qū) 定義：借助免疫球蛋白的兩條H、L鏈內(nèi)二硫鍵的相互作用，又將肽鏈折疊成幾個(gè)具有特殊生物學(xué)功能的球形結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)又叫Ig的功能區(qū)。一般重鏈有45個(gè)、輕鏈有2個(gè)功能域。 1、互補(bǔ)簇決定區(qū)（Complementarity-determine region, CDR)：VL和VH中的超變區(qū)，具有與抗原決定簇互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)而得名。 2、絞鏈區(qū)：IgG/IgA的CH1/CH2之間和IgM/IgE的CH2/CH3之間的區(qū)域含有大量脯氨酸，極富彈性和伸展性，能使Ab與不同距離的抗原決定簇結(jié)合，也利于暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)。,各功能域的基本功能,VH和VL：抗原結(jié)合功能域,CH和CL：生物學(xué)活性功能域,絞鏈區(qū)：適應(yīng)V區(qū)同抗原的結(jié)合,CH2/CH3：補(bǔ)體結(jié)合功能域,CH3/CH4：受體結(jié)合功能域,1、連接鏈： 由合成IgA/IgM的漿細(xì)胞產(chǎn)生，以二硫鍵的形式共價(jià)結(jié)合到Ig的H鏈上，可穩(wěn)定Ig多聚體的成份。,三、免疫球蛋白的其它成份,2、分泌片： 由粘膜上皮細(xì)胞合成的一條多肽鏈，是上皮細(xì)胞膜上的多聚Ig受體的胞外區(qū)部分，為分泌型IgA產(chǎn)生所必需，可保護(hù)sIgA免受蛋白酶的水解破壞。,四、免疫球蛋白的酶解片段,Fab:抗原結(jié)合片段,Fc:可結(jié)晶片段,F(ab)2:具雙價(jià)抗體活性，可結(jié)合兩個(gè)抗原決定簇。,pFc:小分子肽片段，無(wú)任何生物學(xué)活性抗原結(jié)合片段,第三節(jié) 免疫球蛋白的血清型,將Ig作為抗原在異種、同種異體或自身體內(nèi)進(jìn)行免疫，均能誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，這些抗體可用血清學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)，因此稱為Ig的血清型。包括： 1、同種型(isotype) 指同一種屬所有正常個(gè)體Ig分子所共有的抗原特異性標(biāo)志，主要存在于Ig的C區(qū)中，據(jù)H鏈C區(qū)的不同又分為五個(gè)大類，每一類又分若干亞類；按L鏈的不同分為兩型，每型又分為若干亞型。,2、同種異型（allotype),同一種屬中不同個(gè)體所產(chǎn)生的同一類型Ig,由于重鏈或輕鏈恒定區(qū)內(nèi)一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸（即遺傳標(biāo)志）不同而表現(xiàn)的抗原性差異,同種異型可以為同一物種的某些個(gè)體所共有，但絕不會(huì)為同一物種的所有個(gè)體所共有。,3、獨(dú)特型（idiotype),同一個(gè)體中不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的Ig可變區(qū)所具有的抗原特異性標(biāo)志，由Ig超變區(qū)特有的氨基酸序列和構(gòu)型所決定。 可變區(qū)、抗原結(jié)合部位、獨(dú)特型抗原決定簇是同一物質(zhì)在不同情況下的不同名字。,第四節(jié) 免疫球蛋白的生物學(xué)活性,1、特異性結(jié)合抗原 與Ag的結(jié)合具有高度特異性，必需是超變區(qū)與抗原的空間構(gòu)象完全吻合。 與抗原結(jié)合后，可介導(dǎo)體內(nèi)的多種生理和病理效應(yīng)（中和病毒、毒素，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)），體外可產(chǎn)生凝集、沉淀現(xiàn)象用于檢測(cè)等,二者的結(jié)合主要依靠靜電引力、氫鍵、范德華力等，需要合適的溫度、pH、離子強(qiáng)度以及完整的抗體，這種結(jié)合是可逆的。,2、激活補(bǔ)體 當(dāng)IgG13和IgM類抗體與抗原特異性結(jié)合后，其構(gòu)型發(fā)生改變，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能域的補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)補(bǔ)體經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體。 3、結(jié)合Fc受體 主要通過(guò)IgG/IgE的CH3/CH4功能域與位于不同細(xì)胞上的FcR/FcR結(jié)合，介導(dǎo)不同的生物學(xué)效應(yīng)： 1)與單核巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞上的FcR結(jié)合介導(dǎo)調(diào)理吞噬作用； 2)與肥大和嗜堿性粒細(xì)胞上的FcR結(jié)合介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)； 3)靶細(xì)胞上的抗原決定簇結(jié)合IgG的Fab段，而抗體的Fc段與NK細(xì)胞上的FcR結(jié)合，發(fā)揮抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（Ab dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）。,4、穿過(guò)胎盤 IgG所獨(dú)有，是嬰兒獲得天然被動(dòng)免疫的主要原因，主要借助胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞表面的FcR進(jìn)行的。 5、免疫調(diào)節(jié) 高濃度的抗體通過(guò)封閉抗原、低濃度IgG抗體與相應(yīng)的抗原結(jié)合，以及高濃度抗獨(dú)特型抗體都能對(duì)免疫應(yīng)答產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)作用。也可通過(guò)獨(dú)特型與抗獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)參與機(jī)體的正、負(fù)免疫調(diào)節(jié)作用。,第五節(jié) 各類免疫球蛋白的特性及功能,1、IgG 漿細(xì)胞合成，單體形式存在于血清和其它體液中，嬰兒出生后三個(gè)月開始合成； 含量最高，占血清Ig總量的3/4，達(dá)616g/L； 半衰期最長(zhǎng)，達(dá)23天； 是主要的抗感染抗體； 是唯一能穿過(guò)胎盤的抗體。,2、IgM 由5個(gè)單體借一個(gè)J鏈和若干二硫鍵連接形成的5聚體，分子量最大，又稱巨球蛋白； 主要分布于血液中，占血清總Ig的1/10； 是個(gè)體發(fā)育中出現(xiàn)最早的抗體，胎兒晚期合成； 感染后最早出現(xiàn)，半衰期短，一旦出現(xiàn)提示有近期感染； 胎兒有無(wú)宮內(nèi)感染的重要觀察指標(biāo)； 殺菌、溶菌、調(diào)理吞噬、激活補(bǔ)體的能力最強(qiáng)。,3、IgA 包括血清型和分泌型兩種，前者由腸系膜淋巴組織中的漿細(xì)胞產(chǎn)生，多數(shù)以單體形式存在，含量25g/L，占血清總Ig的10%15%； 分泌型IgA由兩個(gè)單體、一個(gè)J鏈和一個(gè)分泌片組成，主要分布于各種粘膜表面和唾液、淚液、初乳中，參與機(jī)體的粘膜局部抗感染反應(yīng)； 嬰兒出生后46個(gè)月開始合成，但能從母乳中獲得； 血清型IgA具有中和毒素、調(diào)理吞噬的作用。,4、IgD 以單體形式存在于血清中，含量低，僅占血清總Ig的1%； 分子結(jié)構(gòu)類似于IgG，但不能通過(guò)胎盤，也不能激活補(bǔ)體； 表達(dá)在B細(xì)胞膜上的smIgD是成熟B細(xì)胞的重要標(biāo)志，參與B細(xì)胞的活化、增殖和分化； 血清中的IgD功能不清。,5、IgE 是種系進(jìn)化過(guò)程中最晚出現(xiàn)、含量最少的Ig； 由粘膜固有層中的漿細(xì)胞合成分泌； 血清IgE為單體，結(jié)構(gòu)上重鏈區(qū)比IgG多一個(gè)CH4功能域； 特異性IgE通過(guò)Fc段的CH3/CH4功能域同位于肥大和嗜堿性粒細(xì)胞表面的FcR結(jié)合，參與超敏反應(yīng)的發(fā)生； 可通過(guò)ADCC效應(yīng)特異性殺傷寄生蟲。,第六節(jié) 免疫球蛋白的基因及其表達(dá),B細(xì)胞中有H、和 鏈3個(gè)編碼Ig基因的連鎖群，每個(gè)基因庫(kù)中又有許多彼此連鎖的(V、C）基因，以及若干連接（J）基因和多樣性（D）基因，這些基因經(jīng)過(guò)重排后進(jìn)行表達(dá)，不同的基因重排和表達(dá)，決定了Ig的多樣性和能針對(duì)多種進(jìn)行反應(yīng)的特異性。,小鼠輕鏈基因庫(kù)的組成,小鼠輕鏈基因庫(kù)的組成,小鼠重鏈基因庫(kù)的組成,輕鏈基因的重排、RNA處理和蛋白質(zhì)表達(dá)的過(guò)程,重鏈基因的重排、RNA處理和蛋白質(zhì)表達(dá)的過(guò)程,第七節(jié) 多克隆和單克隆抗體,一、多克隆抗體（Poly-clonal abtibody,PcAb) 用抗原免疫動(dòng)物后得到的動(dòng)物血清（抗血清），是由體內(nèi)分別針對(duì)抗原物質(zhì)上的多個(gè)抗原決定簇的多個(gè)B細(xì)胞克隆發(fā)生應(yīng)答后產(chǎn)生的，因此叫。 問(wèn)題：1.如果用單一抗原決定簇來(lái)免疫動(dòng)物能得到單克隆抗體嗎？為什么？ 2.多克隆抗體的詳細(xì)機(jī)制是什么？,二、單克隆抗體（Mono-clonal antibody,McAb) 通常是指由一株B淋巴細(xì)胞雜交瘤增生而成的單一細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的一種高度均一、高度專一性的抗體。 原理：小鼠免疫脾細(xì)胞可以產(chǎn)生抗體但不能在體外無(wú)限增殖和傳代，小鼠骨髓瘤細(xì)胞能產(chǎn)生不具抗體功能的Ig且可在體外無(wú)限增殖和傳代，借助化學(xué)手段將兩種細(xì)胞融合后所形成的雜交瘤細(xì)胞，繼承了兩種細(xì)胞的特性，即既能產(chǎn)生抗體、又能無(wú)限增殖；進(jìn)一步將雜交瘤細(xì)胞稀釋分離成單個(gè)細(xì)胞后再使其培養(yǎng)增殖，即刻得到能針對(duì)一種抗原決定簇的單克隆雜交瘤細(xì)胞；最后將此細(xì)胞接種到小鼠的腹腔中，就可從培養(yǎng)上清液或腹水中大量得到單克隆抗體。,三、單克隆和多克隆抗體的比較和用途,特異性,敏感性,均一性,McAb,PcAb,低,差,無(wú),高,強(qiáng),有,1、用于免疫學(xué)檢測(cè)，輔助臨床診斷,2、McAb用于親和層析，分離微量