抗體結構與功能（課堂PPT）

1、抗體一般是由抗原刺激抗體一般是由抗原刺激B細胞分化成漿細胞后產生的。能與對應的抗細胞分化成漿細胞后產生的。能與對應的抗原結合?？贵w與不同的抗原結合往往出現(xiàn)不同的反應，因而常給抗體原結合?？贵w與不同的抗原結合往往出現(xiàn)不同的反應，因而常給抗體以不同的名稱，如凝集素、沉淀素、抗毒素、溶血素、溶菌素等。以不同的名稱，如凝集素、沉淀素、抗毒素、溶血素、溶菌素等。 1890年德國學者年德國學者 Behuing 和日本學者北里用脫毒的白和日本學者北里用脫毒的白喉桿菌外毒素免疫動物，在動物的血清中產生一種能中喉桿菌外毒素免疫動物，在動物的血清中產生一種能中和外毒素毒性的物質，稱為抗毒素，這是在血清中發(fā)現(xiàn)和外毒

2、素毒性的物質，稱為抗毒素，這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一例抗體。的第一例抗體。1938年，年，Tiselius和和Kabat用電泳技術發(fā)現(xiàn)，血清中的抗用電泳技術發(fā)現(xiàn)，血清中的抗體活性存在于體活性存在于 區(qū)，區(qū)，故抗體又稱故抗體又稱 球蛋白球蛋白或或丙種球蛋白丙種球蛋白。因而曾稱其為丙種球蛋白?，F(xiàn)已證明抗體主要存在于因而曾稱其為丙種球蛋白。現(xiàn)已證明抗體主要存在于 區(qū)，有的抗體延至區(qū)，有的抗體延至甚至甚至a區(qū)。位于區(qū)。位于 區(qū)的球蛋白也不一區(qū)的球蛋白也不一定都具有抗體活性。定都具有抗體活性?？贵w抗體 Antibodyn抗體：抗體：機體在抗原物質刺激下，由機體在抗原物質刺激下，由B細胞分化成的漿細細胞分化成

3、的漿細胞所產生的、可與相應抗原發(fā)生特異性結合反應的免疫胞所產生的、可與相應抗原發(fā)生特異性結合反應的免疫球蛋白。球蛋白。n免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin， Ig): 1964年世界衛(wèi)生年世界衛(wèi)生組織：具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白統(tǒng)組織：具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白統(tǒng)一命名為免疫球蛋白。一命名為免疫球蛋白。 Ab與與Ig概念的異同概念的異同:Ig是結構與化學的概念，包含的內容更廣泛。是結構與化學的概念，包含的內容更廣泛。Ab是生物學和功能的概念，是抗原的對立面。是生物學和功能的概念，是抗原的對立面。簡單的講，所有抗體都是免疫球蛋白，而免疫球蛋簡單的講，

4、所有抗體都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并非都是抗體。白并非都是抗體。IgAbIg可分為兩種類型：可分為兩種類型：分泌型分泌型Ig: 存在于血清、體液及分泌液中，具有抗體的各種存在于血清、體液及分泌液中，具有抗體的各種 功能。功能。膜型膜型Ig：位于位于B淋巴細胞表面，即膜免疫球蛋白（淋巴細胞表面，即膜免疫球蛋白（mIg），）， 是是B淋巴細胞的抗原識別受體。淋巴細胞的抗原識別受體。mIgM一、免疫球蛋白的基本結構一、免疫球蛋白的基本結構 1963年，年，Porter對對IgG的化學結構提出了一個模式圖，的化學結構提出了一個模式圖，后證實各類免疫球蛋白均具有與后證實各類免疫球蛋白均具有與IgG相似

5、的基本結構。相似的基本結構。 免疫球蛋白的結構與功能區(qū)1.重鏈（重鏈（heavy chain, H鏈）鏈） 含含450550個氨基酸殘基，分個氨基酸殘基，分子量約為子量約為55或或75kD。根據(jù)。根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為鏈抗原性的差異可將其分為5類：類： 鏈、鏈、 鏈、鏈、 鏈、鏈、 鏈和鏈和 鏈，由它們組成的鏈，由它們組成的Ig分別稱為分別稱為IgM、 IgG、 IgA、 IgD和和IgE。 IgG有四個亞類有四個亞類IgG1 IgG4； IgA由兩個亞類由兩個亞類IgA1 和和IgA2；其他的未發(fā)現(xiàn)有亞類。；其他的未發(fā)現(xiàn)有亞類。2.輕鏈（輕鏈（light chain, L鏈）鏈） 輕

6、鏈大約由輕鏈大約由214個氨基酸殘基組成，個氨基酸殘基組成，分子量約為分子量約為24kD。L鏈共有鏈共有 兩型：兩型：kappa( )與與lambda ( )，同一個天然同一個天然Ig分子上分子上L鏈的型總是相同的。鏈的型總是相同的。（一）重鏈和輕鏈（一）重鏈和輕鏈重鏈重鏈糖基糖基鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū)輕鏈輕鏈 通過對通過對Ig H鏈或鏈或L鏈的氨基酸序列比較分析，發(fā)現(xiàn)其氨基端（鏈的氨基酸序列比較分析，發(fā)現(xiàn)其氨基端（N-末端）末端）氨基酸序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)，而羧基末端（氨基酸序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)，而羧基末端（C-末端）則相對穩(wěn)末端）則相對穩(wěn)定，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)。定，變化很小，稱

7、此區(qū)為恒定區(qū)。1.可變區(qū)（可變區(qū)（variable region, V區(qū)）區(qū)） 位于位于L鏈靠近鏈靠近N端的端的1/2和和H鏈鏈靠近靠近N端的端的1/4 或或1/5 。H鏈和鏈和L鏈的可變區(qū)分別稱為鏈的可變區(qū)分別稱為VH和和VL。高變區(qū)（高變區(qū)（hypervariable region, HVR) 骨架區(qū)（骨架區(qū)（framework region, FR)互補決定區(qū)互補決定區(qū)(complementaritydetermining region, CDR) 2.恒定區(qū)（恒定區(qū)（constant region, C區(qū)）區(qū)） 位于位于L鏈靠近鏈靠近C端的端的1/2和和H鏈靠近鏈靠近C端的端的3/4區(qū)

8、域或區(qū)域或4/5區(qū)域區(qū)域 ， H鏈和鏈和L鏈的恒定區(qū)分別稱為鏈的恒定區(qū)分別稱為CH和和CL。 （二）可變區(qū)和恒定區(qū)（二）可變區(qū)和恒定區(qū)抗體的抗體的CDR直接接觸抗原表位（直接接觸抗原表位（Epitope） 位于位于CH1和和CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。該區(qū)連接抗彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。該區(qū)連接抗體的體的Fab段和段和Fc段，使兩個段，使兩個Fab段易于移動和彎曲，進而可段易于移動和彎曲，進而可與不同距離的抗原表位結合。與不同距離的抗原表位結合。IgE和和IgM無鉸鏈區(qū)。無鉸鏈區(qū)。（三）鉸鏈

9、區(qū)（三）鉸鏈區(qū)（hinge region）二、免疫球蛋白的其它成分二、免疫球蛋白的其它成分1連接鏈（連接鏈（joining chain，J鏈）鏈） 存在于二聚體分泌型存在于二聚體分泌型IgA和五聚體和五聚體IgM中。由于中。由于124個氨基酸組成的酸性糖蛋白，個氨基酸組成的酸性糖蛋白，分子量約為分子量約為15kD，由漿細胞合成。它將，由漿細胞合成。它將Ig單體連接成二聚單體連接成二聚體、五聚體或多聚體。體、五聚體或多聚體。2分泌成分（分泌成分（secretory component, SC） 又稱分泌片又稱分泌片（secretory piece），是分泌型），是分泌型IgA（sIgA）上的一個

10、輔）上的一個輔助成分，分子量約為助成分，分子量約為75kD的糖蛋白，由上皮細胞合成，的糖蛋白，由上皮細胞合成，以非共價形式結合到以非共價形式結合到Ig分子，并一起被分泌到黏膜表面。分子，并一起被分泌到黏膜表面。SC的存在對于的存在對于sIgA抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解具有重要作用，并介導具有重要作用，并介導sIgA從黏膜下到黏膜表面的轉運。從黏膜下到黏膜表面的轉運。三、免疫球蛋白的功能區(qū)三、免疫球蛋白的功能區(qū) Ig分子的分子的H鏈與鏈與L鏈可通過鏈內二硫鍵折疊成若干球形鏈可通過鏈內二硫鍵折疊成若干球形結構，稱為功能區(qū)或結構域，每一功能區(qū)約由結構，稱為功能區(qū)或結

11、構域，每一功能區(qū)約由110個氨基個氨基酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度同源性。酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度同源性。1.L鏈功能區(qū)鏈功能區(qū)分為分為L鏈可變區(qū)（鏈可變區(qū)（VL）和）和L鏈恒定區(qū)（鏈恒定區(qū)（CL）兩功能區(qū)。兩功能區(qū)。2.H鏈功能區(qū)鏈功能區(qū)IgG、IgA和和IgD的的H鏈各有一個可變區(qū)（鏈各有一個可變區(qū)（VH）和三個恒定區(qū)（和三個恒定區(qū)（CH1、CH2和和CH3）共四個功能區(qū)。）共四個功能區(qū)。IgM和和IgE的的H鏈各有一個可變區(qū)（鏈各有一個可變區(qū)（VH）和四個恒定區(qū)（）和四個恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3和和CH4）共五個功能區(qū)。）共五個功能區(qū)。四、免疫球蛋白的水解片段四、免

12、疫球蛋白的水解片段1.木瓜蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶水解片段裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近N端。端。所得片段：所得片段：兩個抗原結合片段兩個抗原結合片段(fragment antigen binding, Fab) 一個結晶片段（一個結晶片段（fragment crystallizable, Fc)2.胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶水解片段裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近C端。端。所得片段：所得片段： 一個一個F（ab )2 若干個小分子肽碎片，稱為若干個小分子肽碎片，稱為pFc ，無任何生物，無任何生物

13、 學活性。學活性。免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能 免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)的特點所決定的。的特點所決定的。一、一、V區(qū)的功能區(qū)的功能特異性結合抗原特異性結合抗原二、二、C區(qū)的功能區(qū)的功能1.激活補體激活補體2.結合細胞表面結合細胞表面Fc受體受體，表現(xiàn)為：，表現(xiàn)為：（1）調理作用調理作用 （opsonization） ：是指抗體、補體是指抗體、補體C3b、C4b等等調理素調理素(opsonin)促進吞噬細胞吞噬細菌等顆粒性抗原的作用。促進吞噬細胞吞噬細菌等顆粒性抗原的作用。 （2）抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用（抗體依賴的細胞介

14、導的細胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）：指表達指表達Fc受體的細胞通過識別抗體的受體的細胞通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶段直接殺傷被抗體包被的靶細胞。細胞。 (3)介導超敏反應的發(fā)生介導超敏反應的發(fā)生(4)穿過胎盤和黏膜穿過胎盤和黏膜 胎盤母體一側的滋養(yǎng)層細胞的吞飲泡內只含有胎盤母體一側的滋養(yǎng)層細胞的吞飲泡內只含有IgG的受體的受體Fc(Fc R)而無其他而無其他Ig的的Fc受體。受體。3.參與免疫調節(jié)參與免疫調節(jié) 抗體對體液免疫有正負調節(jié)作用。抗體對體液免疫有正負調節(jié)作用?？贵w產生的規(guī)律 抗體產生的

15、規(guī)律有兩層含義，一是各類抗體產生的規(guī)律有兩層含義，一是各類Ig 在種系在種系進化和個體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序；二是初次免疫應進化和個體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序；二是初次免疫應答和再次免疫應答中抗體產生的規(guī)律。答和再次免疫應答中抗體產生的規(guī)律。一、一、Ig在種系進化和個體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序在種系進化和個體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序 個體發(fā)育實質是種系進化簡單而迅速的重演，個體發(fā)育實質是種系進化簡單而迅速的重演，Ig的產生的產生亦是如此，最先出現(xiàn)的是亦是如此，最先出現(xiàn)的是IgM，然后才是，然后才是IgG、IgA等。等。二、初次免疫應答和再次免疫應答中抗體產生的規(guī)律二、初次免疫應答和再次免疫應答中抗體產生的規(guī)

16、律 根據(jù)抗原是初次還是再次進入機體根據(jù)抗原是初次還是再次進入機體,抗體的產生也有一定抗體的產生也有一定的規(guī)律。的規(guī)律。初次應答：初次應答：動物經抗原第一次免疫后，經過一定的潛伏期，動物經抗原第一次免疫后，經過一定的潛伏期，血液中出現(xiàn)抗體?？贵w效價低，維持時間短，很快下降，這血液中出現(xiàn)抗體?？贵w效價低，維持時間短，很快下降，這種現(xiàn)象稱為初次免疫應答。種現(xiàn)象稱為初次免疫應答。再次應答：再次應答：若在抗體效價下降期甚至消失期，再次以同種抗若在抗體效價下降期甚至消失期，再次以同種抗原免疫動物，抗體效價會大幅度上升，而且維持時間長，這原免疫動物，抗體效價會大幅度上升，而且維持時間長，這種現(xiàn)象稱為再次免疫

17、。種現(xiàn)象稱為再次免疫。再次應答與初次應答的不同：再次應答與初次應答的不同： （1） 潛伏期縮短，應答反應的速度快；潛伏期縮短，應答反應的速度快； （2）抗體以）抗體以IgG為主；為主； （3）抗體的高峰濃度高且維持時間長；）抗體的高峰濃度高且維持時間長； （4）抗體親和力提高。）抗體親和力提高?？乖乖? -抗體結合的親和力抗體結合的親和力抗原抗原- -抗體的親和力抗體的親和力 Ab1 Ag1 Ab1 Ag21 1、 構象互補構象互補2 2 、吸引力大于排斥力、吸引力大于排斥力 Ag1 Ag1Ab1 Ag2 Ag2Ab1親和力與親合力親和力與親合力Affinity and avidityAg單克隆抗體 大多數(shù)抗原分子具有多個抗原決定簇，刺激機體產大多數(shù)抗原分子具有多個抗原決定簇，刺激機體產生針對多種表位的不同抗體生針對多種表位的不同抗體多克隆抗體（多克隆抗體（po