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文檔簡介
第七章抗原與抗體1編輯ppt免疫的基本概念抗原抗體抗體產(chǎn)生的克隆選擇學說2編輯ppt第一節(jié)免疫的基本概念
免疫是指機體識別自身和非自身物質(zhì),并排除非自身大分子物質(zhì)的一種復雜的生理學反應(yīng)。
免疫學是研究抗原、機體免疫系統(tǒng)和免疫應(yīng)答規(guī)律的一門學科。3編輯ppt一、免疫的基本特性1.識別自身與非自身
正常動物機體能識別自身與非自身的大分子物質(zhì),識別的物質(zhì)基礎(chǔ)是存在于免疫細胞(T淋巴細胞、B淋巴細胞)膜表面的抗原受體,識別功能很精細。2.特異性
機體的免疫應(yīng)答和免疫力具有高度的特異性(針對性)。3.免疫記憶
機體受抗原刺激產(chǎn)生抗體和致敏淋巴細胞外,也形成了免疫記憶細胞,對再次接觸的相同抗原物質(zhì)可產(chǎn)生更快的免疫應(yīng)答。4編輯ppt二、免疫的基本功能1.抵抗感染
指動物機體抵御病原微生物的感染和侵襲的能力,又稱免疫防御。2.自身穩(wěn)定
又稱免疫穩(wěn)定。機體免疫系統(tǒng)識別和清除自身衰老死亡的細胞,以維持機體的生理平衡。3.免疫監(jiān)視
機體免疫系統(tǒng)識別和清除自身的變異細胞。5編輯ppt第二節(jié)抗原一、抗原的概念1.抗原(antigen)與抗原性(antigenicity)
凡能刺激機體產(chǎn)生抗體和致敏淋巴細胞并能與之發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)稱為抗原(Ag)??乖镔|(zhì)具有抗原性,包括免疫原性與反應(yīng)原性。6編輯ppt免疫原性(immunogenicity)(抗原作用)指能刺激機體產(chǎn)生抗體和致敏淋巴細胞的特性。反應(yīng)原性(reactinogenicity)(抗原反應(yīng))指抗原與相應(yīng)的抗體或致敏淋巴細胞發(fā)生反應(yīng)的特性,此特性又稱為免疫反應(yīng)性(immunoreactivity)。7編輯ppt2.完全抗原與半抗原
抗原又分為完全抗原與不完全抗原。既具有免疫原性又有反應(yīng)原性的物質(zhì)稱為完全抗原(completeantigen)。只具有反應(yīng)原性而缺乏免疫原性的物質(zhì)稱為不完全抗原(incompleteantigen),亦稱為半抗原(hapten)
。如莢膜多糖、類脂、脂多糖。半抗原又分為簡單半抗原和復合半抗原。8編輯ppt簡單半抗原(simplehapten)簡單半抗原的分子量較小,只有一個抗原決定簇,不能與相應(yīng)的抗體發(fā)生可見的反應(yīng),但能中和相應(yīng)的抗體阻止其出現(xiàn)可見的反應(yīng)(用沉淀抑制反應(yīng)可證實)。復合半抗原(complexhapten)復合半抗原的分子量較大,有多個抗原決定簇。一般的半抗原都屬于此類,能與相應(yīng)的抗體發(fā)生沉淀反應(yīng)。二硝基氯苯(DNCB)、多糖、類脂質(zhì)、脂多糖等半抗原都為復合半抗原。9編輯ppt二、構(gòu)成抗原的條件(影響抗原免疫原性的因素)1.異源性
又稱異物性(foreigness)
,一般說來,只有非自身物質(zhì)進入機體才能具有免疫原性。微生物、異種組織、細胞及蛋白質(zhì)均是良好的抗原。通常動物親緣關(guān)系相距越遠,種系差異越大,免疫原性越好。有以下幾種情況:非動物性抗原非動物性的物質(zhì),譬如植物蛋白(葉綠素等)、微生物等,對動物宿主有良好的免疫原性。異種動物抗原動物之間血源關(guān)系相距越遠,生物種系差異越大、免疫原性越好。譬如:鴨源蛋白質(zhì)對雞的免疫原性較弱,而對兔則是良好的免疫原。同種異體抗原同種動物異體間的某些物質(zhì)也有免疫原性,譬如血型抗原、組織相容性抗原等。自身抗原動物自身的組織通常情況下不具有免疫原性。10編輯ppt2.大分子抗原的免疫原性與其分子大小有直接關(guān)系。免疫原性良好的物質(zhì)分子量一般都在10000以上,在一定條件下,分子量越大,免疫原性越強。分子量小于5000其免疫原性較弱。分子量在l000以下的物質(zhì)為半抗原,沒有免疫原性。但與蛋白質(zhì)載體結(jié)合后可獲得免疫原性。3.分子結(jié)構(gòu)
相同大小的分子如果化學組成、分子結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)象不同,其免疫原性也有一定的差異。一般講,分子結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型越復雜,免疫原性越好。芳香環(huán)結(jié)構(gòu)比直鏈結(jié)構(gòu)強。11編輯ppt4.物理性
顆粒性抗原的免疫原性通常比可溶性抗原強??扇苄钥乖肿泳酆虾蠡蛭皆陬w粒表面可增強其免疫原性。例如將甲狀腺蛋白與聚丙烯酰胺顆粒結(jié)合后免疫家兔可使IgM的效價提高20倍。免疫原性弱的蛋白質(zhì)如果吸附在氫氧化鋁膠、脂質(zhì)體等大分子顆粒上可增強其免疫原性。5.完整性
所以抗原物質(zhì)通常要通過非消化道途徑以完整分子狀態(tài)進入體內(nèi),才能保持抗原性。12編輯ppt三、抗原決定簇1.概念抗原分子并非所有的基團都作用一致,決定其免疫活性的只是其中的一小部分抗原區(qū)域??乖肿颖砻婢哂刑厥饬Ⅲw構(gòu)型和免疫活性的化學基團稱為抗原決定簇(antigenicdeterminant)或抗原決定基。由于抗原決定簇通常位于抗原分子表面,因而又稱為抗原表位(epitope)
??乖瓫Q定簇決定抗原的特異性。13編輯ppt14編輯ppt2.決定簇的大小抗原決定簇的大小是相當恒定的。蛋白質(zhì)抗原的每個決定簇由5-7個氨基酸殘基組成,如肌紅蛋白的決定簇由6~7個氨基酸殘基組成,伸長約為1.9~2.3nm;多糖抗原由5~6個單糖殘基組成,大小為3.5nm;核酸抗原的決定簇由5-8個核苷酸殘基組成,大小為2.0nm。15編輯ppt3.決定簇的數(shù)量抗原分子抗原決定簇的數(shù)目稱為抗原的抗原價。⑴單價抗原只有一個抗原決定簇的抗原稱為,如簡單半抗原。⑵多價抗原含有多個抗原決定簇的抗原為多價抗原。⑶單特異性決定簇抗原分子只含有一種特異性決定簇稱為單特異性決定簇。16編輯ppt⑷多特異性決定簇含有兩種以上不同特異性的決定簇。⑸功能價
位于抗原分子表面、能與免疫活性細胞接近,對激發(fā)機體的免疫應(yīng)答起著決定意義的決定簇稱為抗原的功能價。⑹非功能價隱蔽于抗原分子內(nèi)部的決定簇謂之非功能價,只有在用酶輕度消化后才能暴露。
天然抗原一般都是多價和多特異性決定簇抗原。17編輯ppt單特異性決定簇多價抗原多特異性決定簇多價抗原18編輯ppt19編輯ppt四、抗原的交叉性
不同抗原物質(zhì)之間存在相同的抗原決定簇,這種現(xiàn)象稱為抗原的交叉性。這些共有的抗原組成或決定簇稱為共同抗原或交叉抗原。如果兩種微生物有共同抗原,它們與相應(yīng)抗體相互之間可以發(fā)生交叉反應(yīng)。20編輯ppt載體效應(yīng)(carriereffect)小分子物質(zhì)不具有免疫原性,不能誘導產(chǎn)生免疫應(yīng)答,但當與大分子物質(zhì)(載體)連接后,就能誘導機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答,并能與相應(yīng)的抗體結(jié)合,這種現(xiàn)象稱為半抗原載體現(xiàn)象。這些小分子物質(zhì)即為半抗原,實質(zhì)上就是抗原決定簇,大分子物質(zhì)即為載體。半抗原與載體結(jié)合后首次免疫動物,可測得半抗原的抗體(初次免疫反應(yīng)),但當二次免疫時,半抗原連接的載體只有與首次免疫所用的載體相同時,才會有再次反應(yīng),這種現(xiàn)象稱為載體效應(yīng)。21編輯ppt現(xiàn)代實驗表明免疫系統(tǒng)對半抗原和載體各自的決定簇分別進行識別。T細胞識別載體決定簇,B細胞識別半抗原決定簇。實際上任何大分子抗原都可看成半抗原和載體的復合物。在抗原分子中載體起著增加半抗原的大小,使其獲得免疫原性與免疫記憶的作用。22編輯ppt抗原—載體現(xiàn)象23編輯ppt五、抗原的分類(一)抗原分類抗原有多種分類方法,大致如下:1.
按抗原的性質(zhì)分類分:抗原完全抗原不完全抗原(半抗原)簡單半抗原復合半抗原24編輯ppt2.按來源分異種抗原
與免疫動物不同種屬的抗原,如微生物抗原,異種動物紅細胞,異種動物蛋白。同種抗原
與免疫動物同種屬不同個體的抗原,能刺激同種而基因型不同的個體產(chǎn)生免疫應(yīng)答,如血型抗原、同種移植物抗原。自身抗原
動物的自身組織細胞、蛋白質(zhì)在特定條件下形成的抗原,對自身免疫系統(tǒng)具有抗原性。異嗜性抗原
指與種屬特異性無關(guān),存在于人、動物、植物及微生物之間性質(zhì)相同的抗原(交叉抗原)。該現(xiàn)象首先由瑞典病理學家Forssman(1868~1947)發(fā)現(xiàn)的,故又稱為Forssman抗原。25編輯ppt3.根據(jù)對胸腺(T細胞)的依賴性分類胸腺依賴性抗原:這類抗原在刺激B細胞分化和產(chǎn)生抗體的過程中需要輔助性T細胞的協(xié)助。多數(shù)抗原都屬此類,如異種組織與細胞、異種蛋白及人工復合抗原等。非胸腺依賴性抗原這類抗原直接刺激B細胞產(chǎn)生抗體,不需要T細胞的協(xié)助。如大腸桿菌脂多糖、肺炎球菌莢膜多糖等。26編輯ppt4.根據(jù)化學性質(zhì)分類糖蛋白脂蛋白脂質(zhì)多糖核酸抗原27編輯ppt(二)微生物抗原1.按保護性分
保護性抗原和非保護性抗原。2.按微生物種類分⑴細菌抗原
細菌的抗原結(jié)構(gòu)比較復雜,每個菌的每種結(jié)構(gòu)都由若干抗原組成,因此細菌是多種抗原成分的復合體。有菌體抗原、莢膜抗原、鞭毛抗原和菌毛抗原等。28編輯ppt菌體抗原
又稱O抗原,是革蘭氏陰性菌細胞壁抗原,其化學本質(zhì)為脂多糖的多糖側(cè)鏈。鞭毛抗原
又稱H抗原。鞭毛抗原主要決定于鞭毛絲。莢膜抗原
又稱K抗原。莢膜是細菌主要的表面抗原,成分為多糖或多肽。菌毛抗原
菌毛由菌毛素組成,有很強的抗原性。毒素抗原
外毒素的成分為糖蛋白或蛋白質(zhì),具有很強的抗原性,能刺激機體產(chǎn)生抗體(即抗毒素)。29編輯ppt⑵病毒抗原
各種病毒都有相應(yīng)的抗原結(jié)構(gòu)。如囊膜抗原、衣殼抗原、可溶性抗原和核蛋白抗原。
囊膜抗原(V抗原)
有囊膜病毒,抗原特異性主要是囊膜上的纖突所決定的。如流感病毒HA和NA,是流感病毒亞型分類基礎(chǔ)。衣殼抗原(VC抗原)
無囊膜病毒,其抗原特異性決定于病毒顆粒表面的衣殼蛋白。如口蹄疫病毒的衣殼蛋白VP1、VP2、VP3、VP4等屬此類抗原??扇苄钥乖⊿抗原)。核蛋白抗原(NP抗原)。30編輯ppt第三節(jié)抗體一、免疫球蛋白與抗體1.免疫球蛋白(immunoglobulin,簡稱Ig)
指存在于人和動物血液(血清)、組織液及其他外分泌液中的一類具有相似結(jié)構(gòu)的球蛋白。過去曾稱為γ球蛋白,在1968年和1972年兩次國際會議上決定以Ig表示。免疫球蛋白普遍存在于血液、組織液及外分泌液中。依據(jù)化學結(jié)構(gòu)和抗原性差異,Ig可分為IgG、IgM、IgA、IgE和1gD五類。31編輯ppt2.抗體(antibodyAb)
抗體動物機體受到抗原物質(zhì)刺激后,由B淋巴細胞轉(zhuǎn)化為漿細胞產(chǎn)生的,能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的免疫球蛋白,這類免疫球蛋白稱為抗體(antibody,簡稱Ab)
??贵w的本質(zhì)是Ig,它是機體對抗原物質(zhì)產(chǎn)生免疫應(yīng)答的重要產(chǎn)物,具有各種免疫功能。體液免疫
抗體具有各種免疫功能,主要存在于動物的血液(血清)、淋巴液、組織液及其他外分泌液中,因此將抗體介導的免疫稱為體液免疫。32編輯ppt33編輯ppt膜表面免疫球蛋白
在成熟的B淋巴細胞表面具有抗原受體,其本質(zhì)也是免疫球蛋白,稱為膜表面免疫球蛋白簡稱(SmIg)。關(guān)于免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)和功能的研究是現(xiàn)代免疫學中的一大突破。在1959~1963年R.Porter和G·Edelman采用酶及還原劑消化和分離免疫球蛋白技術(shù),弄清了免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu),從而提出免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)模型。34編輯ppt二、Ig的分子結(jié)構(gòu)
IgG、IgE、血清型IgA,IgD均是以單體分子形式存在,IgM是以五個單體分子構(gòu)成的五聚體,分泌型IgA是以二個單體構(gòu)成的二聚體。35編輯ppt二、Ig的分子結(jié)構(gòu)1.單體分子結(jié)構(gòu)
所有種類Ig的單體分子結(jié)構(gòu)都是相似的,即是由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈四條肽鏈構(gòu)成的“Y”字形的分子。36編輯ppt免疫球蛋白的單體分子結(jié)構(gòu)
所有Ig單體分子結(jié)構(gòu)相似,由2條重鏈和2條輕鏈組成“Y”字型結(jié)構(gòu)分子。37編輯ppt⑴重鏈
又稱H鏈,大約是由420~440個氨基酸組成,分子量大約為50000~77000,兩條重鏈之間由一對或一對以上的二硫鍵互相連接。38編輯ppt可變區(qū)重鏈從氨基端(N端)開始最初的110個氨基酸(約占整個重鏈的1/4)的排列順序以及結(jié)構(gòu)是隨抗體分子的特異性(與抗原對應(yīng))不同而有所變化,這一區(qū)域稱為重鏈的可變區(qū)(variableregion,VH,簡稱V區(qū)),它賦予抗體以特異性。39編輯ppt恒定區(qū)其余的氨基酸(占重鏈的3/4)數(shù)量、種類、排列順序及含糖量都比較穩(wěn)定,稱為恒(穩(wěn))定區(qū)(constantregion,CH,簡稱C區(qū))。40編輯ppt高(超)變區(qū)
在重鏈的可變區(qū)(VH)內(nèi)部,有四個區(qū)域的氨基酸最易發(fā)生變化,稱為高(超)變區(qū),氨基酸殘基位置分別位于31-37,51-58,84-91,101-1l0,其余的氨基酸變化較小,稱為骨架區(qū)。41編輯ppt⑵輕鏈(lightchain)
又稱L鏈,是由213-214個氨基酸組成,分子量約為22500。兩條相同的輕鏈其羧基端(C端)靠二硫鍵分別與兩條重鏈連接。輕鏈從N端開始最初的109個氨基酸的排列順序及結(jié)構(gòu)隨抗體分子的特異性(與抗原對應(yīng))變化而有差異,稱為輕鏈的可變區(qū)(VL),其余的氨基酸比較穩(wěn)定,稱為恒定區(qū)(CL)。42編輯ppt抗原結(jié)合部位
Ig的重鏈的可變區(qū)(VH)與輕鏈的可變區(qū)(VL)
相對應(yīng),構(gòu)成有結(jié)合特異抗原決定簇功能的區(qū)域為抗體分子的抗原結(jié)合部位。43編輯pptIgG、IgE、血清型IgA,IgD均是以單體分子形式存在,IgM是以五個單體分子構(gòu)成的五聚體,分泌型IgA是以二個單體構(gòu)成的二聚體。44編輯ppt2.Ig的功能區(qū)功能區(qū)
Ig多肽鏈分子折疊形成的幾個(由鏈內(nèi)二硫鍵連接)環(huán)狀球形結(jié)構(gòu),稱為Ig的功能區(qū)。Ig每條重鏈有四個功能區(qū),分別稱為VH、CH1、CH2、CH3;IgM和IgE有五個功能區(qū),即多了一個CH4。輕鏈有兩個功能區(qū),即VL和CL。此外,在兩條重鏈之間二硫鍵連接處附近為Ig的絞鏈區(qū)。免疫球蛋白每個功能區(qū)都是由約110個氨基酸組成。45編輯ppt46編輯ppt47編輯ppt48編輯ppt49編輯ppt50編輯ppt51編輯ppt52編輯ppt3.絞鏈區(qū)(hingeregion)CH1與CH2之間大約30個氨基酸殘基的區(qū)域為免疫球蛋白的絞鏈區(qū),由2-5個鏈間二硫鍵、CHl尾部和CH2頭部的小段肽鏈構(gòu)成。53編輯ppt54編輯ppt4.水解片段及其生物學活性
55編輯ppt水解片段
Porter(1959)應(yīng)用木瓜蛋白酶(papain)將IgG水解,可將其重鏈于鏈間二硫鍵近氨基端處切斷,得到大小相近的三個片段。其中有兩個相同的片段,可與抗原特異性結(jié)合,稱為抗原結(jié)合片段(Fab),分子量為45000;另一個片段可形成蛋白結(jié)晶,稱為Fc片段(Fc)
,分子量為55000。56編輯ppt后來,Nisonoff又應(yīng)用胃蛋白酶(pepsin)將IgG重鏈于鏈間二硫鍵近羧基端切斷,消化成兩個大小不同的片段,一個是具有雙價抗體活性的F(ab’)
2片段,另一個為若干小分子多肽碎片,稱為pFc’片段,后者無任何生物學活性。57編輯ppt58編輯ppt
Fab片段的生物學活性
抗體結(jié)合抗原的活性由Fab所呈現(xiàn),由VH和VL所組成的抗原結(jié)合部位,可結(jié)合抗原,是決定抗體分子特異性的部位。59編輯pptFc片段的生物學活性
該片段無結(jié)合抗原活性,但與抗體分子的生物學活性有密切關(guān)系:⑴選擇性地通過胎盤;如人IgG可通過胎盤進入胎兒體內(nèi),就與Fc片段有關(guān);Brambell已證實,胎盤母體一側(cè)的滋養(yǎng)層細胞能攝取各類血漿蛋白,但其吞飲泡內(nèi)只有IG的Fc受體而無其它種類Ig的受體。與受體結(jié)合的IgG可得以避免被酶分解,進而通過細胞的外排作用,分泌到胎盤的胎兒一側(cè),進入胎兒循環(huán)。60編輯ppt⑵與補體結(jié)合活化補體;補體可與抗原抗體復合物結(jié)合,其結(jié)合位點就位于抗體分子Fc片段的CH2上。61編輯ppt62編輯ppt⑶決定Ig分子的親細胞性(即與帶Fc受體細胞的結(jié)合);一些免疫細胞如巨噬細胞、淋巴細胞、嗜堿性粒細胞、肥大細胞等表面都具有免疫球蛋白的Fc片段的受體,因此,免疫球蛋白可通過其Fc片段與這些細胞表面的Fc受體結(jié)合。Ig與這些細胞Fc受體的結(jié)合部位因其種類不同而有差異,IgG與巨噬細胞,K細胞,B細胞Fc受體的結(jié)合部位是CH3,而IgE與嗜堿性粒細胞和肥大細胞Fc受體結(jié)合的部位是CH4。63編輯ppt64編輯ppt65編輯ppt⑷與Ig通過粘膜進入外分泌液有關(guān)。如分泌型IgA可由局部粘膜固有層中的漿細胞產(chǎn)生,然后通過粘膜進入呼吸道和消化道分泌液中,就與lgA的Fc片段有關(guān)。66編輯ppt補體結(jié)合位點位于CH2上;Fc受體結(jié)合位點在CH3上。Ig抗原特異性
Fc片段是Ig分子中的重鏈穩(wěn)定區(qū),因此它是決定各類Ig抗原特異性的部位。用Ig免疫異種動物產(chǎn)生的抗抗體(第二抗體),可與相應(yīng)Ig發(fā)生抗原抗體反應(yīng)。67編輯ppt5.Ig的特殊分子結(jié)構(gòu)某些Ig還具有一些特殊分子結(jié)構(gòu),如連接鏈、分泌成分、糖類等為個別Ig所具有。68編輯ppt
連接鏈
又稱J鏈,在Ig中,IgM是五聚體,分泌型的IgA是二聚體,這些單體之間就是依靠J鏈連接起來的。J鏈是一條多肽鏈,內(nèi)含10%糖成分。糖類
Ig是含糖量相當高的蛋白,特別是IgM和IgA。糖類在Ig的分泌過程中起著重要作用,并可使Ig分子易溶和具有防止其分解的作用。69編輯ppt分泌成分(SC)
又稱分泌片,是分泌型IgA所特有的一種特殊結(jié)構(gòu),為多肽鏈(含6%糖成分)。它是由局部粘膜的上皮細胞所合成的,在IgA通過粘膜上皮細胞的過程中SC與之結(jié)合形成分泌型的二聚體。SC可防止IgA在消化道內(nèi)為蛋白酶所降解,從而使IgA能發(fā)揮免疫作用。70編輯ppt三、Ig的種類與抗原性1.種類
Ig可分為類、亞類、型、亞型及亞群等。分類分型Ig類的區(qū)分是依據(jù)其重鏈C區(qū)的理化特性及抗原性的差異,Ig可分為IgG、IgM、IgA、IgE和IgD5大類及其亞型。71編輯ppt2.Ig的抗原性
Ig是蛋白質(zhì),因此一種動物的Ig對另一種動物而言是良好的抗原。同種型
指在同一種動物所有個體的不同類型的Ig共同具有的抗原特異性,同種間不表現(xiàn)出抗原性,只是在異種動物之間才表現(xiàn)出抗原性。Ig的同種型抗原決定簇主要存在于重鏈C區(qū)。同種異型指Ig在同一種動物不同個體之間呈現(xiàn)出的抗原性。同種異型的抗原決定簇存在于IgG、IgA、IgE的重鏈C區(qū)和k型輕鏈的C區(qū)。同種異型是Ig穩(wěn)定的遺傳標志,可用于親子鑒定。72編輯ppt獨特型
抗體分子的特異性是由Ig的重鏈和輕鏈可變區(qū)所決定的,因此體內(nèi)針對不同抗原分子的抗體之間的差別表現(xiàn)在Ig分子的可變區(qū),這種差別就決定了抗體分子在機體內(nèi)具有抗原性,由抗體分子的可變區(qū)呈現(xiàn)的抗原性就稱為Ig的獨特型。獨特位
獨特型由Ig可變區(qū)若干個抗原決定簇所組成,它們被稱為獨特位。獨特型在異種、同種異體乃至同一個體內(nèi)均可刺激產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,稱為抗獨特型抗體。73編輯ppt
四、各類Ig的主要特性與功能1.IgG
特性是人和動物血清中含量最高的Ig,占血清Ig總量的75%-80%。IgG是介導體液免疫的主要抗體,多以單體形式存在,分子量為160000~180000。產(chǎn)生與分布
IgG主要由脾臟和淋巴結(jié)中的漿細胞產(chǎn)生,大部分(45%~50%)在血漿中,其余存在于組織液和淋巴液中。IgG是惟一可通過人(和兔)胎盤的抗體,在新生兒的抗感染中起重要作用。74編輯pptIgG的功能
IgG是動物機體抗感染免疫的主力,同時也是血清學診斷和疫苗免疫后監(jiān)測的主要抗體。IgG在動物體內(nèi)不僅含量高,而且持續(xù)時間長,可發(fā)揮抗菌、抗病毒、抗毒素以及抗腫瘤等免疫學活性.能調(diào)理、凝集和沉淀抗原,與抗原結(jié)合后能結(jié)合補體。75編輯ppt
2.lgM
特性
是動物機體初次體液免疫應(yīng)答最早產(chǎn)生的免疫球蛋白,IgM是由五個單體組成的五聚體,是所有Ig中分子量最大的,分子量為900000左右,又稱為巨球蛋白(macroglobulin)。產(chǎn)生與分布
IgM主要由脾臟和淋巴結(jié)中B細胞產(chǎn)生,只分布于血液中,僅占血清lg的10%左右。IgM在體內(nèi)產(chǎn)生最早,在抗感染免疫的早期起著十分重要的作用。76編輯pptIgM的功能
與IgG相比,IgM在體內(nèi)產(chǎn)生最早,但持續(xù)時間短,因此不是機體抗感染免疫的主力,但由于它是機體初次接觸抗原物質(zhì)(接種疫苗)時體內(nèi)最早產(chǎn)生的抗體,因此在抗感染免疫的早期起著十分重要的作用,也可通過檢測IgM抗體進行血清學的早期診斷。IgM具有抗菌,抗病毒,中和毒素等免疫活性,由于其分子上含有多個抗原結(jié)合部位,所以它是一種高效能的抗體,其殺菌、溶菌、溶血、促進吞噬(調(diào)理作用)及凝集作用均比IgG高(大約高500~1000倍)。77編輯ppt3.IgA
特性
以單體和二聚體兩種分子形式存在。單體存在于血清中,稱為血清型IgA,約占血清Ig的10%-20%;二聚體為分泌型IgA。
產(chǎn)生與分布
分泌型IgA是由粘膜固有層中的漿細胞所產(chǎn)生。主要存在于各種分泌液中。分泌型IgA對機體呼吸道、消化道等局部粘膜免疫起著相當重要的作用,可抵御經(jīng)粘膜感染的病原微生物。在傳染病預防中,經(jīng)滴鼻、點眼、飲水及噴霧途徑免疫,均可產(chǎn)生分泌型IgA而建立相應(yīng)的粘膜免疫力。78編輯pptIgA功能血清型的IgA同樣具有抗菌、抗病毒、抗毒素等免疫學活性。分泌型的IgA對機體呼吸道、消化道等局部粘膜免疫起著相當重要的作用,特別是對于一些經(jīng)粘膜感染的病原微生物,動物體的這種粘膜免疫功能就顯得十分重要,若動物體呼吸道、消化道分泌液中存在這些病原微生物的相應(yīng)的分泌型IgA抗體,則可抵抗其感染,因此分泌型IgA是機體粘膜免疫的一道"屏障"。在傳染病的預防接種中,經(jīng)滴鼻、點眼、飲水等途徑免疫,均可產(chǎn)生相應(yīng)的粘膜免疫力。79編輯ppt4.IgE
IgE的產(chǎn)生部位與分泌型IgA相似,在血清中的含量甚微。IgE是一種親細胞性抗體,易與皮膚組織、肥大細胞、血液中的嗜堿性粒細胞和血管內(nèi)皮細胞結(jié)合,可介導I型過敏反應(yīng)。IgE在抗寄生蟲、某些真菌感染方面也有重要作用。80編輯ppt81編輯ppt5.IgD
特性
很少分泌,在血清中的含量極低,而且不穩(wěn)定,容易降解。IgD分子量為17-20萬。迄今對血清中的IgD的結(jié)構(gòu)和功能尚不完全清楚,是否具有抗感染作用也未證實。有報道認為IgD與某些過敏反應(yīng)有關(guān),如抗青霉素和牛奶過敏性抗體以及一些自身免疫病抗體,有的屬于IgD。功能IgD主要作為成熟B細胞膜上的抗原特異性受體,是B細胞的重要表面標志。此外IgD與免疫記憶與某些過敏反應(yīng)有關(guān)。82編輯ppt五、抗體的制備抗體制備技術(shù)是免疫學工作者經(jīng)常采用的一項技術(shù)。當今,免疫學已進入分子水平時代,因此抗體的制備亦已步入分子水平。人工制備抗體的類型有三種:即多克隆抗體、單克隆抗體和基因工程抗體。83編輯ppt(一)人工制備抗體的種類1.多克隆抗體(polyclonalantibody,PcAb)
采用傳統(tǒng)的免疫方法,將抗原物質(zhì)經(jīng)不同途徑(皮內(nèi)、皮下、肌肉、靜脈、腹腔、淋巴結(jié)注射等或點眼、滴鼻、飲水等)注入動物體內(nèi),經(jīng)免疫后,分離出血清,由此獲得的抗血清即為多克隆抗體。細菌病毒抗原,均是由多種抗原成分組成,即使純蛋白質(zhì)抗原分子也含有多種抗原表位,因此進入機體后可激活許多淋巴細胞克隆,機體可產(chǎn)生針對各種抗原成分或抗原表位的抗體,由此獲得的抗血清是一種多克隆的混合抗體,具有高度的異質(zhì)性。一只小鼠能產(chǎn)生約107-108種不同抗體,人約109種。84編輯ppt2.單克隆抗體(McAb)
由一個B細胞分化增殖的子代細胞(漿細胞)產(chǎn)生的針對單一抗原決定簇的抗體,稱為單克隆抗體。
McAb的特點
McAb的重鏈、輕鏈及其V區(qū)獨特型的特異性、親和力、生物學性狀及分子結(jié)構(gòu)均完全相同。85編輯pptMcAb技術(shù)原理
K?hler和Milstein在1975年建立了體外淋巴細胞雜交瘤技術(shù),用人工的方法將產(chǎn)生特異性抗體的B細胞與同系骨髓瘤細胞融合,形成B細胞雜交瘤細胞,這種雜交瘤細胞既具有骨髓瘤細胞無限繁殖特性,又具有B細胞分泌特異性抗體的能力,由克隆化的B細胞雜交瘤所產(chǎn)生的抗體即為單克隆抗體。86編輯ppt單克隆抗體的問世,極大地推動了免疫學及其他生物科學的發(fā)展,并于1984年獲得諾貝爾獎。McAb優(yōu)點
與多克隆抗體比較,
McAb具有無可比擬的優(yōu)越性,具有高特異性、高純度、均質(zhì)性好、親和力不變、重復性強、效價高、成本低、并可大量生產(chǎn)等優(yōu)點。87編輯ppt(二)B細胞雜交瘤株建立與McAb生產(chǎn)技術(shù)基本過程
B細胞的制備、骨髓瘤細胞的制備---細胞融合---檢測抗體--雜交瘤細胞的克隆化---細胞株凍存或單克隆抗體的生產(chǎn)。88編輯ppt(1)B細胞的制備
可用提純的抗原免疫Balb/c或其他品系小鼠,免疫2-3次間隔2-4周,最后一次免疫后3-4d,取小鼠脾臟,制成脾細胞懸液,即為親本的B細胞。(2)骨髓瘤細胞的制備
用與免疫相同品系小鼠的骨髓瘤細胞,要求其本身不能分泌Ig,而且具有某種營養(yǎng)缺陷,可用SP2/0或NS-1,它們?nèi)鄙俅吸S嘌呤--鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶,不能在HAT培養(yǎng)基上生長。(3)飼養(yǎng)細胞的準備
常用小鼠巨噬細胞或胸腺細胞作為飼養(yǎng)細胞。89編輯ppt(4)選擇培養(yǎng)基
常用HAT選擇培養(yǎng)基,H為次黃嘌呤,T為胸腺嘧啶核苷,二者都是旁路合成DNA的原料;A是氨基喋呤,是細胞內(nèi)源性合成DNA的阻斷劑。在該培養(yǎng)基中,未融合的骨髓瘤細胞不能生長,因它不能利用旁路途徑合成DNA,內(nèi)源性的合成又受到氨基喋呤的阻斷;至于未融合的脾細胞則在2周內(nèi)自然死亡,所以只有融合的雜交瘤細胞才能在該培養(yǎng)基中生長。90編輯ppt(5)細胞融合
將脾細胞與骨髓瘤細胞按一定比例(一般3:1-5:1)混合,離心后棄上清液,然后緩慢加入融合劑50%聚乙二醇(PEG4000),搖動試管。靜置90s,逐漸加入HAT培養(yǎng)基,分于加有飼養(yǎng)細胞的96孔培養(yǎng)板孔中,置5%-10%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。5d后更換一半HAT培養(yǎng)基,再5d后改用HT培養(yǎng)基,再經(jīng)5d后用完全DMEM培養(yǎng)基。91編輯ppt(6)檢測抗體
雜交瘤細胞培養(yǎng)后,應(yīng)用敏感的血清學方法檢測各孔中的抗體。視抗原性質(zhì)的不同,可采用放射免疫分析、酶聯(lián)免疫吸附試驗、免疫熒光抗體技術(shù)間接法等。通過檢測篩選出抗體陽性孔。92編輯ppt(7)雜交瘤細胞的克隆化對于抗體陽性孔的雜交瘤細胞,應(yīng)盡早克隆化,一方面是保純:獲得的雜交瘤細胞株是由一個細胞增殖而來的,即單個克??;另一方面防止染色體丟失:防雜交瘤細胞因染色體丟失而喪失分泌抗體的能力。一般需反復克隆3-5次方能使雜交瘤細胞穩(wěn)定??寺〉姆椒òㄓ邢尴♂尫?、顯微操作法和軟瓊脂平板法。93編輯ppt(8)單克隆抗體的生產(chǎn)
獲得穩(wěn)定的雜交瘤細胞克隆后,即可用于生產(chǎn)單克隆抗體??刹捎玫姆椒ㄓ校嚎蓪㈦s交瘤細胞注入小鼠腹腔,瘤細胞可在小鼠腹腔中無限繁殖,導致腹水產(chǎn)生,腹水可獲得5-20mg/ml的單克隆抗體。將雜交瘤細胞進行大量細胞培養(yǎng)后,收集培養(yǎng)液分離獲得大量的單克隆抗體;可利用微球技術(shù)制備單克隆抗體。94編輯ppt單克隆抗體的制備95編輯ppt96編輯ppt97編輯ppt(三)基因工程抗體(geneticengineeringantibody)利用基因工程技術(shù)來制備的抗體分子稱為基因工程抗體,是分子水平的抗體。基因工程抗體是按人類設(shè)計所重新組裝的新型抗體分子,可保留或增加天然抗體的特異性和主要生物學活性,去除或減少無關(guān)結(jié)構(gòu)(如Fc片段),從而可克服單克隆抗體在臨床應(yīng)用方面的缺陷(如鼠源單克隆抗體在人體內(nèi)使用會引起抗體產(chǎn)生而降低其效果,F(xiàn)c片段的無效性的副作用),因此基因工程抗體更具有廣闊的應(yīng)用前景。98編輯ppt1.嵌合抗體(chimericantibody)又稱雜種抗體,是指在同一抗體分子中含有不同種屬來源抗體片段的抗體。迄今構(gòu)建的嵌合抗體多為"鼠--人"類型,也就是抗體的Fab或F(ab)2來源于鼠類,而Fc片段來源于人類。可將小鼠VH基因與人的CH基因連接后導入骨髓瘤細胞,使之表達嵌合重鏈,再將小鼠雜交瘤細胞的VL與人CL基因相連,轉(zhuǎn)染含嵌合重鏈的小鼠骨髓瘤細胞,經(jīng)過篩選即可得到分泌鼠--人嵌合抗體的骨髓瘤細胞,其所分泌的嵌合抗體與原雜交瘤細胞分泌的抗體特異性和親和力相同,但減少了抗體中的鼠源性成分。99編輯ppt100編輯ppt101編輯ppt2.重構(gòu)型抗體(reshapingantibody)盡管嵌合抗體具有一些優(yōu)點,但該抗體中仍然有近50%的成分來自小鼠。因此為進一步減少鼠源蛋白在嵌合抗體內(nèi)的含量,將鼠抗體的超變區(qū)基因嵌入人抗體Fab骨架區(qū)的編碼基因中,再將此DNA片段與人免疫球蛋白恒定區(qū)基因相連,然后轉(zhuǎn)染雜交瘤細胞,使之表達嵌合的V區(qū)抗體。實際上也就是在人抗體可變區(qū)序列內(nèi)嵌入鼠源抗體的高變區(qū)基因序列,通過這種置換為人類抗體提供了一個新的抗原結(jié)合部位。102編輯ppt103編輯ppt104編輯ppt3.單鏈抗體(Single-chainantibody)又稱FV分子。由于抗體的分子量較大,體內(nèi)應(yīng)用時受到一定的限制。因此可用基因工程手段構(gòu)建更小的具有結(jié)合抗原能力的抗體片段,即FV分子或單鏈抗體蛋白。這種單鏈抗體是由VL區(qū)氨基酸序列與VH區(qū)氨基酸序列經(jīng)肽連接物(linker)連接而成。105編輯ppt106編輯ppt此外肽連接物還可將藥物、毒素或同位素與單鏈抗體蛋白相融合。這類抗體具有分子量小,作為外源性蛋白的免疫原性較低;在血清中比完整的單克隆抗體或F(ab)2片段能更快地被清除;無Fc片段,體內(nèi)應(yīng)用時可避免非特異性殺傷;能進入實體瘤周圍的微循環(huán)等優(yōu)點。107編輯ppt108編輯ppt109編輯ppt4.Ig相關(guān)分子可將抗體分子的部分片段(如V區(qū)或C區(qū))連接到與抗體無關(guān)的序列上(如毒素),就可創(chuàng)造出一些Ig相關(guān)分子,例如可將有治療作用的毒素或化療藥物取代抗體的Fc片段,通過高變區(qū)結(jié)合特異性抗原,連接上的毒素可直接運送到靶細胞表面,起生物導彈的作用。Byrn構(gòu)建的"CD4免疫粘附素"即是這一類抗體分子,他是將CD4基因與IG1C區(qū)在體外重組而表達出的Ig相關(guān)分子,它可封閉人HIVgpl20蛋白與CD4+T細胞的結(jié)合,在治療人的愛滋病上具有重要意義。110編輯ppt5.噬菌體抗體(phageantibody)這是一類近年剛開始研究的基因工程抗體。是將已知特異性的抗體分子的所有V區(qū)基因在噬菌體中構(gòu)建成基因庫,用噬菌體感染細菌,模擬免疫選擇過程,具有相應(yīng)特異性的重鏈和輕鏈可變區(qū)即可在噬菌體表面呈現(xiàn)出來。這種技術(shù)稱為噬菌體表面表達技術(shù)(phagedisplaytechnology)。這種抗體作為研究和治療用試劑具有廣闊的應(yīng)用前景。111編輯ppt112編輯ppt113編輯ppt114編輯ppt六、抗體的分類1.根據(jù)抗原的來源異種抗體
由異種抗原免疫產(chǎn)生的抗體均稱為異種抗體,如各種微生物抗體、對異種蛋白和細胞的抗體,因此大多數(shù)抗體均屬于此類。同種抗體
由同種屬動物之間的抗原物質(zhì)免疫所產(chǎn)生的抗體,如血型抗體,組織相容性抗原的抗體。自身抗體
針對自身抗原所產(chǎn)生的抗體,如抗核抗體、抗自身Ig的抗體。115編輯ppt
2.根據(jù)有無抗原刺激天然抗體
指無明顯抗原刺激而天然存在于動物體內(nèi)的抗體,如存在于人血清中的天然血型抗體,A型人血清中有B型紅細胞抗體,B型人血清中有A型紅細胞抗體。免疫抗體
指自然感染,人工免疫動物所產(chǎn)生的抗體。116編輯ppt3.按Ig的類型分
IgG、IgM、1gA、IgE、IgD抗體。4.按反應(yīng)表
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