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文檔簡介
第三章免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)第三章免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)第一節(jié)
免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與類別1.抗體(antibody,Ab)2.免疫球蛋白Ig一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)
二、免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域)3.抗原的異質(zhì)性及其抗原決定族
4.免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域)第一節(jié)
免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與類別1.抗體(antibod1.抗體(antibody,Ab)①概念:B細(xì)胞在抗原的刺激下分化為漿細(xì)胞,產(chǎn)生具有與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的免疫球蛋白,稱為抗體。具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白。
Ig=Ab+化學(xué)結(jié)構(gòu)類似物Ab=IgIg
≠
Ab1.抗體(antibody,Ab)①概念:②存在部位:血清、其他體液或外分泌液中。將抗體介導(dǎo)的免疫稱為體液免疫。將含有抗體的血清稱為抗血清或免疫血清。③電泳區(qū)帶:大部分在γ區(qū)帶,故曾有γ球蛋白(或丙種球蛋白)之稱。②存在部位:第三章--免疫球蛋白-課件具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白。
Ig=Ab+化學(xué)結(jié)構(gòu)類似物Ab=IgIg
≠
Ab2.免疫球蛋白Ig具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白。免疫球蛋白的水解片段(一)木瓜蛋白酶的水解作用
二個(gè)相同的單價(jià)抗原結(jié)合片段
(fragmentofantigen-binding,F(xiàn)ab段)
一個(gè)可結(jié)晶片段(crystalizablefragment,F(xiàn)c段)
木瓜蛋白酶水解IgGFab段保留了特異性結(jié)合抗原的功能。Fc段保留了重鏈的抗原性和Ig相應(yīng)功能區(qū)的生物學(xué)活性。免疫球蛋白的水解片段(一)木瓜蛋白酶的水解作用二個(gè)相同的第三章--免疫球蛋白-課件(三)意義1.有利于闡明Ig的結(jié)構(gòu)及生物活性2.有利于生物制品的生產(chǎn)和純化,避免超敏反應(yīng)的發(fā)生。(二)胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶水解一個(gè)與抗原雙價(jià)結(jié)合的F(ab’)2段小分子多肽碎片(pFc’)(無生物學(xué)活性)IgG(三)意義(二)胃蛋白酶的水解作用胃蛋白酶水解一個(gè)與抗原雙價(jià)
由二硫鍵相連的四條對稱的多肽鏈構(gòu)成的單體。形成一“Y”字形結(jié)構(gòu)。重鏈輕鏈一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)由二硫鍵相連的四條對稱的多肽鏈構(gòu)成的單體。形成一“Y”字第三章--免疫球蛋白-課件(一)重鏈與輕鏈
1.重鏈(heavychain,H鏈)450~550個(gè)氨基酸殘基,分子量約55~75kD。根據(jù)Ig重鏈抗原性的差異,Ig可分為五類即IgG、IgM、IgA、IgD、IgE,相應(yīng)H鏈為γ、μ、α、δ及ε鏈。(一)重鏈與輕鏈第三章--免疫球蛋白-課件2.輕鏈輕鏈為重鏈的1/2,約由214個(gè)氨基酸組成。根據(jù)輕鏈的不同,分為κ、λ兩型。正常人血清Ig的κ:λ=2:1天然的Ig單體結(jié)構(gòu)中,兩條重鏈同類,兩條輕鏈同型。2.輕鏈
(二)可變區(qū)和恒定區(qū)(二)可變區(qū)和恒定區(qū)1.可變區(qū)(variableregion,V區(qū))近N端的1/2L鏈和1/4(或1/5)H鏈,氨基酸的組成及序列變化較大,而得名。⑴高變區(qū)(hypervariableregion,HVR)V區(qū)內(nèi)變化最為劇烈的特定部位。L鏈3個(gè),H鏈3個(gè)。因其在空間結(jié)構(gòu)上可與抗原決定簇形成精密的互補(bǔ),故又稱互補(bǔ)性決定區(qū)(complementaritydetermingregion,CDR)1.可變區(qū)(variableregion,V區(qū))第三章--免疫球蛋白-課件第三章--免疫球蛋白-課件不同Ig分子在超變區(qū)結(jié)構(gòu)上各自具有獨(dú)特的氨基酸排序和構(gòu)型特點(diǎn),也稱為Ig分子的獨(dú)特型或獨(dú)特型決定簇。超變區(qū)、互補(bǔ)性決定區(qū)和獨(dú)特型決定簇指的是Ig分子中的同一結(jié)構(gòu)部位,只是從不同的角度闡述而已。不同Ig分子在超變區(qū)結(jié)構(gòu)上各自具有獨(dú)特的氨基酸排序和構(gòu)型特點(diǎn)第三章--免疫球蛋白-課件⑵骨架區(qū)(frameworkregion,F(xiàn)R)Ig分子V區(qū)超變區(qū)之外的部位,其氨基酸組成及排列相對保守。作用:主要是穩(wěn)定CDR的空間構(gòu)型,以利IgCDR與抗原表位精細(xì)的特異性結(jié)合。⑵骨架區(qū)(frameworkregion,F(xiàn)R)2.恒定區(qū)(constantregion,C區(qū))近C端的1/2L鏈及3/4(或4/5)H鏈。氨基酸組成在同一物種的同一類Ig中相對穩(wěn)定。2.恒定區(qū)(constantregion,C區(qū))(三)其他結(jié)構(gòu)1.J鏈(jioningchain,J鏈)
由漿細(xì)胞合成。主要作用:在H鏈的羧基端將Ig單體連接成雙體或多聚體,起穩(wěn)定多聚體結(jié)構(gòu)及參與體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的作用。(三)其他結(jié)構(gòu)第三章--免疫球蛋白-課件2.分泌片(secretorypiece,SP)由粘膜上皮細(xì)胞合成。是分泌型IgA(SIgA)的結(jié)構(gòu)成分。作用:保護(hù)SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介導(dǎo)多聚IgA向粘膜上皮外主動(dòng)輸送的作用。2.分泌片(secretorypiece,SP)第三章--免疫球蛋白-課件第三章--免疫球蛋白-課件
3.抗體的異質(zhì)性概念抗體的異質(zhì)性指抗體中的免疫球蛋白的不均一性.不同抗原→不同抗體Ig本身也是抗原一.同種型(isotype)同一種屬每個(gè)個(gè)體都具有的免疫球蛋白的抗原特異性,其抗原決定簇主要存在于Ig的C區(qū)。特異性類型:同種型同種異型獨(dú)特型3.抗體的異質(zhì)性概念一.同種型(isotype)特異性類型二.同種異型(allotype)同一種屬不同個(gè)體之間免疫球蛋白也具有的差異性,主要反映在分子的CH和CL上的一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸的差異(geneticmarkers---遺傳標(biāo)志)。
Gm因子:Gm1~30Am因子:A2m1,A2m2Km因子:Km1,Km2,Km3三.獨(dú)特型(idiotype)在同一個(gè)體內(nèi),不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子V區(qū)以及T、B細(xì)胞表面抗原受體V區(qū)所具有的抗原特異性不同。二.同種異型(allotype)第三章--免疫球蛋白-課件
4.免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域)約由110個(gè)氨基酸組成。由鏈內(nèi)二硫鍵連接并經(jīng)β-片層折疊形成的具有特定功能的球形結(jié)構(gòu)域,稱為Ig的功能區(qū)或結(jié)構(gòu)域。
(一)功能區(qū)的名稱
L鏈:VL、CLH鏈:CH1、CH2、CH3、CH4(IgM和IgE有)4.免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域)約由110個(gè)氨基酸組成。由Β桶狀結(jié)構(gòu)或β三明治結(jié)構(gòu)Β桶狀結(jié)構(gòu)或β三明治結(jié)構(gòu)第三章--免疫球蛋白-課件
(二)V區(qū)的功能-----識別并特異性結(jié)合抗原
抗體分子:單體(IgG,IgE)---2價(jià)二聚體(分泌型IgA)---4價(jià)五聚體(IgM)---10價(jià)(5價(jià))實(shí)際意義:a.中和效應(yīng)---中和毒素和病毒
b.與Ag結(jié)合---促吞噬細(xì)胞吞噬第三章--免疫球蛋白-課件
(三)
C區(qū)的功能
1.激活補(bǔ)體系統(tǒng)
Ab(IgM、IgG)+Ag
C1q
補(bǔ)體經(jīng)典途徑
IgG4、IgA和IgE的凝聚物
補(bǔ)體旁路途徑
2.介導(dǎo)免疫細(xì)胞活性
(1).調(diào)理作用(opsonization):IgG+抗原(顆粒性)
FcγR(單核、巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞)
促吞噬細(xì)胞吞噬;
(2).抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(ADCC):IgG+抗原(靶細(xì)胞)
FcγR(NK細(xì)胞)
殺傷靶細(xì)胞;
(3).介導(dǎo)超敏反應(yīng):Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型超敏反應(yīng)。(三)C區(qū)的功能第三章--免疫球蛋白-課件第三章--免疫球蛋白-課件第三章--免疫球蛋白-課件(四)鉸鏈區(qū)(hingeregion)
位于CH1~CH2之間。富含脯氨酸,對蛋白酶敏感,易伸展彎曲。
作用:1.彎曲利于V區(qū)與不同距離的抗原表位結(jié)合。
2.使Ig分子發(fā)生“T”
“Y”的構(gòu)型改變,暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)。(四)鉸鏈區(qū)(hingeregion)第三章--免疫球蛋白-課件“T”“Y”“T”“Y”5.免疫球蛋白類別(特點(diǎn)與功能)一、IgG
1.單體。血清中含量最高??煞譃樗膫€(gè)亞類,各亞類的生物學(xué)活性有差異。2.主要的抗感染抗體。具有抗菌、抗病毒、中和毒素、免疫調(diào)理及ADCC作用。3.唯一通過胎盤的抗體(有自然自動(dòng)免疫作用)。5.免疫球蛋白類別(特點(diǎn)與功能)一、IgG4.半衰期約16~24天,故臨床應(yīng)用以2~3重復(fù)為宜。治療用的丙球的主要成分為IgG(有人工被動(dòng)免疫作用)。5.可結(jié)合SPA,以純化抗體,用于免疫診斷。6.某些自身抗體和引起ⅡⅢ型超敏反應(yīng)的抗體屬此類。4.半衰期約16~24天,故臨床應(yīng)用以2~3重復(fù)為宜。治療用第三章--免疫球蛋白-課件二、IgM1.為五聚體。又稱巨球蛋白。激活補(bǔ)體和免疫調(diào)理作用較IgG強(qiáng)。2.個(gè)體發(fā)育中合成最早的Ig。3.半衰期較短,有助于感染性疾病的早期診斷。4.天然的血型抗體。5.單體的IgM是細(xì)胞膜表面型免疫球蛋白。二、IgMIgM
J鏈IgM抗體結(jié)構(gòu)分泌型IgM膜型IgMsIgM
IgaIgbIgaIgbIgMJ鏈IgM抗
三、IgA1.有血清型和分泌型。血清型有兩個(gè)亞類。2.分泌型IgA(SIgA)存在于外分泌液中,初乳中含量較高。3.SIgA的分子結(jié)構(gòu)中有J鏈和SP。后者是粘膜上皮細(xì)胞的多聚Ig受體的胞外區(qū)。4.SIgA是皮膚和粘膜表面局部抗感染的重要因素(如免疫屏障、中和病毒及抑制病毒復(fù)制的作用)。
三、IgA四、IgE1.血清中含量極低。2.對肥大細(xì)胞及嗜堿性粒細(xì)胞有高度的親和力。與Ⅰ型超敏反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)。3.可能與機(jī)體抗寄生蟲免疫有關(guān)。五、IgD1.血清含量極低。2.對蛋白酶敏感,極易降解。四、IgE
第二節(jié)免疫球蛋白基因
一.免疫球蛋白的基因庫
H基因庫(重鏈基因連鎖群):
---第14號染色體
κ基因庫(κ鏈基因連鎖群):
---第2號染色體
λ基因庫(λ鏈基因連鎖群):
---第22號染色體
二.Ig的基因結(jié)構(gòu)及其重排和表達(dá)
κ鏈:Vκ(約100個(gè))、Jκ(5個(gè))、Cκ(1個(gè))λ鏈:Vλ(約30個(gè))、Jλ-Cλ(4個(gè))
H鏈:
V基因(約95個(gè))D基因(27個(gè))J基因(6個(gè))C基因(9個(gè))
V區(qū)V區(qū)第三章--免疫球蛋白-課件
三.Ig的類別轉(zhuǎn)換(classswitching)
一個(gè)B細(xì)胞克隆在分化過程中V-D-J功能性基因片段保持不變,而發(fā)生C基因重排,使其表達(dá)的抗體分子發(fā)生H鏈類的改變,稱為類別轉(zhuǎn)換。
B細(xì)胞克隆
IgM
IgGIFN-γ
IL-4IgE三.Ig的類別轉(zhuǎn)換(classswitching)Ig第三章--免疫球蛋白-課件
一.體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生
初次應(yīng)答(primaryresponse)
---抗原初次進(jìn)入機(jī)體所產(chǎn)生的應(yīng)答。特點(diǎn):潛伏期(誘導(dǎo)期)長(約7~10天);抗體的種類以IgM為主;抗體親和力低;維持時(shí)間短;總抗體水平低。第三節(jié)免疫球蛋白的合成與分泌第三節(jié)免疫球蛋白的合成與分泌
再次應(yīng)答(secondaryresponse)---抗原再次進(jìn)入機(jī)體所產(chǎn)生的應(yīng)答。
特點(diǎn):潛伏期短(約2~3天);抗體的種類以IgG為主;抗體親和力比初次應(yīng)答明顯增強(qiáng);維持時(shí)間長;總抗體水平高。實(shí)際意義:死疫苗預(yù)防接種,常需二次以上。再次應(yīng)答(secondaryresponse)第三章--免疫球蛋白-課件
二.免疫記憶
B細(xì)胞免疫記憶:指B細(xì)胞再次遇到相同抗原時(shí),快速產(chǎn)生高效價(jià)、高親和力抗體的現(xiàn)象。
記憶B細(xì)胞庫(二種類型):
長壽記憶B細(xì)胞---不能分泌抗體(存在數(shù)月至數(shù)年);
長壽漿細(xì)胞---能分泌抗體。
(一).B細(xì)胞記憶的誘導(dǎo):
1.B細(xì)胞記憶的誘導(dǎo)
Ag
成熟B細(xì)胞(生發(fā)中心)
增殖分裂成中心母細(xì)胞(centroblast)
BCR改變
與FDC(濾泡性樹突狀細(xì)胞)上的抗原結(jié)合;
BCR(低親和力)
B細(xì)胞陰性選擇,發(fā)生凋亡;
再次抗原
記憶B細(xì)胞克隆快速大量擴(kuò)增
抗體分泌細(xì)胞增多(較初次應(yīng)答多8~10倍以上)。
(一).B細(xì)胞記憶的誘導(dǎo):(二).記憶B細(xì)胞庫的維持
可能維持機(jī)制:
a.抗原(反復(fù)刺激)---交叉反應(yīng)、獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò):病原微生物反復(fù)暴露、長期慢性炎癥、自身或環(huán)境中共同抗原的存在。記憶B細(xì)胞不斷更新;
b.抗原特異性長壽漿細(xì)胞的存在
---維持特異性高親和力抗體水平;
c.FDC上抗原抗體復(fù)合物的持續(xù)存在(數(shù)月至數(shù)年)。(二).記憶B細(xì)胞庫的維持第三章--免疫球蛋白-課件
三.Td-Ag
和Ti-Ag應(yīng)答(一).B細(xì)胞對Ti-Ag和Td-Ag應(yīng)答的區(qū)別對Td-Ag應(yīng)答的特點(diǎn):(1)需Th細(xì)胞輔助;(2)可發(fā)生Ig類轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生各類抗體(IgM,IgG,IgA,IgE);(3)具有免疫記憶。 對Ti-Ag應(yīng)答的特點(diǎn):(1)不需Th細(xì)胞輔助;(2)激發(fā)產(chǎn)生IgM抗體,無Ig類型轉(zhuǎn)換(缺乏CD40);(3)不產(chǎn)生免疫記憶。三.Td-Ag和Ti-Ag應(yīng)答
(二).Ig類轉(zhuǎn)換
Td-AgB細(xì)胞
Th細(xì)胞輔助IgMIgE
IL-4IFN-rIgGIgAIL-5,TGF-β記憶細(xì)胞漿細(xì)胞(二).Ig類轉(zhuǎn)換Th細(xì)胞輔助IgMIgEIL-4I四.影響體液應(yīng)答的細(xì)胞因子的作用
活化的Th細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子,調(diào)節(jié)B細(xì)胞的增殖、活化和分化。
1.Th1細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子:IL-2和IFN-γ;
2.Th2細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子:IL-4、IL-5、IL-6、
IL-10和IL-13;
3.調(diào)
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