第二章 抗體課件

第三章抗體

(Antibody)抗體的分子結(jié)構(gòu)抗體的多樣性抗體的代謝抗體產(chǎn)生學(xué)說的發(fā)展免役球蛋白超家族各類抗體的特性與免役生物學(xué)功能第二章抗體抗體與免役球蛋白在概念上的區(qū)別一、名詞性質(zhì)

抗體-免疫學(xué),針對某種抗原免役球蛋白-化學(xué)二、分類抗體-很多,復(fù)雜免役球蛋白-按化學(xué)性質(zhì)分為

IgG.IgM,IgA,IgD,IgE

第二章抗體三、抗原有無抗體-不存在沒有抗原的抗體免役球蛋白-不一定有抗原

四、提取方法抗體-親和層析免役球蛋白-用化學(xué)方法

五、純度抗體-免役純免役球蛋白-化學(xué)純第二章抗體六、定量方法抗體-免疫學(xué)(效價(jià))

免役球蛋白-化學(xué)方法(蛋白質(zhì)濃度)七、特異性部位抗體-Fab（可變區(qū)）免疫球蛋白—Fc八、多樣性抗體—大免疫球蛋白—小第二章抗體抗體與免疫球蛋白在概念上的區(qū)別項(xiàng)目抗體（antibody）免疫球蛋白（immunoglobulin）名詞性質(zhì)免疫學(xué)，針對某種抗原化學(xué)分類很多、復(fù)雜按化學(xué)性質(zhì)IgG.IgM,IgA,IgD,IgE抗原有無不存在沒有抗原的抗體不一定有抗原性提取方法親和層析用化學(xué)方法純度免疫純化學(xué)純定量方法免疫學(xué)（效價(jià)）化學(xué)方法（蛋白質(zhì)濃度）特異性部位FabFc多樣性高低第二章抗體一、抗體的分子結(jié)構(gòu)單體分子結(jié)構(gòu)水解片段與生物學(xué)活性免疫球蛋白的特殊分子結(jié)構(gòu)第二章抗體抗體（免疫球蛋白）分子的基本結(jié)構(gòu)是如何確定的？1950s－1960sRodneyPorterGeraldEdelmanAlfredNisonoff第二章抗體酶水解和還原PorterandEdelman用papain水解IgGNissonoff用Pepsin水解IgG抗體與降解片段反應(yīng)抗Fab片段的抗體（可與輕鏈和重鏈結(jié)合）抗Fc片段的抗體（只與重鏈結(jié)合）第二章抗體第二章抗體PapainFcFabPepsinFcPeptidesF(ab’)2第二章抗體免疫球蛋白氨基酸序列的確定多發(fā)性骨髓瘤（multiplemycloma）骨髓瘤蛋白（myclomaprotein）多發(fā)性骨髓瘤病人血清中的免疫球蛋白有95％是骨髓瘤蛋白；骨髓瘤細(xì)胞可以分泌大量的輕鏈，在骨髓瘤病人的尿中可以發(fā)現(xiàn)，稱為Bence－Jonesprotein，動物也有多發(fā)性骨髓瘤，如小鼠的骨髓瘤細(xì)胞。第二章抗體輕鏈的序列確定：Bence－Jonesprotein重鏈的序列確定：用mercaptoethanol還原和alkylation骨髓瘤蛋白，再經(jīng)層析分離獲得重鏈。第二章抗體1、單體分子結(jié)構(gòu)第二章抗體第二章抗體第二章抗體1.1、重鏈（heavychain，H鏈）氨基酸組成：420－440aa，分子量約50KD，兩條重鏈之間由一對或一對以上的二硫鍵互相連接可變區(qū)（variableregion，VH）恒變區(qū)（constrantregion）高變區(qū)（hypervariableregion）－CDR骨架區(qū)（frameworkregion）類型（class）第二章抗體第二章抗體重鏈高變區(qū)的氨基酸殘基位置31－37aa51－58aa84－91aa101－110aaHVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2VariabilityIndex257550100Aminoacidresidue150100500第二章抗體重鏈的類型γ－IgGμ－IgGα－IgGε－IgGδ－IgG重鏈的類型決定免疫球蛋白（抗體）的種類第二章抗體1.2、輕鏈（lightchain，L鏈）氨基酸組成：213－214aa，分子量約為25KD。兩條相同的輕鏈其羧基端（C）靠二硫鍵分別與兩條重鏈連接可變區(qū)（variableregion，VL）恒變區(qū)（constrantregion，CL）高變區(qū)（hypervariableregion）骨架區(qū)（frameworkregion）類型（type）第二章抗體輕鏈高變區(qū)的氨基酸殘基位置26－32aa48－55aa90－95aaHVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2VariabilityIndex257550100Aminoacidresidue150100500第二章抗體輕鏈的類型κ（kappa型）λ（Lambda型）各類免疫球蛋白都有兩型輕鏈分子給類免疫球蛋白的輕鏈都是相同的第二章抗體兩型輕鏈的比較動物κλ人66％34％小鼠97％3％兔80％20％第二章抗體1.3免疫球蛋白的功能區(qū)

（domain）VH－VL抗體分子結(jié)合抗原的所在部位CH1－CL遺傳標(biāo)記所在CH2抗體分子的補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)，與體的活化有關(guān)CH3與抗體細(xì)胞的親細(xì)胞性有關(guān)鉸鏈區(qū)（hingeregion）CH1與CH2之間，30aa；與抗體分子的結(jié)構(gòu)型變化有關(guān)第二章抗體第二章抗體第二章抗體2、水解片段與生物學(xué)活性PapainFcFabPepsinFcPeptidesF(ab’)2第二章抗體2.1Fab片段組成由一條完整的輕鏈和N端1/2重鏈組成，分子量為45KD生物學(xué)活性結(jié)合抗原決定抗體分子特異性的部位第二章抗體2.2Fc片段組成由重鏈C端1/2組成，包含CH2和CH3兩個(gè)功能區(qū)，分子量為50KD生物學(xué)活性1.抗體分子選擇性通過胚胎2.補(bǔ)體的活化3.決定抗體分子的親細(xì)胞性4.抗體分子通過粘膜進(jìn)入外分泌液5.決定各類免疫球蛋白抗原特異性的部位第二章抗體3、免疫球蛋白的特殊分子結(jié)構(gòu)第二章抗體3.1連接鏈（joiningchain，J鏈）為IgM和分泌型IgA所具有分子量為20KD的多肽鏈富含半胱氨酸由產(chǎn)生IgM和IgA的同一漿細(xì)胞所合成起穩(wěn)定多聚體的作用，以二硫鍵的形式與免疫球蛋白的Fc片段共價(jià)結(jié)合。第二章抗體3.2分泌成分（secretorycomponent，SC）是分泌型IgA所特有的一種特殊結(jié)構(gòu)，分子量為60KD－70KD；由局部粘膜的上皮細(xì)胞所合成，在IgA通過粘膜上皮細(xì)胞的過程中SC與之結(jié)合形成分泌型的二聚體；促進(jìn)上皮細(xì)胞積極地從組織中吸收分泌型IgA可防止IgA在消化道內(nèi)為蛋白酶所降解，使之發(fā)揮免疫作用。第二章抗體JChainSecretoryPiece第二章抗體3.3糖類（carbohydrate)免疫球蛋白是含糖量相當(dāng)高的蛋白質(zhì)在抗體的分泌過程中起著重要的作用使免疫球蛋白分子易溶和具有防止其分解的作用。第二章抗體二、抗體的多樣性免疫球蛋白的種類免疫球蛋白的抗原決定簇第二章抗體1、免疫球蛋白的種類類（class）IgGIgMIgAIgDIgE亞類（subclass）IgG－IgG1，IgG2，IgG3，IgG4IgM－IgM1，IgM2IgA－IgA1，IgA2IgE、IgD未發(fā)現(xiàn)亞類第二章抗體第二章抗體人和動物IgG的亞類種IgG亞類馬IgGa，IgGb，IgGc，IgG（B）IgG（T）a，IgG（T）b牛IgG1，IgG2，IgG2a，IgG2b綿羊IgG1，IgG1a，IgG2，IgG3豬IgG1，IgG2，IgG3，IgG4狗IgG1，IgG2a，IgG2b，IgG2c貓IgG1，IgG2，小鼠IgG1，IgG2a，IgG2b，IgG3雞IgG1，IgG2，IgG3，鴨IgG1，IgG2，人IgG1，IgG2，IgG3，IgG4第二章抗體第二章抗體型（type：輕鏈恒定區(qū)的抗原性不同Κ，λ型亞型（subtype）：依據(jù)λ型輕鏈N端恒定區(qū)上氨基酸的差異若干亞型，如190位氨基酸亮氨酸精氨酸

154位氨基酸甘氨酸絲氨酸Κ型輕鏈無亞型第二章抗體2、免疫球蛋白的抗原決定簇同種型決定簇（isotypicdeterminants）同種異型決定簇（allotypicdeterminants)獨(dú)特型決定簇（idiotypicdeterminants）第二章抗體同種型決定簇（isotypicdeterminants）同一種屬動物所有個(gè)體共同具有的抗原特異性：同一種動物不同個(gè)體之間同時(shí)存在不同類型的免疫球蛋白，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；免疫球蛋白的類、亞類、型、亞型等均為免疫球蛋白同種型；免疫球蛋白的同種型抗原決定簇（表位）主要存在于C區(qū)。第二章抗體同種異型決定簇（allotypicdeterminants)

在同一種動物不同個(gè)體之間呈現(xiàn)出的抗原性：同種異型決定簇存在于IgG、IgA、IgE的重鏈C區(qū)和K型輕鏈的C區(qū)同種異型的差異一般為1－4個(gè)氨基酸的差異，是受等位基因控制所表現(xiàn)出的特定的抗原性。同種異性是IgG穩(wěn)定遺傳的標(biāo)記。第二章抗體IgG的同種異型（Gm）：已發(fā)現(xiàn)25種G1m（1），G2m（23）、G3m（11）、G4m（4a）IgA的同種異型（AM）：A2m（1）、A2m（2）IgE的同種異型Em（1）輕鏈的同種異型Km（1）、Km（2）、Km（3）。Λ型輕鏈無同種異型。第二章抗體獨(dú)特型決定簇（idiotypicdeterminants）由抗體分子的可變區(qū)呈現(xiàn)出的抗原性。獨(dú)特位（idiotope）：免疫球蛋白可變區(qū)內(nèi)的若干個(gè)抗原決定簇獨(dú)特型在異種、同種異體、自身體內(nèi)均可刺激產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。陳為抗獨(dú)特型抗體（anti－idiotypeantibody）第二章抗體第二章抗體三、抗體的代謝IgG是五類免疫球蛋白中半衰期最長，而分解率又最低的一類IgE的分解率最高IgA的合成率雖與IgG相似，但是分解率高，所以血清中的濃度不高各亞類中的代謝率也不完全相同，如IgG1，IgG2，IgG4的半衰期基本一致，但I(xiàn)gG3則較短第二章抗體抗體的代謝抗體種類半衰期（天）血清濃度mg/dl合成率Mg/kg/dayIgG23100033IgA620024IgM51206-7IgD330.4IgE30.050.02第二章抗體四、各類抗體的特性與免疫生物學(xué)功能IgGIgMIgAIgDIgE第二章抗體第二章抗體IgDStructureMonomerTailpieceTailPiece第二章抗體IgEStructureMonomerExtradomain(CH4)C4第二章抗體1、IgGIgG是人和動物血清中含量最高的免疫球蛋白，占血清免疫球蛋白總量的75％～80％IgG是介導(dǎo)體液免疫的主要抗體，多以但體形式存在，沉降系數(shù)為7S，分子量為160000～180000IgG主要由脾臟和淋巴結(jié)中的漿細(xì)胞產(chǎn)生，大部分存在于血清中，其余存在于組織液和淋巴液中。第二章抗體IgG是唯一一種可以通過人（兔）胎盤的抗體，因此在新生動物的抗感染免疫中起著十分重要的作用IgG是動物自然感染和人工主動免疫后，機(jī)體所產(chǎn)生的主要抗體，在動物體內(nèi)不僅含量高，而且持續(xù)時(shí)間長?？梢园l(fā)揮抗菌、抗病毒、抗毒素以及抗腫瘤等免疫學(xué)活性，能調(diào)理、凝集和沉降抗原，但只在有足夠分子存在并以正確構(gòu)型積聚在抗原表面時(shí)才能結(jié)合補(bǔ)體。第二章抗體IgGStructureMonomer(7S)IgG1,IgG2andIgG4IgG3第二章抗體2、IgMIgM是動物機(jī)體初次體液免疫反應(yīng)最早產(chǎn)生的免疫球蛋白，其含量僅占血清的10％左右；主要由血清和淋巴結(jié)中B細(xì)胞產(chǎn)生，分布于血清中。IgM是由五個(gè)單體組成的五聚體，單體之間由J鏈連接，分子量為900KD左右，是所有免疫球蛋白中分子量最大的，又稱為巨球蛋白（macroglobulin），沉降系數(shù)為19S。第二章抗體IgM在體內(nèi)產(chǎn)生最早，但持續(xù)時(shí)間短，因此不是機(jī)體抗感染免疫的主力，但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(jìn)行疫情的血清學(xué)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(gè)抗原結(jié)合部位，所以他是一種高效能的抗體，其殺菌、溶菌、溶血、調(diào)理及凝集作用均比IgG高第二章抗體IgM也具有抗腫瘤作用IgM溶解紅細(xì)胞的功能較IgG高1000倍，調(diào)理作用能力較IgG高275倍，IgM8個(gè)分子就能殺滅一個(gè)細(xì)菌，IgG需2200個(gè)分子，結(jié)合補(bǔ)體的能力也比IgG高第二章抗體IgMStructurePentamer(19S)Extradomain(CH4)JchainC4JChain第二章抗體3、IgAIgA以單體和二聚體兩種分子形勢存在，單體存在于血清中，稱為血清型IgA，約占血清免疫球蛋白的10％～20％；二聚體為分泌型IgA。分泌型IgA是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的粘膜固有層中的漿細(xì)胞產(chǎn)生的，兩個(gè)單體由一個(gè)J鏈連接在一起在分泌型IgA分子上還結(jié)合有一條由粘膜上皮細(xì)胞分泌的分泌成分（SC）分泌型的IgA主要存在于消化道、呼吸道、生殖道的外分泌液中以及初乳、唾液、淚液，此外在腦脊液、羊水、腹水、胸膜液中也含有IgA。第二章抗體分泌型IgA對機(jī)體呼吸道、消化道等局部粘膜免疫起著相當(dāng)重要的作用，是機(jī)體粘膜免疫的一道屏障，可抵御經(jīng)粘膜感染的病原微生物。第二章抗體IgAStructureSerum-monomerSecretions(sIgA)Dimer(11S)JchainSecretorycomponentJChainSecretoryPiece第二章抗體4、IgEIgE是以單體分子形式存在，分子量為190000，其重鏈比γ鏈多一個(gè)功能區(qū)（CH4），此區(qū)是與細(xì)胞結(jié)合的部位，IgE的產(chǎn)生部位與分泌型IgA相似，是由呼吸道和消化道粘膜固有層中的漿細(xì)胞產(chǎn)生的，在血清中的含量甚微。IgE是一種親細(xì)胞性抗體，易于皮膚組織、肥大細(xì)胞、血液中的嗜堿性粒細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合，可介導(dǎo)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。第二章抗體5、IgDIgD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170000～200000。IgD主要作為成熟B細(xì)胞膜上的抗原特異性受體，是B細(xì)胞的重要表面標(biāo)記。此外還認(rèn)為IgD與免疫記憶有關(guān)，也有報(bào)道認(rèn)為IgD與某些過敏反應(yīng)有關(guān)。第二章抗體五、抗體學(xué)說的發(fā)展側(cè)鏈學(xué)說誘導(dǎo)學(xué)說選擇學(xué)說第二章抗體1、側(cè)鏈學(xué)說（sidechaintheory）他假定細(xì)菌毒素之所以能夠發(fā)揮其毒素作用，系由于機(jī)體細(xì)胞的表面具有某些sidechain，毒素可以與相應(yīng)的側(cè)鏈結(jié)合，于是導(dǎo)致細(xì)胞的破壞。這種結(jié)合是特異性的和不可逆的。只有毒素與側(cè)鏈結(jié)合后能夠脫離細(xì)胞，而且細(xì)胞又有再生新的側(cè)鏈，毒素作用才能夠被解除（中和）根據(jù)代償過剩法則，細(xì)胞可產(chǎn)生多量而過剩的側(cè)鏈，并將其釋放的血液中，即成為抗體，這種游離的抗體，在血液中與毒素結(jié)合，便可將其中和，從而達(dá)到免疫效果。第二章抗體2、誘導(dǎo)學(xué)說（Instructivetheory）直接模板學(xué)說（directtemplatetheory）1930年Breinl和Haurowits提出：主張蛋白質(zhì)的合成要以蛋白質(zhì)為模板。在這個(gè)前提下，認(rèn)為抗體的產(chǎn)生必需以抗原為模板，抗體的抗原結(jié)合部位是以抗原決定簇為模板而形成的，抗原決定簇附著在細(xì)胞合成非抗體球蛋白的部位，使球蛋白分子的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使其產(chǎn)生出正常球蛋白所不具有的新的化學(xué)基團(tuán)，并有與抗原決定簇互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)。第二章抗體Pauling（1940年）把直接模版學(xué)說進(jìn)一步具體化，他認(rèn)為所有抗體都是球蛋白，其初級結(jié)構(gòu)就是氨基酸的排列順序。所有抗體的初級結(jié)構(gòu)完全相同，而不管其特異性如何，這種排列順序決定于基因，球蛋白的高級結(jié)構(gòu)取決于多肽鏈的折疊方式，因此只有高級結(jié)構(gòu)才能決定抗體的特異性，一般多肽鏈的高級結(jié)構(gòu)相同，構(gòu)成所謂正常球蛋白，是比較穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，如在形成球蛋白處附著有抗原時(shí)，即球蛋白的高級結(jié)構(gòu)即按抗原量折疊，因而可使抗體獲得特異性。第二章抗體間接模板學(xué)說（indirecttemplatetheory）

1949年Burnet和Fenner提出間接模板學(xué)說，認(rèn)為抗原決定簇對基因發(fā)生影響，這樣才能對免疫球蛋白分子表現(xiàn)出修飾作用。即抗原分子進(jìn)入產(chǎn)生抗體的細(xì)胞內(nèi)，于是抗原決定簇便可形成基因型復(fù)制（genocopy）這種基因修飾不但可與細(xì)胞內(nèi)繼續(xù)存在，而且可隨細(xì)胞而增殖，所以抗原不存在也能產(chǎn)生抗體。對于自身與非自身的識別上，認(rèn)為一切屬于自身的物質(zhì)，均有自身的標(biāo)記（self－marker），識別單位可以對其加以識別，因此對自身物質(zhì)不能發(fā)生免疫反應(yīng)。由于在胚胎期內(nèi)，所有屬于自身的物質(zhì)都于是別單位相遇，如在此時(shí)注入非自身物質(zhì)，機(jī)體也可將其按自身物質(zhì)加以處理，出生后再遇到該抗原時(shí)不發(fā)生免疫反應(yīng)，呈現(xiàn)免疫耐受。第二章抗體3、選擇學(xué)說（Selectivetheory）自然選擇學(xué)說（Naturalselectivetheory）

Jerne于1955年提出的，認(rèn)為：機(jī)體對任何抗原早已準(zhǔn)備下了相似的抗體（意即天然抗體），外來的抗原如與某種自然抗體相對應(yīng)時(shí)，便可與之結(jié)合，成為抗原抗體復(fù)合物。改種復(fù)合物被巨噬細(xì)胞吞噬后，可使抗原與抗體解離，抗原繼續(xù)被酶溶解，剩下的抗體便可在巨噬細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生與其具有同樣特異性的抗體。在抗體的形成上，起主要作用的是體內(nèi)早已存在的抗體。這種抗體在特異性抗原的選擇作用下，才能誘導(dǎo)吞噬細(xì)胞產(chǎn)生抗體。第二章抗體克隆選擇學(xué)說（Cloneselectivetheory）

受到Jerne的自然選擇學(xué)說的影響，澳大利亞免疫學(xué)家Burnet毅然放棄其間接模板學(xué)說，并且引進(jìn)了他在間接模板學(xué)說所主張的基因致使細(xì)胞特異性的概念

1957年發(fā)表了以“AmodificationofJernetheoryofantibodyproductionusingtheconceptofcloneselection”為題的論文。

1959年出版了題為《Theclonalselectiontheoryofaquiredimmunity》的專著，創(chuàng)立了舉世聞名的克隆選擇學(xué)說。第二章抗體基本思想該學(xué)說指出抗原選擇的不是游離的抗體，而是事先存在于淋巴細(xì)胞膜表面的抗原受體，即表面免疫球蛋白（SIg）動物體內(nèi)存在大量的淋巴細(xì)胞克隆，每一克隆表面都帶有特異性的SIg