第四章 抗體和免疫球蛋白課件

第四章

抗體和免疫球蛋白第四章抗體和免疫球蛋白第一節(jié)抗體和免疫球蛋白抗體：Antibody,Ab。動物機(jī)體受到抗原物質(zhì)刺激后，由B淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化為漿細(xì)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。第四章抗體和免疫球蛋白血清：1.飽和硫酸胺沉淀---球蛋白（globulin)抗體可以被沉淀，因而屬于球蛋白；2.電泳分為四個部分:白蛋白(albumin)、

α-球蛋白、

β-球蛋白、

γ-球蛋白。

第四章抗體和免疫球蛋白免疫球蛋白：immunoglobulin,Ig

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與抗體化學(xué)結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)的球蛋白。注：可以有抗體活性，也可以沒有。第四章抗體和免疫球蛋白一、免疫球蛋白的分子結(jié)構(gòu)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。第四章抗體和免疫球蛋白第二節(jié)免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)

與功能第四章抗體和免疫球蛋白1、重鏈與輕鏈Antibodymoleculesareconstructedfromtwolightchains(kappaorlambda)andtwoheavychains(alpha,delta,epsilon,gamma,ormu).μ,γαδξ第四章抗體和免疫球蛋白1、重鏈與輕鏈重鏈由420-446個氨基酸殘基組成，分子量50-75kDa，根據(jù)重鏈的不同可將免疫球蛋白分為5類，IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。每類Ig根據(jù)其鉸鏈區(qū)氨基酸殘基的組成和二硫鍵數(shù)目、位置不同，還可分為亞類。第四章抗體和免疫球蛋白輕鏈：又稱L鏈，由210-230個氨基酸殘基組成，分子量約25kDa，輕鏈分為κ、λ兩種。每個單體Ig分子只具有一種輕鏈。第四章抗體和免疫球蛋白2、可變區(qū)和恒定區(qū)可變區(qū)（variableregion,V)：Ig輕鏈氨基末端（N端）的1/2，重鏈N端的1/4（λ、α、δ）或1/5（μ、ε）肽段，其氨基酸種類及排列順序多變，故將此區(qū)稱為可變區(qū)（V區(qū)）。第四章抗體和免疫球蛋白恒定區(qū)（constantregion,C區(qū)）：輕鏈羧基末端（C端）1/2及重鏈C端3/4或4/5肽段，氨基酸組成和排列較恒定，稱為恒定區(qū)。L鏈：VL、CLH鏈：VH、CH1、CH2、CH3（CH4）第四章抗體和免疫球蛋白分類：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。第四章抗體和免疫球蛋白超變區(qū)（HV區(qū)）：在V區(qū)中某些特定位置的氨基酸殘基更加變化多端，因抗體特異性不同呈現(xiàn)極大的變異性，故稱這些部位為超變區(qū)。它是抗體與抗原發(fā)生特異性結(jié)合的部位。超變區(qū)也叫互補(bǔ)決定區(qū)（complementaritydeterminingregion,CDR）。3、超變區(qū)和骨架區(qū)第四章抗體和免疫球蛋白L鏈V區(qū)的CDR：24-34；50-56；90-102；H鏈V區(qū)的CDR：31-37；51-68；95-111；第四章抗體和免疫球蛋白骨架區(qū)：CDR以外區(qū)域的氨基酸組成和排列順序相對不易變化，稱為骨架區(qū)，F(xiàn)R。VH和VL各有4個FR?？乖Y(jié)合位點：表位VLVH第四章抗體和免疫球蛋白4、鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū)：位于CH1、CH2之間有10-60個氨基酸，富含大量脯氨酸和二硫鍵，不易形成α螺旋，對蛋白酶處理很敏感。張合自如，可展開至180度。適與抗原結(jié)合部位與不同距離的抗原決定簇結(jié)合。使補(bǔ)體結(jié)合點暴露，為活化補(bǔ)體創(chuàng)造條件。第四章抗體和免疫球蛋白水解片段和生物學(xué)活性第四章抗體和免疫球蛋白胃蛋白酶切：F(ab’)2+pFc木瓜蛋白酶切：2Fab+FcFab—antigenbindingfragment第四章抗體和免疫球蛋白（1）木瓜蛋白酶（papain）酶解部位：重鏈間二硫鍵近氨基端形成片段：兩個相同單價抗原結(jié)合片段（Fab）一個可結(jié)晶片段（Fc）功能：Fab—保留與抗原特異結(jié)合的功能，但是單價的Fc—保留重鏈的抗原性及相應(yīng)功能區(qū)的生物活性

IgG2Fab+Fc第四章抗體和免疫球蛋白（2）胃蛋白酶（pepsin）酶解部位：重鏈間二硫鍵近羧基端形成片段：雙價的抗原結(jié)合片段F(ab’)2和pFc’功能：F(ab’)2—具有與抗原特異結(jié)合的功能，而且是雙價的。pFc’—無任何生物活性的小分子多肽碎片第四章抗體和免疫球蛋白5、功能區(qū)

免疫球蛋白的多肽鏈分子可折疊形成幾個由鏈內(nèi)二硫鍵連接成的環(huán)狀球形結(jié)構(gòu)，這些球形結(jié)構(gòu)稱為免疫球蛋白的功能區(qū)。第四章抗體和免疫球蛋白輕鏈（L鏈）輕鏈易變區(qū)（VL）——結(jié)合抗原輕鏈恒定區(qū)（CL）——遺傳標(biāo)志

重鏈易變區(qū)（VH）——結(jié)合抗原IgG、重IgA、CH1——遺傳標(biāo)志鏈IgD恒定區(qū)CH2——結(jié)合補(bǔ)體、活化補(bǔ)體，通過胎盤（CH2+CH3）CH3——與細(xì)胞表面Fc受體結(jié)合

IgM.IgE重鏈一個VH，4個CH，即多CH4區(qū)，IgECH4可與肥大細(xì)胞結(jié)合，與I型變態(tài)反應(yīng)有關(guān)。第四章抗體和免疫球蛋白J鏈也稱連接鏈（joiningchain)，指連接兩個免疫球蛋白單體分子的一小段富含半胱氨酸的多肽。為個別免疫球蛋白所特有。分泌片保護(hù)IgA，使之不受環(huán)境中酶的破壞，并介導(dǎo)IgA的轉(zhuǎn)運(yùn)6、J鏈和分泌片第四章抗體和免疫球蛋白第三節(jié)各類免疫球蛋白的

主要特性與功能1．IgG：（單體）（1）分4個亞類：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4（2）血清含量最高（75%），分子量最?。?）出生后3月開始合成，半衰期長21天左右（4）唯一通過胎盤的Ig（5）丙種球蛋白的主要成分（6）抗感染抗體、參與自身免疫、超敏反應(yīng)第四章抗體和免疫球蛋白2．IgM：（五聚體或單體）五聚體IgM：（1）分子量最大，存在于血流中，抗敗血癥（2）合成最早、半衰期短，用于早期診斷、產(chǎn)前診斷（3）具有強(qiáng)大的調(diào)理、激活補(bǔ)體及殺菌作用（4）血型抗體主要為IgM（5）參與自身免疫、超敏反應(yīng)單體IgM：SmIgM為B細(xì)胞最早出現(xiàn)的重要表面標(biāo)志第四章抗體和免疫球蛋白3.IgA：血清型IgA：單體，存在于血清中，免疫作用弱分泌型IgA：雙體、三體及多體（1）存在于乳汁、唾液及外分泌液中（2）局部免疫、激活補(bǔ)體（替代途徑）、ADCC第四章抗體和免疫球蛋白4．IgD：（1）血清含量低（1%）（2）為B細(xì)胞的分化受體（3）防止免疫耐受的發(fā)生5．IgE：（1）正常時含量極低（0.002%）（2）兩類Fc受體—高親和力受體：與I型超敏反應(yīng)有關(guān)（3）抗寄生蟲感染有關(guān)第四章抗體和免疫球蛋白抗體的功能：與抗原特異性結(jié)合：如中和毒素、中和病毒；激活補(bǔ)體：溶解靶細(xì)胞；溶菌促吞噬作用：清除抗原結(jié)合組織細(xì)胞：過敏反應(yīng)；ADCC；調(diào)理作用選擇性傳遞：IgG可由Fc的作用下通過血胎屏障，IgA可由Fc介導(dǎo)進(jìn)入乳汁或淚液中。第四章抗體和免疫球蛋白第四章抗體和免疫球蛋白第四章抗體和免疫球蛋白第四章抗體和免疫球蛋白第四節(jié)免疫球蛋白抗原性及其多樣性免疫球蛋白的抗原性：免疫球蛋白具有很好的抗原性。免疫球蛋白的遺傳標(biāo)志：受遺傳基因控制產(chǎn)生的免疫球蛋白抗原性的差異。免疫球蛋白分子抗原性具有3種不同類型的表位（決定簇）：同種型、同種異型、獨特型。第四章抗體和免疫球蛋白（一）同種型（isotype）1、同種型：指同種動物所有個體產(chǎn)生的Ig共有的抗原表位。是每個動物物種所特有，不同種動物之間則不同。同種型抗原決定簇存在于Ig的CH、CL區(qū)。第四章抗體和免疫球蛋白同種型可分為：類：決定Ig不同類的抗原性差異存在于H鏈的恒定區(qū)(CH),根據(jù)CH抗原性的差異(即氨基酸組成,排列,構(gòu)型,二硫鏈等不同)H鏈可分為μ,γαδξ五類.

亞類：是由鉸鏈區(qū)AA組成和二硫鏈數(shù)目的差異決定的.

發(fā)現(xiàn):α重鏈,有α1和α2和,即IgA1IgA2

γ重鏈,有γ1,γ2,γ3,γ4即IgG1,IgG2,IgG3,IgG4。IgM,IgD,IgE尚未發(fā)現(xiàn)亞類。

第四章抗體和免疫球蛋白型(Type)：

是由Ig輕鏈的恒定區(qū)(CL)決定的.根據(jù)CL抗原性的差異(AA組成,排列和構(gòu)型的不同,分為κ和λ兩型.

在人類Ig中,κ和λ輕鏈之比約為2:1,而在小鼠97%的輕鏈為κ型,λ型占3%左右.亞型(Subtype)：

根據(jù)λ輕鏈恒定區(qū)個別AA的差異可分為λ1,λ2,λ3,λ4四個亞型.

λ1,λ2輕鏈190位AA分別為亮AA,精AA.

λ3,λ4輕鏈154位AA分別為甘AA,絲AA.第四章抗體和免疫球蛋白在同一種系不同個體間，同類Ig也有特異性不同的抗原決定簇，這主要反應(yīng)在Ig的CH和CL區(qū)上一個或數(shù)個aa的差異，因為Ig等位基因中某一堿基發(fā)生點突變所致。（二）同種異型：第四章抗體和免疫球蛋白（三）獨特型(idiotype，Id)為每一種特異性IgV區(qū)上的抗原特異性.獨特型的抗原決定簇稱為獨特位(idiotope)。獨特型抗原決定簇主要由V區(qū)（VL、VH）超變區(qū)aa排列順序所決定。在同種異體以及自身體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生的針對Id的抗體，稱為抗獨特型抗體(AntiidiotypeAntibody,AId).獨特型即可刺激異種，同種異體，也可刺激自體產(chǎn)生抗獨特型抗體，這在免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)中有一定意義。第四章抗體和免疫球蛋白抗獨特型抗體的類別：根據(jù)AId與Id反應(yīng)特點將其分為：Ab2α:與Ab1的骨架結(jié)構(gòu)結(jié)合，不影響Ab1與抗原的結(jié)合，屬半抗原非抑制性的Ab2。Ab2β：識別Ab1上與抗原互補(bǔ)的決定基，完全抑制抗原與Id的結(jié)合，具有類似抗原的結(jié)構(gòu)。Ab2γ：識別Ab1與抗原互補(bǔ)位相關(guān)的決定基，抑制或部分抑制Ab1與抗原的結(jié)合。屬半抗原抑制性的Ab2。Ab2δ：識別Ab1框架結(jié)構(gòu)上的獨特型決定位，亦可識別抗原表位，稱為表位體。第四章抗體和免疫球蛋白獨特型和抗獨特型抗體可形成復(fù)雜的免疫網(wǎng)絡(luò)在機(jī)體免疫調(diào)節(jié)中占有重要地位。獨特型及抗體網(wǎng)絡(luò)：機(jī)體在外來抗原刺激時，能識別外來抗原的淋巴細(xì)胞克隆首先被激活，Id決定簇增多，隨后能識某一個克隆Id的第2個克隆被激活，依此類推，這些克隆形成一個閉合的多層次網(wǎng)絡(luò)。第四章抗體和免疫球蛋白第六節(jié)免疫球蛋白多樣性的形成Ig胚系基因通過基因重排和抗原的刺激，由活化B細(xì)胞分化發(fā)育為漿細(xì)胞后產(chǎn)生Ig。自然界中有數(shù)量巨大的抗原物質(zhì)，可刺激機(jī)體產(chǎn)生同樣數(shù)量巨大的特異性免疫球蛋白。由此構(gòu)成了免疫球蛋白多樣性(1gdiversity)。

實際上Ig是一類結(jié)構(gòu)和功能高度異質(zhì)性的分子群。

Ig結(jié)構(gòu)的多樣性首先表現(xiàn)在類和型上。五種不同的CH基因片段(α、β、δ、μ、ε)和兩型不同的CL基因片段(κ、λ)，使Ig有5類和2型；其次是重鏈和輕鏈恒定區(qū)某些氨基酸殘基的改變而衍生出的亞類和亞型；而結(jié)構(gòu)上更大的多樣性則來自于重鏈和輕鏈可變區(qū)氨基酸殘基的組成。重輕鏈可變區(qū)CDR特別是CDR3在一級結(jié)構(gòu)上的變異導(dǎo)致了IgFab段的高度多樣性。此外，Ig是否帶有跨膜結(jié)構(gòu)、是否含有輔助成分如J鏈和SP結(jié)構(gòu)，也是構(gòu)成Ig多樣性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

第四章抗體和免疫球蛋白第七節(jié)單克隆抗體概念：單克隆抗體（MonoclonalAntibody，McAb）即單個B淋巴細(xì)胞克隆所分泌的抗體。單克隆抗體（monoclonalantibody,mAb）：

由一個B細(xì)胞克隆產(chǎn)生識別一種抗原表位高度均一（結(jié)構(gòu)、特異性）雜交瘤技術(shù)制備第四章抗體和免疫球蛋白雜交瘤抗體技術(shù)的基本原理：脾淋巴細(xì)胞的主要特征是它的抗體分泌功能和能夠在選擇培養(yǎng)基中生長，小鼠骨髓瘤細(xì)胞則可在培養(yǎng)條件下無限分裂、增殖，即所謂永生性。在選擇培養(yǎng)基的作用下，只有B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合的雜交才具有持續(xù)增殖的能力，形成同時具備抗體分泌功能和保持細(xì)胞永生性兩種特征的細(xì)胞克隆。其原理從下列幾個主要步驟闡明。第四章抗體和免疫球蛋白（一）細(xì)胞的選擇與融合使用細(xì)胞融合劑造成細(xì)胞膜一定程度的損傷，使細(xì)胞易于相互粘連而融合在一起。最佳的融合效果應(yīng)是最低程度的細(xì)胞損傷而又產(chǎn)生最高頻率的融合。聚乙二醇（PEG1000～2000）是目前最常用的細(xì)胞融合劑，一般應(yīng)用濃度為40％（W/V）。（二）選擇培養(yǎng)基的應(yīng)用細(xì)胞DNA合成一般有兩條途徑。主途徑是由糖和氨基酸合成核苷酸，進(jìn)而合成DNA，葉酸作為重要的輔酶參與這一合成過程。另一輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)化酶（HGPRT）和胸腺嘧啶核苷激酶（TK）的催化作用合成DNA。細(xì)胞融合的選擇培養(yǎng)基中有三種關(guān)鍵成分：次黃嘌呤（hypoxanthine，H）、氨甲蝶呤（aminopterin，A）和胸腺嘧啶核苷（thymidine，T），所以取三者的字頭稱為HAT培養(yǎng)基。氨甲蝶呤是葉酸的拮抗劑，可阻斷瘤細(xì)胞利用正常途徑合成DNA，而融合所用的瘤細(xì)胞是經(jīng)毒性培養(yǎng)基選出的HGPRT－細(xì)胞株，所以不能在該培養(yǎng)基中生長。只有融合細(xì)胞具有親代雙方的遺傳性能，可在HAT培養(yǎng)基中長期存活與繁殖。

（三）有限稀釋與抗原特異性選擇

第四章抗體和免疫球蛋白單抗的應(yīng)用：疾病診斷疾病治療生命科學(xué)研究第四章抗體和免疫球蛋白第八節(jié)抗體的制備一、人工制備抗體的種類1、多克隆抗體：采用傳統(tǒng)的免疫方法，將抗原物質(zhì)經(jīng)不同的途徑進(jìn)入動物體內(nèi)，經(jīng)數(shù)次免疫后采取動物血液，分離出血清，由此獲得的抗血清即為多克隆抗體。第四章抗體