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第三章抗体§1.Ig的结构Background§2.Ig的异质性§3.Ig的功能§4.各类Ig的特性与功能总结(summmary)§7.Ig的合成与分泌§5.人工制备抗体§6.免疫球蛋白基因血清+白喉毒素γ球蛋白升高患儿治愈血清无效γ组分下降电泳血清抗原+-白蛋白MobilityAmountofproteinImmuneserumAgadsorbedserum123球蛋白(globulins)γ(1)定义:是指白喉或破伤风等毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质。随后引入抗体来泛指抗毒素类物质。1.抗毒素(antitoxin)（2）血清等体液中,属分泌型(1)定义:B淋巴细胞在有效的抗原刺激下增殖分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。是执行体液免疫的重要分子。2.抗体（antibody,Ab)3.免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。3.Ab与Ig的关系(1)Ab是Ig(2)Ig不一定是Ab,如BCR,MHC•膜型(membraneIg,mIg)•分泌型(secretedIg,sIg)•Ab是抗毒素类物质的生物学功能定义•Ig则是其化学结构定义4.Ig在抗感染免疫中的作用(1)执行特异性体液免疫功能(2)构成BCR,使B细胞特异性识别抗原§1.免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构三、免疫球蛋白的水解片段二、Ig的其他成分一、免疫球蛋白的基本结构(一)重链和轻链(肽链组成)(二)可变区和恒定区(三)绞链区(四)结构域(功能区)(一)肽链:4条2.轻链(lightchain)1.重链（heavychain）1617γεμδαH链:50-７０KD,4５0-５５０AAL链:25KD,214AA（二）可变区和恒定区1.可变区（variableregion）重链：VH轻链VL2.恒定区（constantregion）重链：CH轻链CLVLVHNCLCH1CH2CH3C22抗原B细胞表位抗体CDR表位AgCDR分布BCR/TCR/IgImmunoglobulinStructureCH1CLVLVHCH2CH3HingeRegionCarbohydrateDisulfidebond铰链区(四)免疫球蛋白的功能区约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似性或同源性。二级结构是反向平行的β片层27CH1CLVLVHCH2CH3补体FcR表位同种异型标志三、免疫球蛋白的水解片段Porter&Edelman(1959)31papainFc2FabpepsinpFc’F(ab)’2马体内获得的破伤风抗毒素异物性降低减少超敏反应的发生大颗粒J链和分泌片1.J链（joiningchain）:J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。•连接单体以使Ig成聚合体。2.分泌片(secretorypiece):•黏膜上皮细胞合成，以非共价形式结合到sIgA二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面,•具有保护作用,使Ig有抗蛋白酶水解作用38§３.Ig的功能V区的功能C区的功能1.V区的功能：(1)识别和特异性结合抗原，是V区特别是HVR（CDR）的空间构型所决定,Ig单体可结合两个抗原表位，为双价(2)B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体4142毒素中和阻止细菌粘附细胞被病毒感染抵抗病毒感染封闭病毒的Ab封闭病毒的AbBCellAntigenReceptor(BCR)Ig-Ig-Ig-Ig-BCell482.C区的功能：(1)激活补体:IgM，IgG1-3+Ag(2)结合细胞表面的Fc受体调理作用、ADCC作用介导Ⅰ型超敏反应(3)穿过胎盘和黏膜IgG固定补体示意图NoactivationActivationCH2AgCH1CLVLVHCH2CH3FcR52YYYY54YYYYNK56IgE嗜酸性粒细胞线虫穿过胎盘自然被动免疫IgGsIgA穿过黏膜60γεμδα根据Ig重链C区的氨基酸组成差异性以及抗原性的不同可将重链分成5类，以γ、α、μ、δ和ε表示§4.各类Ig的特性与功能•IgG于出生后3个月开始合成•拥有４个亚类：IgG1-4•IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的80%左右•IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体一、IgG•IgG是唯一能通过胎盘的抗体•通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，发挥调理作用；ADCC作用•具有抗菌、抗毒素和抗病毒作用•参与II、III型超敏反应IgGIgG1,IgG2andIgG4IgG3•为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。•IgM激活补体能力比IgG强•天然血型抗体是IgM•IgM是个体发育过程最早能产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示该儿曾有宫内感染二、IgM•IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。•IgM是B细胞抗原受体的主要成分•也可参与II、III型超敏反应IgMCH4JChain分为血清型和分泌型两种:三、IgA血清型IgA:主要由黏膜上皮细胞下面的浆细胞产生分泌型IgA（SIgA）:由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生sIgA主要存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。IgA的合成和主要作用部位在黏膜,担负抗感染功能sIgAJChainSecretoryPieceOriginofsIgA•IgD是B细胞表面的一种BCR•B细胞的分化过程中首先出现mIgM，后来出现mIgD，它的出现标志着B细胞成熟四、IgDIgDTailPieceB细胞膜•又称亲细胞抗体,有CH1～CH4•CH3和CH4功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcεR结合，引起I型超敏反应五、IgEIgECH4肥大细胞嗜碱性粒细胞CH2CH3•一、多克隆抗体：（polyclonalantibody）•多个抗原决定基——机体——针对多种抗原决定基的特异性抗体混合物§5.人工制备抗体23Ag1B12345n231二、单克隆抗体（monoclonalantibody，McAb）•由一个B细胞杂交瘤细胞分泌合成的只针对某一特定的抗原决定簇的高纯度抗体B13223Ag1自然免疫22222222人工筛选79单克隆抗体特点•1.纯度高•2.特异性强•3.效价高•4.可大量生产•1作为亲合层析的配体•2作为生物治疗的导向武器•3作为免疫抑制剂•4作为研究工作中的探针•5作为医学检验试剂单克隆抗体应用三、基因工程抗体(一)嵌合抗体（chimericAb）鼠Ig人IgFc人+(二)人源化抗体(huamnizedantibody)人Ig鼠IgCDR区人CDR（三）完全人源化抗体鼠Ig基因人Ig基因人Ig人无排斥（四）单链抗体(singlechainAb)VV细胞膜细胞内Ag(五)双价抗体(doublevalenceAb)/双特异抗体(dispecificAb)/双功能抗体(difunctionalAb)KillingcellTargetcell§2.Ig的异质性(heterogeneity)异质性:是指抗体中的免疫球蛋白的不均一性。在特异性及类型方面的差异性.异质性基础是Ig在结构和组成上的差异（一）类(class)一、免疫球蛋白的类型（二）亚类(subclass)差异(CH)类,亚类类,亚类划分范围:一个物种内γεμδαHumanImmunoglobulinSubclasses•IgGSubclasses–IgG1-Gamma1(1)heavychains–IgG2-Gamma2(2)heavychains–IgG3-Gamma3(3)heavychains–IgG4-Gamma4(4)heavychains•IgAsubclasses–IgA1-Alpha1(1)heavychains–IgA2-Alpha2(2)heavychains(三)型(type)(四)亚型(subtype)型,亚型(CL)型,亚型划分范围:一个物种内97κλ根据各类轻链C区的抗原性不同而可分为两型，即κ型（κ链）和λ型（λ链）。表位丰富抗原众多二、免疫球蛋白的多样性----外源因素特异性众多IgV区变化多氨基酸组成排列多V区基因多变AgStructureoftheVariableRegion•Hypervariable(HVR)orcomplimentaritydeterminingregions(CDR)FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100Aminoacidresidue150100500•Frameworkregions(FR)三、内源因素：免疫球蛋白的血清型人Igs血清(Ag)兔抗人Ig血清(Ab)+人Igs血清(Ag)五类Igs(H)二型Igs(L)VC抗γAb抗αAb抗μAb抗εAb指同一种属所有正常个体Ig分子所共有的抗原特异性标志，主要在Ig的C区中。如，H链--五个大类和亚类L链分为两型，即κ和λ型1、同种型(isotype)无差异(CH)同种型(isotype)差异(CH)同一种属中不同个体所产生的同一类型Ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异2、同种异型（allotype)同种异型（allotype)3、独特型（idiotype)（1）一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有的抗原特异性标志，由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定－－idiotypedeterminant（2）能够与独特型表位特异性结合的抗体称为抗独特型（anti-idiotype)112CLCH1VL+VH独特型抗FR抗体内影像BCR/IgIg在免疫应答中的作用功能举例特异性体液免疫功能抗细菌、病毒、真菌等病原微生物的感染构成BCRB细胞特异性识别抗原被动免疫Ig通过胎盘进入胎儿体内AID自身Ag新生儿溶血症Rh血型抗原药物性溶血半抗原+红细胞血小板减少性紫癜血小板表面抗原中性粒细胞减少症中性粒细胞表面抗原抗体的免疫病理学疾病机制农民肺，养鸽者病等Ⅲ型超敏反应血清病类风湿性关节炎（RA）系统性红斑狼疮（SLE）抗体的免疫病理学Ig的临床应用名称举例抗毒素治疗抗白喉、狂犬病、破伤风免疫检测两对半、放射免疫、肿瘤排斥反应防止抗CD3/CD4单抗生物导弹抗体偶联杀肿瘤药物118第二节免疫球蛋白基因B细胞中有H、和链3个编码Ig基因的连锁群，分别位于不同的染色体上，每个基因库中又有许多彼此连锁的(V、C）基因，以及若干连接（J）基因和多样性（D）基因，这些基因经过重排后进行表达，不同的基因重排和表达，决定了Ig的多样性和能针对多种进行反应的特异性。119利根川进120一、Ig的基因定位和结构二、Ig基因的重排和转录三、重排的机制四、转录的调控五、Ab多样性产生的遗传学原理一、Ig的基因定位和结构1211、制备mRNA探针从瘤细胞中提取DNA，以限制性内切酶酶解Vκ+Cκ*Cκ*（一）实验证据一、Ig的基因定位和结构1222、制备骨髓瘤细胞（M）和胚胎细胞（E）DNA分子的电泳样品3、杂交：胚胎细胞浆细胞123EMVκ+Cκ探针600万390万240万EM600万240万Cκ探针VκCκκ124125造血干细胞B细胞发育过程:前B细胞淋巴细胞前体定向干细胞幼B细胞B细胞AgPCAb126127128129（二）Ig的基因定位和结构κλＨCh:22214130◘Ig基因有三个独立的基因家族分别编码两个轻链（κ和λ）、一个重链（小鼠6、16和12号染色体）◘轻链基因家族的组成：L、V、J、C四类基因片段L－－leadersegmentV－－variablesegmentJ－－jioningsegmentC－－constantsegment◘重链家族：L、V、D、J、C五类片段D－－diversitysegment高变区◘J和C之间有增强子◘种系中基因数目变动较大（二）Ig的基因定位和结构1311、H链