第3章 抗体
人教版教学课件必修3稳态与环境 第3章第4节 免疫调节
2.抗体的化学本质： 球蛋白
3.抗体的性质：特异性 4.抗体的分布（体液中）1）血清（主要）
2）组织液及外分泌液（乳汁）
5、抗体的常见种类：
1）抗毒素：特异性中和外毒素毒性的成分
2）凝集素：使细菌发生特异性凝集的成分
特异性免疫类型
抗原
进入人体
被体液中相应 的抗体消灭
被相应的 免疫细胞消灭
体液免疫
2、抗体A和抗体B一样吗？
体液免疫与细胞免疫的关系
抗原类型 细菌外毒素 结核杆菌、麻风杆菌 等胞内寄生菌 病毒感染 发挥免疫作用的主要方式
体液免疫 细胞免疫 体液免疫、细胞免疫
既各自有独特的作用，又可相互配合共同发挥免疫效应
体液免疫
细胞免疫
宿主细胞裂 解死亡
体液免疫与细胞免疫的比较
项目
类型
体液免疫
液，血液成分或血液制品；(2)移植或接受了HIV感染的器官， 组织或精液。(3)通过污染的针头经注射途经传播。静脉注 射药瘾者的HIV的感染亦高，药瘾患者相互间用未经消毒的 注射器和针头，也是HIV的重要传播途径。
3、母婴传播：由带HIV的母亲通过胎盘传给婴儿或婴儿在
通过产道时感染获得。近年来，这种由母婴垂直传播的方式 随着育龄期妇女的艾滋病患者的增多而日益增多。
细胞免疫
源头
杀菌物质 作用对象
B细胞 特异性抗体 侵入内环境中 的抗原
T细胞
淋巴因子、效应T细胞 被抗原入侵的 宿主细胞（靶细胞）
关系
体液免疫 对于外毒素，_______发挥作用；对于细胞内 寄生物，________先起作用以阻止寄生物通过 体液免疫 血液循环而传播感染、当寄生物进入细胞后， 体液免疫 ________将抗原释放，再由_______清除。 细胞免疫
4-1第三章第三节免疫球蛋白与抗体
PEG:聚乙二醇
三、基因工程抗体
五类免疫球蛋白
二、免疫球蛋白的结构和功能
• 3．免疫球蛋白的水解片段
二、免疫球蛋白的结构和功能
（二）生物学功能（特异 性结合抗原）
• • • • 1．Fab段 （1）结合的部位：V区 （2）结合有特异性 （3）结合的力学特点：氢键、 静电、范德化力 • （4）可逆性 • （5）影响因素：pH值、温 度、电解质等 • （6）价位
二、免疫球蛋白的结构和功能
• ②抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）
• antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity
二、免疫球蛋白的结构和功能
• ③介导Ⅰ型变态反应
二、免疫球蛋白的结构和功能
• （3）穿过胎盘与黏膜（IgG、SIgA）
三、各类免疫球蛋白的特性和功能
第三节 免疫球蛋白
第三节 免疫球蛋白
• 抗体（antibody，Ab）是B细胞接受抗原刺激后 增殖分化为浆细胞，由浆细胞产生的一类能与相 应抗原特异性结合的球蛋白。 • 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）：具有抗体 活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 • 抗体都是免疫球蛋白，免疫球蛋白不一定都具有 抗体活性。 • Ig分泌型：存在血液、组织液中，抗体功能 • Ig膜型：构成B细胞膜上的抗原受体。
• • • •
2．Fc段： （1）激活补体 （2）结合细胞 （3）穿过胎盘和黏膜
二、免疫球蛋白的结构和功能
• • • • • （1）激活补体 能激活补体的免疫球蛋白： IgG1～IgG3、IgM的CH区——补体C1q IgA1、IgG4旁路 IgD、IgE不能
二、免疫球蛋白的结构和功能
第3章 细菌的感染与免疫3
◆激活补体发挥溶菌作用，ADCC
2.胞内菌感染的免疫 （细胞胞内菌感染的细胞
IL-2、IFN-r等
活化巨噬细胞
胞内菌散出
清除胞内菌
由活化的吞噬细胞杀灭
组织损伤
吞噬细胞吞噬杀菌过程
3.体液因素
补 体——在特异性抗体形成之前，通过旁路途径激活 而发挥防御作用（主要是溶菌作用)；
溶菌酶——作用于细菌的肽聚糖，主要对G+菌有效； 防御素——损伤细胞膜； 乙型溶素 吞噬细胞杀菌素
二、特异性免疫
获得性免疫(acquired immunity)——是个体出 生后，在生活过程中与致病菌及其毒性代谢产物等 抗原分子接触后产生的一系列免疫防御功能。
有特异性) 不能遗传、个体差异大 体液免疫 ——胞外菌 细胞免疫 ——胞内菌
特 点
组 成
有免疫记忆性
1.胞外菌感染的免疫 （体液免疫）
中性粒细胞、单核细胞等非特异性免疫是杀灭和清除 胞外菌的主要力量。 特异性获得免疫——体液免疫为主，即产生针对该菌 的特异性抗体。
特异性抗体的作用有：
◆调理促吞噬作用：Fc调理 +C3b调理 ◆抗体中和细菌外毒素——抗毒素（以IgG为主） ◆SIgA阻挡致病菌黏附定植
2.吞噬细胞
——机体内具有吞噬功能的细胞称为吞噬细胞 。
分类
小吞噬细胞： 即外周血中的中性粒细胞 大吞噬细胞：包括血中的单核细胞和各种组织中的巨噬 细胞，统称为单核巨噬细胞系统(mononuclear phagocyte system)。
吞噬杀菌过程
接触 吞入 杀灭
细胞核
吞噬作用的后果
完全吞噬 不完全吞噬
抗细菌免疫
一、非特异性免疫
天然免疫(innate immunity)——是人类在长期的种 系发育和进化过程中，逐渐建立起来的一系列防御功能。
南开大学免疫学讲义-第三章 抗体
第三章免疫球蛋白分子—抗体第一节抗体的发展及其特征一、抗体的发现血清中存在一种能特异性中和外毒素的组分称为抗毒素，使细菌发生特异性凝集的组分称之为凝集素。
其后将其称为抗体（antibody，Ab），将能刺激机体产生抗体的物质称为抗原（antigen）。
二、抗体的理化性质40年代初期Tiselius和Kabat用肺炎球菌多糖免疫家兔，证实了抗体活性与血清丙种球蛋白组分相关。
图1. 兔血清电泳分离图2.不同类免疫球蛋白的电泳分离离心常数7Sγ(16, IgG) ; 19S,β2(β2M,90,IgM); β2A(IgA)三、抗体的生物学活性1．抗体与抗原的特异性结合。
2．抗体与补体的结合。
3．抗体的调理作用。
第二节免疫球蛋白的分子结构与功能一、免疫球蛋白的基本结构Porter对血清IgG抗体的研究证明，Ig分子基本结构是由四个肽链组成的，二条较小的轻链和二条较的重链，轻链与重链是由二硫键连接形成，分为氨基端（N端），羧基端（C端）。
（一）轻链和重链1．轻链（light chain，L链）214氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量为24KD，有两个由链内二硫键组成的环肽，可分为：Kappa（κ）与lambda（λ）2个亚型。
2．重链（heavy chain，H链）450-550氨基酸残基组成，分子量55或75KD，含糖数量不同，4-5个链内二硫键，可分为5类，μ、γ、α、δ、ε链，不同的H链与L链（κ或λ）组成完整的Ig分子。
分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。
（二）可变区和恒定区1．可变区（Variable region，V区）L链N端1/2处（V L）108-111个氨基酸残基，H链N端1/5-1/4处（V H）118个氨基酸残基，V区有一个肽环65-75个氨基酸残基。
高变区（hypervariable region, HVR）可变区骨架区（framework region, FR）V L的HVR在24-34，50-56，89-97氨基酸位置。
第三章抗体123
（二）免疫球蛋白的水解片段
胃蛋白酶(pepsin)裂解IgG：得到一个具 有双价活性的F（ab’）2段和若干个小 分子多肽碎片（pFc’）。
（三）免疫球蛋白的功能区
Ig的H链、L链每隔110个氨基酸即由链 内二硫键连接形成一个能行使特定功能 的球性单位，称为Ig的结构域或功能区 （domain）。
C区的功能：
Fc片段的生物学活性：该片段无结合抗原 活性，但与抗体分子的生物学活性有密切 关系： 1、选择性地通过胎盘； 2、与补体结合活化补体； 3、决定Ig分子的亲细胞性(即与带Fc受体
细胞的结合)； 4、Ig通过粘膜进入外分泌液等都是Fc片段
的功能。
补体结合位点位于CH2上；Fc受体结合
位点在CH3上。
(1) B细胞的制备：可用提纯的抗原免疫 Balb/c或其他品系小鼠，免疫2-3次间隔24周，最后一次免疫后3-4d，取小鼠脾脏， 制成103/ml的脾细胞悬液，即为亲本的B 细胞。
(2) 骨髓瘤细胞的制备：用与免疫相同品系 小鼠的骨髓瘤细胞，要求其本身不能分 泌Ig，而且具有某种营养缺陷，可用 SP2/0或NS-1，它们缺少次黄嘌呤--鸟嘌 呤磷酸核糖转移酶，不能在HAT培养基 上生长。
4. J链和分泌片
J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆 细胞合成，以二硫键的形式共价结合到Ig 的重链上。
分泌片：由黏膜上皮细胞合成和分泌， 以非共价形式结合到二聚体上，保护IgA， 使之不受环境中酶的破坏，并介导IgA的 转运。
（二）免疫球蛋白的水解片段
木瓜蛋白酶(papain)水解IgG：得到两个相 同的Fab段和一个Fc段。
3、基因工程抗体：利用基因工程技术来 制备的抗体分子称为基因工程抗体，是 分子水平的抗体。
第3章免疫原和抗血清的制备
第3章免疫原和抗血清的制备免疫原是指能够引起机体免疫反应并激发产生特异性抗体的物质。
抗血清是指动物或人体经过免疫后所产生的含有抗体的血清。
免疫原和抗血清的制备是研究免疫学和生物制剂开发的重要环节。
本文将探讨免疫原和抗血清制备的一般原则和步骤。
1.免疫原的选择选择合适的免疫原对于制备高效的抗血清至关重要。
一般来说，免疫原应具备以下特点：(1)纯度：免疫原应具有尽可能高的纯度，以避免其他成分对免疫反应的干扰。
(2)特异性：免疫原应具有与所需抗体特异性结合的能力，以激发特异性抗体的产生。
(3)免疫原性：免疫原应具有足够的免疫原性，即能够引起机体的免疫反应。
(4)安全性：免疫原应具备足够的安全性，避免潜在风险。
根据不同的应用需求，免疫原可以是多种类型的物质，如蛋白质、多肽、核酸和糖类等。
选择合适的免疫原需要根据研究目的和预期应用来确定。
2.免疫原的制备免疫原的制备通常分为化学合成和生物提取两种方式。
(1)化学合成：对于小分子的免疫原，可以通过化学合成的方法合成。
例如，对于多肽免疫原，可以设计并合成相应的多肽序列。
化学合成的优势在于可以精确控制免疫原的结构和纯度。
(2)生物提取：对于大分子的免疫原，如蛋白质和核酸，通常采用生物提取的方法。
蛋白质可以通过基因工程技术在大肠杆菌等表达系统中表达并纯化得到。
核酸可以通过DNA重组技术合成。
3.免疫反应的诱导免疫反应的诱导是指向机体注射免疫原以激发免疫反应。
免疫反应的诱导通常包括以下步骤：(1)免疫原的给药：将免疫原通过注射、给药或吸入等方式引入机体内。
(2)辅助剂的使用：为了增强免疫反应效果，通常会添加辅助剂。
辅助剂可改变免疫原的物理性质和免疫反应的过程。
(3)免疫程序的设计：根据需求设计免疫程序，包括免疫原的剂量、注射间隔和免疫次数等。
抗血清的制备是通过免疫动物或人体以获得抗体，从而制备含有抗体的血清。
一般来说，抗血清的制备包括以下步骤：(1)免疫动物的选择：选择合适的免疫动物，如小鼠、兔子或猴子等。
第三章抗体
一、Ig的基因结构
κ链 Vκ(约100个)、 Jκ(5个)、 Cκ(1个)
λ链 Vλ(约30个)、 Jλ-Cλ(4个)
H链 V基因(约95个) D基因(27个) J基因(6个) C基因(9个)
Human antibody genes
二、Ig的基因的重排与表达调控
Light chain diversity created by variable recombination
➢IgD
特点
扁桃体、脾等处的浆细胞产生 为单体分子，分子量为 175KD 占血清 Ig 总量的 0.2% 左右 IgD 的铰链区较长，对蛋白酶敏感，因此，半衰期仅 2.8 天 存在形式 分泌性 — 血清中；膜结合性 — B细胞表面
功能
IgD 是 B 细胞膜表面的抗原受体。在 B 细胞分化成熟的过程 中，细胞表面除了表达 mIg M ，同时表达 mIgD ，是 B 细胞 成熟的一个标志。
分泌片（ secretory piece ） 简称 SP, 由上皮细胞合成，和分泌型 IgA 连接，使 之不受环境中酶的破坏
➢Ig的功能区
{L 链功能区： VL 、 CL H 链功能区： VH 、 CH1 、 CH2 、 CH3 （ Ig G 、 IgA 、 IgD ） ,IgM 和 IgE 的重链有五个功能区，多一个功能区， CH4 。
IgG 或IgA 与靶细胞结合后其Fc 段和携带FcγR的效 应细胞（NK cells 、Mф和PMN）或FcαR的效应细 胞（PMN）结合，释放穿孔素或颗粒酶导致靶细胞 溶解或凋亡。
多形核中性粒细胞简称中性粒细胞
(Polymorphonuclear Neutrophils，PMN)，
J Chain
在CHl和CH2之间，含较多脯氨酸和半胱氨酸残基，不易构 成氢键。妨碍螺旋结构的形成，而呈伸展状态，从而保持相当 柔曲性。
免疫学 小题
第二章、抗原填空：1. 抗原特异性的物质基础是（抗原决定簇），亦称表位。
2. 位于抗原表面的AD能直接被相应的淋巴细胞所识别，称（功能）性决定簇，存在抗原分子内部的AD无激发免疫应答的功能，称（隐蔽）决定簇。
3.从化学组成来看，凡含有（芳香族）氨基酸的蛋白质，其免疫原性较强。
4.机体对正常的自身组织和体液成分处于（免疫耐受）状态，当自身耐受被打破，可引起自身（免疫应答）。
5造血干细胞移植要求捐献者和接受移植者进行（HLA/人类白细胞抗原）配型。
判断：1.免疫原性是指抗原分子与免疫应答产物发生特异性结合的物质。
（错误）A.免疫原性是指抗原分子能够刺激机体产生免疫应答的性质。
B.抗原性又称免疫反应性，是指抗原分子与免疫应答产物发生特异性结合的性质。
2.半抗原无免疫原性，只有抗原性的物质。
（正确）3.载体赋予半抗原以免疫原性的蛋白质。
（正确）4.特异性是免疫原性的核心。
(异物性是免疫原性的核心）。
5.半抗原决定簇又称T细胞决定簇。
（错误）A.半抗原决定簇又称B细胞决定簇；B.载体决定簇又称T细胞决定簇。
6.亲缘关系很近的生物之间存在的共同抗原称为异嗜性抗原。
（错误）A.亲缘关系很近的生物之间存在的共同抗原称为类属抗原。
B.无种属关系的生物之间存在的共同抗原称为异嗜性抗原。
7.在一定范围内，分子量越大，免疫原性越强。
（正确）8. TD－Ag在刺激B细胞产生抗体时不需要T细胞辅助，由多个重复B表位组成。
（错误）A.TD-Ag指在抗原提呈细胞参与及T细胞辅助下，才能刺激B细胞产生抗体的抗原性物质。
由B表位和T表位组成。
B.TI-Ag在刺激B细胞产生抗体时不需要T细胞辅助，由多个重复B表位组成。
9. 费式佐剂主要用于动物实验，不适宜于人类使用，而且动物多次注射后也常会发生佐剂病。
（正确）选择：1.以下免疫原进入的途径中，所引起的免疫应答水平依次降低的是：（C ）（A）皮下、皮内、肌肉、静脉、腹腔、呼吸道、口服（B）皮内、皮下、肌肉、腹腔、静脉、呼吸道、口服（C）皮内、皮下、肌肉、静脉、腹腔、呼吸道、口服（D）皮内、皮下、静脉、肌肉、腹腔、呼吸道、口服2.以下关于佐剂的作用机制叙述不正确的是（A ）（A）同抗原一起或预先注射到机体内能增强抗原免疫反应性（B）改变抗原物理性状，增加抗原在体内停留时间（C）刺激抗原提呈细胞，增加对抗原的处理和提呈能力（D）刺激淋巴细胞增殖分化，增强和扩大免疫应答的能力3.佐剂的条件：作为一种良好的佐剂，所具备的条件中下列叙述错误的是（B）A 增加抗原的表面积，并改变抗原的活性基团构型，从而增强抗原的免疫原型B 佐剂与抗原混合能延长抗原在局部组织的存留时间，加快抗原的提呈速度，使抗原尽快分节（减低抗原的分解速度，是抗原缓慢释放至淋巴系统中），持续刺激机体产生高效价的抗体C 佐剂可以直接或间接激活免疫性细胞并使之增生，从而增强了体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫功能D 良好的佐剂应具有无毒性或副作用低的特点。
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抗体结合抗原的特异性是由重链和 轻链V区的氨基酸序列决定的，为了产生大量 的不同抗体，免疫系统必须产生大量不同的V 区序列。
另一方面恒定区的序列在同一类型 的抗体中是相似的，并且对抗原特异生无影响。
只有淋巴细胞具有完整的、有功能 的编码抗体的基因，这些抗体基因经过一系列 高度有序的加工才形成功能基因，其他的细胞 并没有这个过程。
精品课件
精品课件
编码人和小鼠轻重链的Ig基因分别 位于不同的染色体上，总体分为编码V区和C区 的两大部分。
重链的胚系基因中有许多基因片段(gene segment)。
包括：众多的V基因片段(variable segment)， 多个D基因片段(diversity segment)和几个J基因片段 (joining segment)。
40 V
0
D
J
5
组合多样性
1.1×104
总(1计20+200)=3×106
连10接0 多样性
核/ 苷酸插入
精品课件
H
65 27
6 1.2×102
300
λ
30 0 4 2×102 11000×
共～ /
Ig的V区基因组合数 连接多样性 100 核苷酸插入多样性 Ig的多样性总计约
Ig多样性数目 3.4106
D基因片断 J基因片断 V区基因
C区基因
人Ig重链精品胚课系件 基因结构
抗体的胚系基因（germline genes）
重链：L,V,D,J,C基因片段 轻链： L,V,J,C基因片段
抗体编码基因的染色体定位
肽链 及排列
所在染色体 人
小鼠
基因片段
Vn－(J－C)n Vn－Jn－C
22q11.2
16
2 p11-12 6C2
V2D2J3
J4 Cm Cd
J4
V2D2J3
Cm Cd
V2 D2 J3 Cm
精品课件
L
VH
Cm
精品课件
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三、抗体多样性的形成
1.胚胎细胞的V-J或V-D-J重排
胚系免疫球蛋白基因在B细胞发育 分化过程的重排是抗体多样性的主要来源。
精品课件
人Ig多样性产生的机制
多κ样性机制
胚系基因数（功能性）
精品课件
精品课件
二、免疫球蛋白基因的重排与表达调控
基因重排：
免疫球蛋白胚系基因状态下的V、（D）、J基 因片段成簇存在，要编码完整的功能性的Ig多肽链必 须在这些成簇存在的基因簇中选择某些基因片段进行 重新组合，这一过程称为基因重排。
在V、D、J、C基因群中各选择一个基因片段， 组成单个Ig的编码基因，进而转录和翻译，产生功能 性Ig。
300 1010～ 1011
精品课件
2.体细胞突变
B细胞发育和成熟过程中，生改变，这种改变是由体细胞突变产 生的。
体细胞突变发生在初次免疫应答的后期和 再次免疫应答。成熟B细胞在受到抗原刺激后，在生发 中心发生体细胞突变。由于免疫球蛋白基因的突变频 率比正常细胞中其他基因突变频率高106倍，也称为体 细胞高频突变。
精品课件
成熟B细胞在识别抗原后分化成为浆细胞， 其中一部分浆细胞分泌IgM类抗体，其余的须进行第二 次基因重排。
第二次基因重排时V区的突变频率高，称为体
细胞超突变（高频突变），并发生类别转换，使分泌 抗体的类别由IgM转换成IgG、IgA或IgE。
经过类别转换之后抗体的亲和力增高（亲和 力成 熟）。
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免疫球蛋白基因结构
胚系基因结构：三个基因簇，四种基因片段。
IgH基因簇：包括V、D、J、C 基因片段。 κ基因簇： 包括V、J、C 基因片段。 λ基因簇： 包括V、J、C 基因片段。
V1 V2 V3 Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
V基因片断
精品课件
体细胞突变多发生在Ig的CDR区，体细胞突 变是随机的，突变后的B细胞受抗原选择，亲和力降低 的B细胞克隆凋亡，亲和力增高的B细胞克隆存活。抗 原选择的结果是抗体总体的亲和力提高。这种通过体 细胞突变使抗体亲和力普遍提高的现象称为亲和力成 熟。
精品课件
第三节 免疫球蛋白的合成与分泌
抗原刺激机体产生相应的抗体，抗体 的产生过程即为特异性体液免疫应答。分泌抗 体的浆细胞来源于B淋巴细胞，抗原只作为淋 巴细胞克隆的选择因子，刺激相应B淋巴细胞 分化增殖成为抗体分泌浆细胞和记忆细胞。大 多数抗体的产生需要其他细胞及其分泌的细胞 因子的辅助。
第三章 抗体
第二节 免疫球蛋白基因
免疫球蛋白是具有与抗原决定簇特异性结 合的大量蛋白分子的总称，多样性是免疫球蛋白的重 要特点。
抗原的种类极多，免疫球蛋白的多样性也 非常高，数目可达百万以上。而人类基因组中的基因 总数不到3万，与免疫球蛋白的多样性并不一致。
免疫球蛋白的多样性是其基因发生重排的 结果。
精品课件
一、体液免疫应答与抗体的产生
1.初次应答与再次应答
抗原初次侵入机体所诱导的特异性 免疫应答称为初次免疫应答。
相同抗原再次侵入机体，记忆性免疫细胞 可迅速、高效、特异地产生应答，称为再次免 疫应答。
精品课件
1.初次免疫应答 潜伏期，对数期，平台期，下降期 （1）潜伏期(诱导期)长(约
7～10天) （2）抗体的种类以IgM为主 （3）抗体亲和力低 （4）维持时间短 （5）总抗体水平低
精品课件
1.胚系基因
V1
V2 V3
Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
2.基因重排
V1 V2
3. 重排的基因
4.RNA转录本 5.mRNA剪切 6.成熟mRNA 7.IgM前体多肽
D2
J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
V1
V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
精品课件
一、免疫球蛋白基因结构
1.免疫球蛋白基因结构的实验证据
利根川进应用分子杂交技术证明并克隆出 Ig分子V区和C区基因。同时应用克隆cDNA片段为探针， 证明了B细胞在分化发育过程中编码Ig基因结构，阐明 了Ig抗原结合部位多样性的起源，以及遗传和体细胞 突变在抗体多样性形成中的作用。1987年获得诺贝尔 医学奖。
精品课件
2.再次免疫应答
（1）潜伏期短（约2～3天） （2）抗体的种类以IgG为主 （3）抗体亲和力比初次应答明显增 强 （4）维持时间长 （5）总抗体水平高