第5章-免疫球蛋白

3. 单链抗体
VL基因
连接肽基因
VH基因
转染
大肠杆菌 VL
VH
连接肽
第5章 免疫球蛋白
学习目标
1．解释并区别抗体与免疫球蛋白的概念 2．描述免疫球蛋白的基本结构、水解片段、功能区及功能 3．比较各类免疫球蛋白的特性及功能 4．说出免疫球蛋白的血清型及其亚类和亚型 5．简述单克隆抗体概念及意义
第1节 抗体与免疫球蛋白的概念
抗体(antibody, Ab)
B细胞经抗原刺激后分化为浆细胞，由浆细胞合成和
IgG --- γ(gamma) IgA --- α(alpha) IgM --- μ(mu) IgD --- δ(delta) IgE --- ε(epsilon)
3. 分型：按轻链分 κ(kappa)型
λ(lambda)型
κ:λ=2:1
4. 分区：
可变区(variable region, V区)
细菌 重组
酶切
标本
培养表达
抗体
（二）基因工程抗体的种类
1. 人-鼠嵌合抗体
小鼠抗 体V区
小鼠抗体 V区基因
人体抗体 C区基因
骨髓瘤细胞
转染
人体抗 体C区
2. 重构抗体
人体抗体 的骨架区
小鼠抗体 CDR序列
人体抗体 FR区基因
人体抗体 C区基因
骨髓瘤细胞 转染 小鼠抗体 CDR序列 人体抗 体C区
通过胎盘： 不能 作 用： 1. 血管中抗感染的主要抗体
2. 位于不成熟B细胞表面 3. 天然血型抗体 4. Ⅱ、Ⅲ超敏反应
结合抗原能力强 激活补体能力强 调理作用 ADCC
分泌型IgM
膜结合型IgM
B细胞膜
Igα Ig β
Igα Ig β
三、IgA
血清含量：占血清Ig总量的15% 半 衰 期： 5天 结 构：血清型单体、分泌型双体 分 型：血清型（单体）、分泌型（SIgA，双体） 合成时间：出生后半年 通过胎盘：不能 分 布：血清中、外分泌液中 作 用：血清型作用弱；分泌型起主要作用
第5节 人工制备的抗体
制备目的：治疗疾病
诊断疾病
制备种类：多克隆抗体
单克隆抗体
基因工程抗体
一、多克隆抗体(Polyclonal antibody，PcAb)
概念：多种抗原决定簇刺激机体产生多种抗体的混合物
抗原决定簇
B1
B2 B4
Ab1
Ab2 Ab3 Ab4
Ag
Ag
B3
天然抗原
免疫动物
多细胞克隆 多克隆抗体
四个亚类—IgG1、 IgG2 、IgG3、 IgG4
分 来
布： 细胞外液占50%, 血清中占50% 源： 主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成
合成时间： 出生3个月开始合成，2～5岁达成人水平 通过胎盘： 唯一能通过胎盘的免疫球蛋白 中和作用 激活补体 作 用： 1. 全身抗感染的主要抗体 调理作用
ADCC 2. 协同凝集试验 3. 自身免疫性疾病：系统性红斑狼疮、甲亢 3. 参与Ⅱ、Ⅲ超敏反应
IgG 分子的四种亚类
IgG1
IgG2
IgG3
IgG4
二、IgM
血清含量： 占血清Ig总量的10% 半 衰 期： 5天 结 构： 五聚体（分泌型）、单体（膜结合型） 分 布： 主要分布于血液中 来 源： 主要由脾脏中的浆细胞合成 合成时间： 胎儿时期就能合成的抗体，出生后，当抗原
刺激后最先产生的抗体
骨髓瘤细胞 --- 无限增殖 免疫B细胞 --- 合成、分泌特异性抗体 杂交瘤技术 --- PEG（聚乙二醇）
HAT培养基：次黄嘌(H)
氨基蝶呤(A) 胸腺嘧啶核苷(T)
B细胞
抗原
骨 髓 瘤 小鼠腹水
脾脏
骨髓瘤细胞
抗血清
Ab1 Ab2 Ab3 Ab4
PEG融合 HAT 培养
骨髓瘤细胞被 HAT杀死，B细 胞逐渐死亡， 融合细胞存活
杂交瘤细胞 克隆筛选
Ab1 Ab2 Ab3 Ab4 Ab1 Ab2 Ab3 Ab4
普通抗血清（多克隆抗体）
单克隆抗体
三、基因工程抗体(genetic engineering antibody)
（一）基因工程抗体制备的机理
在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细 胞表达的抗体
导入 提取质粒 酶切
Igα Ig β
Igα Ig β
五、IgE
血清含量：血清中含量最低(占0.002%) 半 衰 期：3天 来 结 源：呼吸道和胃肠道浆细胞产生 构：单体分子
作
用：对肥大细胞和嗜碱性粒细胞具有高度的亲
和性, 又称亲细胞抗体, 介导I型超敏反应
变应原
IgE IgEFcR
肥大细胞 嗜碱性粒细胞
IgE介导I型超敏反应
三、免疫球蛋白的功能区
（一）概念 Ig的多肽链分子可折叠成若干个链内由二硫键连接的球形
结构（约由110个氨基酸组成），具有一定的生理功能， 称为功能区（domain）。 （二）种类 L链有VL和CL两个球形结构，IgG、IgA和IgD的H链有四 个球形结构，分别为VH，CH1，CH2，CH3；IgM和IgE 有五个球形结构，即多一个CH4。铰链区(hinge region): IgG、IgA、IgD有铰链区，IgM和IgE则无。 （三）功能 1. VH和VL是结合抗原的部位 2. CH1、CL具有部分同种异型遗传标志 3. IgG：CH2结合补体部位、帮助IgG通过胎盘 CH3结合吞噬细胞、B细胞、NK细胞 IgM：CH3结合补体部位 IgE： CH2 和CH3结合肥大细胞、嗜碱性粒细胞 4. 铰链区（hinge region）: CH1和CH2之间可转动的区
IgM五聚体
2. 分泌片(secretory piece，SP)
由上皮细胞合成与分泌 以非共价键方式连接IgA分子，与J链共同组成分泌型IgA，使其免受蛋白酶 的消化
IgA二聚体
3.铰链区(hinge region)
重链CH1与CH2之间存在一个可以自由折叠的区域，成为铰链区。 含大量脯氨酸，富有弹性，张合自如，有利于可变区与不同距离 抗原决定簇结合，同时暴露补体结合位点而激活补体。 IgG、IgA、IgD有铰链区，IgM和IgE则无。
膜结合型(SmIgD) — B细胞表面，构成BCR
（1）B细胞成熟的标志：未成熟B细胞仅表达SmIgM，成 熟B细胞同时表SmIgM和SmIgD，活化的B细胞或记 忆B细胞表面的SmIgD逐渐消失。 （2）抗原受体
血清型IgD
膜结合型IgD SmIgD SmIgM
IgD
B细胞膜
Igα Ig β
Igα Ig β
膜结合型免疫球蛋白( membrane Ig, SmIg)：
存在于B细胞膜上，构成BCR
SmIgM
SmIgD
B细胞
B细胞
第 2节 一、基本结构
1. 四肽链结构
免疫球蛋白的结构与类型
2轻链(light chain, L链) 2重链(heavy chain, H链)
2. 分类: 按重链分
1. 粘膜表面抗感染的主要抗体 2. 分布在初乳
SC
JC
IgA (血清型)
SIgA (分泌型)
SIgA形成过程
四、IgD
血清含量：占血清Ig含量的0.03％
半 衰 期：3天 结 构：单体
膜结合型(SmIgD) — B细胞表面
存在形式：血清型(IgD) — 血清中，功能不清
作 用：血清型(IgD) — 血清中，功能不清
2. 胃蛋白酶(pepsin)水解片段
Fab 段：双价抗体活性
pFc′段：多肽碎片
第3节
免疫球蛋白的功能
一、IgV区的功能
中和外毒素、阻止病毒侵入、抑制微生物粘附 构成B细胞BCR(IgM和IgD)
特 异 性 结合抗原
借助C区发挥其他生物学作用
外毒素
中和外毒素
病毒
阻止病毒侵入
靶细胞
靶细胞
细菌
抑制微生物粘附 BCR
恒定区(constant, C区) 高变区(HVR)
互补决定区(CDR）
骨架区(FR)
L链
H链 FR
AD
CDR
二、其他结构
1. 连接链(joining chain，J链)
由浆细胞合成，以二硫键的形式共价结合到Ig的重链上 一条J链连接两个IgA单体或五个IgM单体 J链都相同，只有一种
IgA二聚体
分泌的能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。
免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)
WHO统一命名：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 结论：所有的抗体都是免疫球蛋白，但不是所有的免疫球蛋 白都是抗体。抗体是生物学功能上的概念，免疫球蛋
白是化学结构上的概念。
免疫球蛋白的分布
分泌型免疫球蛋白(secreted Ig, SIg)： 存在于血液、组织液和外分泌液
3. 介导Ⅰ型超敏反应
变应原
IgE IgEFcR
肥大细胞 嗜碱性粒细胞
IgE介导I型超敏反应
（三）通过胎盘和粘膜
黏膜上皮细胞（具有Fc受体）
食入或吸 入的抗原
血清型IgA
J链
分泌片
母体
IgG
胎盘
IgG
胎儿
IgG
新生儿
（滋养层上皮细胞上Fc受体）
第4 节
各类免疫球蛋白的特性与功能
一、IgG
血清含量： 人体中含量最多，占血清Ig总量的75% 半 衰 期： 最长（24天） 结 构： 单体
抗体与抗原结合
优点: 来源广泛、产生抗体 缺点：对人有抗原性，可引起过敏；为混合抗体，易出现交叉反应 用途：主要用于治疗
二、单克隆抗体(Monoclonal antibody, McAb)