第四章抗体
免疫学概论第4章抗体PPT课件
• 抗体的概述 • 抗体的结构 • 抗体的产生与类别 • 抗体的应用 • 总结与展望
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抗体的概述
抗体的定义
抗体（Antibody）：指B淋巴细胞或记忆B细胞在抗原刺激下，经一系列活化、增殖、 分化后形成的浆细胞分泌出来的一类能与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白。
免疫调节
抗体可调节机体免疫应答，用于治疗免疫相关疾病，如风湿性关 节炎、系统性红斑狼疮等。
被动免疫
将含有抗体的免疫血清或免疫球蛋白注入机体，使机体获得特异 性免疫力。
抗体在免疫学研究中的应用
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抗原定位
通过抗体标记抗原，研究 抗原在细胞或组织中的定 位和分布。
免疫细胞功能研究
抗体可用来研究免疫细胞 的活化、分化、凋亡等过 程，有下产生的一种蛋白质，具有高度的特异性，能够与相 应的抗原结合，发挥免疫效应。
抗体的类型
IgG
IgM
IgA
IgE
免疫球蛋白G，是血清中含量最 高的抗体类型，也是唯一能够 通过胎盘的抗体类型。它具有 抗菌、抗病毒、抗毒素等作用， 是机体重要的防御机制。
免疫球蛋白M，是初次免疫应 答中最早产生的抗体类型，主 要存在于血液中。它具有抗菌、 抗病毒、抗毒素等作用，但效 价较低。
疾病的抗体药物，提高治疗效果和降低副作用。
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免疫治疗和免疫调控
抗体在免疫治疗和免疫调控方面具有广阔的应用前景，未来将进一步探
索其在肿瘤、感染性疾病、自身免疫性疾病等领域的应用。
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合物，进而发挥免疫效应。
激活补体
抗体能够与抗原结合后激活补 体系统，通过补体的级联反应 ，发挥溶解和杀伤作用。
第四章 免疫球蛋白
第四章免疫球蛋白第一节基本概念1、抗体：B淋巴细胞在有效的抗原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合功能的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。
1937年，Tiselius用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分，其后又证明抗体的活性部分是在γ球蛋白部分。
因此，相当长一段时间内，抗体又被称为γ球蛋白（丙种球蛋白）。
实际上，抗体的活性除γ球蛋白外，还存在于α和β球蛋白处。
20世纪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。
肺炎球菌多糖免疫家兔后可获得高效价免疫血清。
然后加入相应抗原吸收以除去抗体，将除去抗体的血清进行电泳图谱分析，发现丙种球蛋白（γ-G）组分明显减少，从而证明了抗体活性是存在于丙种球蛋白内。
2、免疫球蛋白：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)。
区别：抗体都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并不都是抗体。
如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血清中存在的异常免疫球蛋白结构与抗体相似，但无抗体活性。
免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig,SIg）和膜型（membrane Ig, mIg）。
前者主要存在于血清及其他体液或外分泌液中，具有抗体的各种功能；后者是B细胞表面的抗原识别受体。
第二节免疫球蛋白结构一、免疫球蛋白的基本结构（一）重链和轻链免疫球蛋白分子是由两条相同的重链（heavy chain，H链）和两条相同的轻链（light chain，L链）通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。
X 射线晶体结构分析发现，IgG分子由3个相同大小的节段组成。
1. 重链分子量约为50～75kD，由450～550个氨基酸残基组成。
免疫球蛋白重链恒定区由于氨基酸的组成和排列顺序不同，故其抗原性也不同。
据此，可将免疫球蛋白分为五类，即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，其相应的重链分别为μ链、δ链、γ链、α链和ε链。
第四章 抗体多样性的产生
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三、Ig基因重排和表达
（一）Ig基因重排
重点
Ig基因重排：Ig胚系基因中，V、（D）、J基因 片段之间由内含子隔开，通过基因片段的随机重 排，形成V（D）J连接，再与Ｃ基因片段连接， 才能编码完整的Ig多肽链。Ig基因重排主要通过 重组酶（recombinase）的作用实现。
Ig胚系基因重排程序
骨架区
• C区：C基因编码
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H链胚系基因结构
了解
V基因片段（VH）:65个
V区基因 D基因片段（DH）:27个
J基因片段（JH）:6个 C区基因（CH）:9个
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三、Ig基因重排和表达
编码一条Ig重链、轻链的基因 是由胚系中多个分开的DNA片 段经剪切重排而成的。
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Ig基因表达的特点 （一）Ig基因重排 （二）等位排斥与同种型排斥 （三）Ig的类别转换 （四）分泌型和膜型Ig （五）mIgM与mIgD的共表达
第六节 Ig的基因结构与Ab多样性的产生
一、抗体学说的发展 二、Ig的基因结构 三、Ig基因重排和表达 四、抗体多样性的产生机制
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1
Ab多样性和特异性是如何产生的？
• 根据抗原抗体反应的特异性，针对于某一种特定 抗原，就会有特异的抗体与之相对应。也就是说 ，外界存在有多少种抗原，在体内就会产生相应 的抗体。据估计，在人体内具有产生超过1亿种抗 体的潜在能力。
VH: 40(V)×25(D) ×6(J)=6000 VL(k): 40(V)×5(J)=200 VL(l): 30(V)×4(J)= 120
1.9 × 106
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四、抗体多样性的产生机制
抗体多样性机制
抗体课程设计
23.视频辅助教学：播放抗体相关科普视频，帮助学生形象地理解抗体的产生、作用及其在医学领域的应用。
24.学科前沿动态：简要介绍抗体研究领域的最新动态和研究成果，激发学生对生物学研究的兴趣。
25.课程评价与反思：对本节课的教学过程进行评价与反思，针对学生的掌握程度，调整教学方法，以提高教学效果。
20.反馈与评价：收集学生对本节课的教学反馈，对学生的学习效果进行评价，为后续教学提供参考和改进方向。通过以上教学内容，旨在帮助学生全面掌握抗体知识，提高学生的生物学素养和实践能力。
5、教学内容
21.知识链接：将抗体知识与实际生活应用相结合，如介绍抗体检测试剂在疫情防控中的作用，使学生了解生物学知识在解决实际问题中的价值。
3、教学内容
11.实验操作：安排一项简单的抗体检测实验，如酶联免疫吸附试验（ELISA），让学生亲自动手操作，加深对抗体检测原理的理解。
12.知识巩固：通过课堂练习，针对抗体概念、结构、分类、作用等方面进行题目训练，巩固所学知识。
13.案例分析：分析具体疾病案例，如风湿性关节炎、过敏性鼻炎等，探讨抗体在这些疾病中的作用机制。
4.抗体的作用：讲解抗体如何识别并中和病原体，保护人体免受感染。
5.抗体与疫苗：探讨抗体在疫苗免疫过程中的作用，理解疫苗接种的原理。
本节课内容紧密结合教材，旨在帮助学生深入了解抗体的相关知识，提高学生的生物学素养。
2、教学内容
6.抗体介导的免疫反应：介绍体液免疫中抗体的作用，包括抗原识别、抗体产生、抗体与抗原的结合过程。
17.创新能力培养：引导学生结合所学抗体知识，提出自己的研究假设或设计一个简单的抗体应用方案，激发学生的创新思维。
第四章 抗体-免疫球蛋白(兽医免疫学)
Chapter 4 抗体－免疫球蛋白
第一节 抗体概述 第二节 抗体的基本结构 第三节 抗体的功能与五类抗体的主要特点 第四节 抗体的异质性 第五节 单克隆抗体
1
兽医免疫学——第四章 抗体
第一节 抗体概述
1890年德国学者Behuing和日本学者北里用脱 毒的白喉杆菌外毒素免疫动物，在动物的血清中产 生一种能中和外毒素毒性的物质，称为抗毒素，这 是在血清中发现的第一例抗体。
二、免疫球蛋白分子超家族
Ig分子轻、重链的各结构域都具有“三明治样”结构，称为 Ig结构域。其编码基因很可能是同一个原祖基因(Primordial gene)在基因组中多次拷贝的结果。实际上该结构域见于多种蛋 白质分子，推测该原祖基因在漫长的进化历程中曾被多次复制， 其拷贝基因已广泛分布于不同染色体上，参与编码多种不同的
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兽医免疫学——第四章 抗体
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兽医免疫学——第四章 抗体
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兽医免疫学——第四章 抗体
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兽医免疫学——第四章 抗体
抗体与抗原的结合 抗原表面的B细胞 表位具有构象依赖 性，抗原表位与抗 体分子的抗原结合 部位在构象上互补。
抗体的CDR
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兽医免疫学——第四章 抗体
抗体的CDR直接接触抗原表位(Epitop21e)
组成，折叠呈成两个结构域。L链共有 两型，kappa()与 lambda()，同一个天然Ig分子上L链的型总是相同的。
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兽医免疫学——第四章 抗体
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兽医免疫学——第四章 抗体
IgG分子的四种亚类
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兽医免疫学——第四章 抗体
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兽医免疫学——第四章 抗体
（二）可变区和恒定区 通过对来自不同B细胞克隆的抗体分子的氨基酸序
第四章 抗体
第四章抗体抗体：免疫系统在抗原刺激下，由B细胞或记忆B细胞增殖分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白（Ig）。
第一节、抗体的结构一、抗体的基本结构1.抗体的基本结构：由两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链通过二硫键连接的呈Y形的单体。
2.每条肽链分别由2-5个约含110个氨基酸，序列相似但功能不同的结构域（又称功能区）组成。
3结构域的二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的β片层经一个链内二硫键连接稳定的“β桶装”结构。
（一）重链和轻链1.可变区（V）①互补决定区（CDR）②骨架区（FR）2.恒定区（C）▲同一种属的个体，所产生针对不同抗原的同一类别Ab，尽管其V区各异，但其C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定，其免疫原性相同。
（三）铰链区：含有丰富的脯氨酸，IgM和IgE无此铰链区。
二、抗体的辅助成分1.J链：将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体。
（IgM/IgA）2.分泌片（SP）SP+IgA=SIgA三、抗体分子的水解片段1.木瓜蛋白酶水解片段①Fab抗原结合片段②Fc可结晶片段2.胃蛋白酶水解片段四、免疫球蛋白超家族（IgSF）第二节、抗体的多样性和免疫原性1.同种性（C区）2.同种异型（C区）3.独特性（V区）第三节、抗体的功能一、抗体V区的功能抗体V区在体内可结合病原微生物及其产物，具有中和毒素、阻断病原入侵等免疫防御功能，但抗体本身并不能清除病原微生物。
二、抗体C区的功能（一）激活补体（二）结合Fc受体1.调理作用2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用ADCC3.介导Ⅰ型超敏反应（三）穿过胎盘和黏膜（IgG）（四）对免疫应答有调节作用第四节、各类抗体的特性与功能一、IgG-“主力军“1.含量最高2.IgG1.3.4可穿过胎盘屏障二、IgM-“先头部队”1.只表达IgM是未成熟B细胞的标志2.五聚体3.初次体液免疫应答中最早出现的抗体三、IgA-“边防军”1.血清型为单体2.SIgA为二聚体3.外分泌液中的主要抗体类别，参与黏膜局部免疫4.婴儿可从母亲初乳中获得SIgA，是重要的自然被动免疫四、IgD1.膜结合型IgD是B细胞分化发育成熟的标志五、IgE1.亲细胞抗体2.Ⅰ型超敏反应第五节、人工制备抗体一、多克隆抗体二、单克隆抗体三、基因工程抗体。
第四章 第2节 特异性免疫第2课时导学案
年级：高二学科：生物班级：学生姓名：制作人：不知名编号：2023－21第四章第2节特异性免疫第2课时【预学案】一、细胞免疫1.概念：当病原体进入，就要靠直接接触来“作战”,这种方式称为细胞免疫。
2.细胞毒性T细胞的活化：需要细胞等参与。
3.细胞毒性T细胞增殖分化：形成细胞和细胞。
4.新形成的细胞毒性T细胞的作用：被同样病原体感染的靶细胞。
5.靶细胞的去向：、死亡后，病原体暴露出来，可以与之结合被。
6.记忆T细胞的作用：当再接触相同抗原时，能立即分化为细胞,迅速、高效地产生免疫反应。
7.二次免疫：已免疫的机体再次接触相同抗原后发生的免疫，这时由干记忆细胞再次遇见这种抗原“宿敌”，会迅速增殖分化产生大量或者新的细胞毒性T细胞，对入侵抗原进行猛烈的反击。
二、细胞免疫和体液免疫的协调配合1．辅助性T细胞作用B细胞和细胞毒性T细胞的活化离不开___________的辅助，在体液免疫和细胞免疫中都起着_______作用。
2．细胞外液中病原体与细胞内病原体的消灭体液免疫中的抗体能消灭_________中的病原体，而_________的病原体要靠细胞免疫将靶细胞裂解，再由________将其消灭。
3．信息的视角认识神经调节、体液调节、免疫调节的相互关系内环境维持稳态的调节机制为_________调节。
神经系统、内分泌系统、免疫系统通过_________相互作用，实现机体统一协调。
【探究案】探究一:细胞免疫结合教材Ｐ73-74关于细胞免疫的内容和图4-7，思考讨论：①细胞免疫中，细胞毒性T细胞的活化需要什么条件？②细胞免疫中细胞毒性T细胞从哪些细胞分化而来？③活化后的细胞毒性T细胞的作用是什么？④细胞免疫中记忆T细胞有什么作用？⑤细胞免疫中能识别抗原的有哪些细胞或物质？⑥细胞免疫能否彻底清除胞内寄生抗原？⑦绘制细胞免疫流程图探究二：体液免疫与细胞免疫的关系1. 能识别抗原的细胞有。
其中 细胞不能特异性识别抗原。
2. 完成课本75页练习与应用第3题探究三：通过表格比较神经调节、体液调节和免疫调节探究四：特异性免疫和非特异性免疫的比较作用范围结构基础联系【检测案】1．在细胞免疫过程中，能使靶细胞裂解死亡的是（）A．浆细胞B．有效应功能的细胞毒性T细胞C．记忆细胞D．宿主细胞2．下列属于细胞免疫的是（）A．B细胞增殖分化形成浆细胞和记忆细胞B．浆细胞合成并分泌抗体，消灭相应抗原C．细胞毒性T细胞活化后增殖分化D．记忆细胞受相同抗原刺激后迅速增殖、分化出大量浆细胞3．吞噬细胞不参与的是（）A．合成并分泌抗体B．体液免疫C．非特异性免疫D．细胞免疫4．在人体内发生特异性免疫的过程中，相关叙述正确的是（）A．浆细胞只能来自T细胞的增殖、分化B．T细胞是由造血干细胞在骨髓中分化发育成熟的C．抗体可以进入细胞消灭寄生在其中的新冠病毒D．被呈递的抗原能刺激辅助性T细胞活化5．关于新冠病毒侵染人体后引发的机体免疫过程，合理的是（）A．新冠病毒侵染的主要宿主细胞是骨髓细胞B．新冠病毒虽然寄生于细胞内，但新冠肺炎患者体内不只发生细胞免疫C．体细胞被新冠病毒感染后，会在免疫系统的作用下裂解死亡，属于体液免疫D．机体感染新冠病毒后，辅助性T细胞可以使靶细胞裂解死亡6．研究发现，T细胞表面的PD-1蛋白质被誉为免疫系统的“刹车”。
医学免疫学第四章
—机体抗感染的“边防军”
四、IgD
1、血清中含量低（约0.03mg/ml），占血清Ig总量 0.2 %。 2、见于个体发育的任何时段 3、对酶敏感（铰链区较长），不稳定，半寿期短（3天） 4、功能不清——与超敏反应、自身抗体有关。 5、B细胞抗原识别受体（BCR组分）
可作为B细胞分化成熟标志 成熟B细胞（初始B细胞 naive B cell）
活化B细胞（或记忆B细胞） ——mIgD逐渐消失。
五、IgE
1、血中含量极微（5×10-5mg/ml）， 单体，粘膜固有层浆细胞产生。
2、亲细胞抗体。 3、介导Ⅰ型超敏反应。
Fc受体： FcεRI和FcεRⅡ IgE Fc 段(CH2,CH3)与肥大细胞,嗜碱性粒细
同种异型
（三）独特型（idiotype，Id） • 即使是同一种属、同一个体来源的 抗体分子，其免疫原性亦不尽相同， 称为独特型，是每个免疫球蛋白分子 所特有的抗原特异性标志，其表位又 称为独特位。抗体分子每一Fab段约 有5~6个独特位，它们存在于V区。独 特型在异种、同种异体甚至同一个体 内均可刺激产生相应抗体，即抗独特 型抗体（AId或Ab2）。
独特型
第三节 Ig的功能
免疫球蛋白的V区和C区的氨基酸组成和顺序的不同，决 定了它们功能上的差异； 许多不同的免疫球蛋白在V区和C区结构变化的规律性， 使得免疫球蛋白的V区和C区在功能上存在共性。 V区和C区的作用，构成了免疫球蛋白的生物学功能
一、V区的功能：
特异地识别并结合抗原（Ig的首要功能 ）： 与抗原结合部位:CDR1、CDR2、CDR3 单体Ig抗原结合价为2价；IgM抗原结合价
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3、J链和分泌成分
（1）连接链（joining chain，J链）
存在于二聚体分泌型IgA和五聚体IgM中。 J链分子量约为15kD，由124个氨基酸组成的酸性 糖蛋白，含有8个半胱氨酸残基，通过二硫键连接到μ 链或α链的羧基端的半胱氨酸。 J链可能在Ig二聚体、五聚体或多聚体的组成以及 在体内转运中的具有一定的作用。
2、可变区与恒定区
经X线结晶衍射的研究分析证明，高变区确实为抗 体与抗原结合的位置，因而称为决定簇互补区(CDR)。
HVR1、HVR2和HVR3又可分别称为CDR1、CDR2 和CDR3，一般的CDR3具有更高的高变程度。
高变区也是Ig分子独特型决定簇主要存在的部位。 在大多数情况下H链在与抗原结合中起更重要的作用。
Ig
一、免疫球蛋白的结构
（一）Ig的基本结构
Ig的基本结构是由二硫键连接起来的四条多肽链
组成的一个Ig的单体分子。
N端
C端
（一）Ig的基本结构
• 1、重链和轻链
• 重链约有450~570个氨基酸残始，才能找到成
功的路
所组成的环肽。
• 不同的H链由于氨基酸组成的排 列顺序、二硫键的数目和他们 的位置、所含的种类和数量不 同，其抗原性也不相同。
1、重链和轻链
• 根据H链抗原性的差异可将其分为五类，不同的重
链分别以希腊字母 (gamma)、 (alpha)、 (mu)、
(delta)和 (epsilon)表示，不同H链与L链组成完整
Ig的分子分别称之为IgG、Ig勇A于、开I始gM，才、能I找gD到、成 IgE五类
。
功的路
重链类型
μ
γ
α
在V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对比较 保守，称为骨架区（fuamework rugion，FR）。
Ig的互补决定区与抗原表位结合示意图
轻链的基本折叠
轻链的免疫球蛋白的功能区共有一种基本的折叠模式，几个多肽链的直形 片能段区和中结多构肽域链（排功列能为区两）层的，长彼轴此平方行向。相轻反链，有在二两个层功之能间区有：许多VL疏和水CL氨。基在酸每。个两功层 中的一层具有四个片段（白色箭头），另一层有三个片段（黑色箭头），两者由 一一个起二的硫环键。（每红个色高）变相区连都。有一VL个功残能基区编的号折示叠出使。高变区成为三个分离但又紧密位于
δ
ε
mu
gamma alpha
delta epsilon
相应的Ig种类 IgM IgG IgA IgD IgE
五种Ig的结构示意图
1、重链和轻链
轻链约有212个氨基酸残基，有 (Kappa)和 (Lambda) 2型。
每个Ig分子的两条轻链总是同型的。 人血清中的κ:λ约为2:1。 每条轻链含有两个链内二硫键内二硫所组成 的环肽。
第四章抗体
2020年4月23日星期四
第四章 抗体(Antibody，Ab)
抗体(antibody，Ab) 是在抗原和免疫系统相互作用下由B细胞产 生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白 (immunoglobulin, Ig)。 1964年WHO决定将具有活性及化学结构与 抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。
IgM和SIgA结构示意图
（二） 功能区
用X射线衍射分析法发现，Ig多肽链是由若干折叠 成球形结构组成的一种立体构型。
每一球形结构是肽链的一个亚单位，约110个氨基 酸组成，具有一定的生理功能，故称功能区(或结构域) 。在功能区中氨基酸序列有高度同源性。
L链有VL、CL两个功能区； IgG、IgA、IgD的重链有VH、CH1、CH2、CH3共四 个功能区；IgM、IgE重链则有VH、CH1、CH2、CH3、 CH4五个功能区。
Ig的绞链区及功能
（三）水解片段
木瓜酶水解IgG分子，可裂解产生两个相同的 Fab片段和一个Fc片段。
抗原结合片段：含一条完整的L链和重链近N端 的1/2，能与抗原特异性结合。
可结晶片段：含两条H链C端1/2多肽链，有活 化补体等生物学效应。
（三）水解片段
用胃蛋白酶水解IgG分子，可裂解为大小二个片段 。
H链每个功能区约含110 多个氨基酸残基，含有一个 由二锍键连接的50～60个氨 基酸残基组成的肽环。
这个区域氨基酸的组成 和排列在同一种属动物Ig同 型L链和同一类H链中都比较 恒定。
2020年4月23日星期四
2、可变区与恒定区
L链和H链的V区分别称为VL和VH。 在VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成和排列顺序 具有更高的变异程度，这些区域称为高变区(HVR)。
J链
3、J链和分泌成分
（2）分泌成分（secretory component,SC）
又称分泌片(secretory piece)，是分泌型IgA上的 一个辅助成分，分子量约为75kD，糖蛋白，由上皮 细胞合成，以共价形式结合到Ig分子，并一起被分 泌到粘膜表面。
SC的存在对于抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降 解具有重要作用。
Ig的功能区
（二）功能区
VH、VL共同构成抗原结合部位； IgG的CH1能结合补体C4b，CH2能结合补体C1q，CH2 加CH3有结合吞噬细胞的作用，与免疫调理作用有关，还 与IgG通过胎盘的特性有关；
IgE的CH4可同肥大细胞结合，参与I型超敏反应。 CH1与CH2之间的区域为绞链区，含大量脯氨酸，对木 瓜酶及胃蛋白酶敏感。有弹性，可自由展开至180度，可 使Fab段合拢或分开，有利与抗原结合或易使补体结合点 暴露。
即Fab双体称为F(ab’)2，功能与Fab段相似。 小段类似Fc，可被继续水解成小分子多肽，称为 pFc'，不再具备任何活性。
Ig的水解片段
二、Ig的抗原特异性
Ig的特征是具有与相应抗原结合的抗体活性，但 它也有免疫原性。
2、可变区与恒定区
• Ig的氨基端（N-末端）轻链的1/2（约含108～111个 氨基酸残基）与重链的1/5或1/4区段（约含118个氨基酸 残基）的氨基酸组成及排列顺序多变称为可变区（ variable region,V区）。
2、可变区与恒定区
而羧基端(C端)轻链的1/2与重链的3/4(或IgE的4/5) 区域(约从119位氨基酸至C末端)，氨基酸的组成和排列 比较恒定，为恒定区(C区)。