各类免疫球蛋白的特性和功能
一、 IgG 一般特性：
单体分子; 四个亚类；
血清中含量最高(75%Ig)； 半衰期最长(21-23天)； 3～5岁达成人水平(8.0-17 mg/ml)； 可与SPA结合
1
生物学活性：
通过胎盘（新生儿抗感染）； 激活补体 （裂解细胞）； 调理作用（促进吞噬）； 介导ADCC（细胞毒作用）。
2
实际意义：
a. 抗感染 b.自身抗体 自身免疫病 c. 介导变态反应(I, II, III型) d. 封闭抗体 肿瘤细胞逃逸 e. 亲合层析法 --- IgG纯化 f. 免疫学检测
3
穿过胎盘和粘膜
IgG(母体) 胎盘 胎儿和新 生儿 抗感染免疫
分泌型IgA 粘膜 局部免疫
4
二、IgM
8
五、IgE
1. 血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 2. 呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 3. 介导 I 型超敏反应； 4. 过敏性疾病和某些寄生虫感染
患者血清中特性IgE水平增高。
9
6
三、 IgA
1. 两种类型： 血清型 --- IgA1(主要)，单体(主要)； 分泌型 --- IgA2(主要)，二聚体(主要),
粘膜局部浆细胞合成； 分泌片由粘膜上皮胞合成； 2. 粘膜局部抗感染免疫 3. 聚合IgA激活补体替代途径。
7
四、 IgD
1. 单体分子； 2. 存在形式：
分泌性 --- 血清中，功能不清； 膜结合性 --- B细胞表面, （1）是B细胞成熟的重要标志； （2）抗原受体。
1．五聚体，分子量最大(900 kd),又称 巨球蛋白；
2．人类发育过程中最早合成的Ig； 3．体液免疫应答最先产生的 Ig
----- 感染早期免疫； 4．半衰期: 5天
----- 血清中特异性IgM 水平增 高提示有近期感染。
5
5. 激活补体； 6. IgM 不能通过胎盘脐带血或新生儿
血清中IgM水平升高 表明胎儿有宫内感染； 7. B细胞膜IgM(mIgM)体液免疫应答； 8. 自身抗体 自身免疫病，如；类风 湿因子。 9. 0.1M 2-巯基乙醇(2-ME)处理后失活。
免疫球蛋白
第三章免疫球蛋白免疫球蛋白(Ig)：具有Ab活性或化学结构与Ab相似的球蛋白。
*抗体(Ab)：有效Ag刺激BC使之分化增殖为浆C，产生能与相应Ag特异性结合的球蛋白。
Ag→BC→浆C→抗体（都是）免疫球蛋白(Ig)：IgG、M、A、D、E免疫球蛋白不一定都是抗体1、存在：血清、组织液、外分泌液、某些淋巴C表面，如BC。
2、血清电泳：γ区、延伸至β、α2区。
3、性质：A、不耐热、需低温保存，对蛋白酶敏感。
B、可被中性盐类沉淀：免疫血清50%（NH4）2SO4→Ig一、Ig的基本结构：(结合图7)(一)重链和轻链：各一对、由—S-S—相连、呈“T”或“Y”形。
两个末端：氨基端(N端)、羧基端(c端)。
(二)可变区和恒定区：1、可变区(V区)：位于N端，高变区(HVR)：在V区内，L链和H链各有三个HYR，是抗体与抗原结合部位。
*Ig的高变区(结构)与抗原结合部位(功能) 均在HVRIg独特型抗原决定簇(该区抗原性)2、恒定区(C区)：位于C端。
(三)绞链区：在CH1与CH2之间，含脯氨酸较多，可自由转动，有助Ab与抗原决定簇结合、使Ig变构（“T”→Y)、暴露其上的补体C1q结合点，激活补体。
此区对蛋白酶敏感。
(四)Ig的水解片段：IgG木瓜蛋白酶→2Fab段与抗原结合1Fc段有多种生物功能IgG胃蛋白酶→F(ab')2段;→2F(ab')段pFc'段：小分子多肽、无免疫原性*在制备免疫制剂、疾病防治上有实际意义，如马血清抗毒素在胃蛋白酶作用下除去大部分Fc段、降低其(Fc段)免疫原性,减少血清过敏反应发生丙种球蛋白→胃蛋白酶作用后→静脉注射丙种球蛋白(五)J链和分泌片：1、J链：由合成IgA或IgM的浆C产生。
作用：稳定多聚体结构及参与体内运转。
2、分泌片(SP)：由粘膜上皮C合成。
作用：保护slgA免受蛋白酶的水解，介导多聚IgA向黏膜上皮外输送。
二、Ig的抗原性(自学)：三、Ig的生物学功能：(一)特异性结合抗原：(二)激活补体：(三)通过与细胞FcR结合发挥生物学效应：1、调理(促吞噬)作用：细菌等颗粒性Ag+IgG→通过其IgG的Fc段与吞噬C表面FcR结合→促进吞噬细菌等Ag 2、ADCC(发挥抗体依赖细胞介导的细胞毒作用)：带有相应Ag的靶C(如病毒感染c、肿瘤c)+IgG促进对靶C的杀伤↓通过IgG的Fc段与NKC、巨噬C等细胞表面FcR结合3、介导I型超敏反应(四)中和作用： 1、抗毒素+游离外毒素→毒性中和2、中和Ab十V→可改变V表面结构，使其失去致病性(五)通过胎盘与黏膜(选择性传递)： 1、母体IgG通过胎盘→胎儿2、SIgA通过粘膜→呼吸道、消化道(六)免疫调节：对IR具有正、负调节作用，如IgG的反馈调节作用；独特型网络的调节作用。
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。
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讲 免疫球蛋白(第4章)
Ig功能区的功能
VH+VL CH+CL
一个抗原结合位点 ——结合抗原 种属型标志 ——Ig的免疫原性 ——结合补体
(IgG)CH2 (IgM)CH3 C1q的结合位点 结合胎盘ＦcRn (IgG)CH2 (IgG)CH3 结合FcR
(MC,M,B,NK)
——介导IgG通过胎盘
——调理作用 ADCC
⊕单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb)
(一)多克隆抗体(polyclonal antibody, PcAb)
多克隆抗体----一般指血清抗体，是由含多种抗 原表位的抗原物质，刺激、活化多个B细胞克隆所 产生的针对多种不同抗原表位的不同抗体的混合。
来源广泛、制备容易。 特异性不高，常出现交叉反应。
②膜型Ig---构成了B细胞表面的抗原受体。
与抗体有关的诺贝尔奖获得者
1901
1908 1972 1977 von Bering Ehrlich & Metchnikoff Edelman & Poter Yalow Koler,Milstein & Jerne Tonegawa 血清治疗 抗体生成、吞噬 抗体分子结构 放射免疫测定 单克隆抗体 Ig基因结构
[复习思考题]
第3章 抗原 1. 半抗原的含义及种类举例。 2. 固有免疫和适应性免疫的特点比较。 3. 如何理解异物性？ 4. 如果用某种抗原免疫动物，影响血清抗体产生水平的 因素有哪些？ 5. 表位的概念 。T表位和B表位的特点比较。 6. 为什么用牛痘病毒制备的牛痘疫苗可以预防天花病毒 感染？ 7. TD-Ag和TI-Ag的概念及比较。 8. 为什么使用动物免疫血清之前必需做皮试？ 9. 什么是超抗原？有何意义？ 10. 常见作用于人的T、B细胞丝裂原有哪些？
免疫球蛋白
mAb结构高度均一，其Ag结合部位和同种型都相同。
因此具有以下特点： ①结构均一、纯度高； ②特异性强； ③交叉反应少；
④效价高；
⑤制备成本低，可大量生产。 在疾病的预防、诊断和治疗上有广泛的用途。 缺点是①对人具有较强的免疫原性；②体外抗原抗体 结合试验不易出现可见反应。
总结：
针对不同抗原的IgG，V区不同，C区相同； 针对同一抗原的抗体，有不同类别，如 IgG、IgM、IgA，它们V区相同，H链C区不同。
（四）铰链区（hinge region） 位于H链CH1和CH2之间，由2-5个链内二硫键、CH1尾部和CH2 头部的小段肽链构成，约含30个氨基酸残基（209-240） 脯氨酸残基含量较多，不易构成氢键；富含半胱氨酸，参与 形成重链间的二硫键，重链间二硫键多集中在铰链区；这些 均妨碍螺旋结构的形成，肽链比较舒展，容易弯曲 有利于Ab的两个Ag结合部位能与不同距离的Ag表位结合 有利于Ig分子变构，暴露补体结合位点 是各种蛋白酶的敏感部位 无铰链区的Ig：IgM、IgE
（二）可变区和恒定区
1. 可变区（variable region，V区）：免疫球蛋白轻链和 重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域称为可变区。
由110个左右氨基酸残基组成
分别占重链和轻链的1/4和1/2 H链和L链的V区分别称为VH和VL
γ
不同Ig的V区序列不同，决定抗体与抗原 结合的特异性
κ λ
基本结构
* 由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成 的四肽链分子。
4.免疫球蛋白
单克隆抗体用于免疫治疗存在的问题 异种抗体反应： 鼠源性单抗用于人体，导致异源 性超敏反应发生。
三、基因工程抗体 • 由基因重组技术制备的抗体称为基因工 程抗体，也称第三代抗体。 • 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。 • 如人-鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异性 抗体、小分子抗体等。
– 同一种属内不同个体间的Ig所具有的不同抗
原特异性标志，为个体性标志
– 主要存在于Ig的C区。
同种异型决定 簇分布区域
（三）独特型（idiotype）
– 每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，其表 位称为独特位 – 存在于Ig的V区。 – 独特型表位可在异种、同种异体甚至自身体 内诱导产生相应的抗体，称为抗独特型抗体。
第五节 人工制备抗体
一、多克隆抗体 由多个克隆细胞产生的多种抗体的混合 物即多克隆抗体，也称第一代人工抗体 诱发多个B 天然抗原 机体 细胞克隆活 （多个抗原表位） 化
产生多种针对不同表位的相应抗体 （多克隆抗体）
多克隆抗体
• 获得途径：动物免疫血清、恢复期病人 血清或免疫接种人群 • 优点：作用全面，具有中和抗原、免疫 调理、CDC、ADCC等作用；来源广泛， 制备容易 • 缺点：特异性不高、易发生交叉反应， 不易大量制备
– 原理：免疫小鼠的脾细胞（含大量B细胞）与
同系小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞。
杂交瘤细胞既有脾细胞产生特异性抗体的功能，
又有瘤细胞可长期在体外传代培养的特点。
单克隆抗体的特性 高度均一性： 纯度很高的均一性抗体 高度专一性： 只对抗原分子上某一抗原表位起反应 大量产生及稳定性： 杂交瘤细胞能在体内外无限繁殖和传代
•从结构上看： •Ig互补决定簇（超变区）＝抗原结合部位＝独特型表位
第四章免疫球蛋白
(Immunoglobulin,Ig)
内
容
一、抗体与免疫球蛋白 二、免疫球蛋白的分子结构 三、各类免疫球蛋白的特点与功能 四、抗体的生物学活性 五、免疫球蛋白的血清型
抗体——生物体最奇妙的分子
●无限的多样性（diversity)
●功能与结构的双重性
可变区——抗原特异性结合
(三)IgA
分为血清型和分泌型两种。 血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为 单体。有抗菌、抗病毒、抗毒素的作用。 分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道 等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。
四肽链对称结构 ，链间二硫键连接 两条相同的重链（heavy chain,H）和两条相同的轻 链（light chain,L） 氨基端和羧基端。
1.重链与轻链
1.重链（heavy chain，H链）
400～500个氨基酸残基，分子量约50～70kD。 根据Ig重链抗原性的差异，Ig可分为五类 即 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE， 相应H链为γ、 μ、 α、 δ及 ε链。
Arne Wilhelm Kaurin Tiselius 1948 The Nobel Prize in Chemistry
Elvin A. Kabat 1914–2000
与抗体有关的诺贝尔奖获得者
1901 1908 von Bering Ehrlich & Metchnikoff 血清治疗 抗体生成、吞噬
2、结合Fc受体
Ig的Fc段经与不同细胞表面的Fc受体(FcR)结合，可 表现出不同功能 （1） 调理作用（opsonization） 是指抗体、补体等调 理素（opsonin）促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。 抗体的调理作用是指IgG或IgA抗体的Fc段与中性粒细胞、 巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等的相应 Fc受体结合，从而增 强吞噬细胞的吞噬作用
医学免疫学免疫球蛋白
医学免疫学免疫球蛋白大纲要求一、基本概念二、免疫球蛋白的结构三、免疫球蛋白的类型四、免疫球蛋白的功能五、各类免疫球蛋白的特性和功能六、抗体的制备一、基本概念（一）抗体（antibody, Ab）是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，是介导体液免疫的重要效应分子。
（二）免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）指具有抗体活性的或化学结构与抗体相似的球蛋白。
二、免疫球蛋白（Ig）的结构（一）Ig的基本结构由两条相同的重链（H链）和两条相同的轻链（L链）借链间二硫键连接组成。
可变区（V区）和恒定区（C区）可变区：H链近氨基端（N端）1/4或1/5区域内的氨基酸、L链近N端1/2区域内的氨基酸序列多变，称为V区。
超变区（HVR）：VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为HVR，也称为互补决定区（CDR）。
一般CDR3变化程度更高。
骨架区（FR）恒定区：H链和L链靠近C端区域的氨基酸序列相对稳定，称为C区。
免疫球蛋白的类、亚类、型、亚型根据CH不同分为五类：CH：γαμδεIg： IgG IgA IgM IgD IgE亚类：IgG1~IgG4; IgA1、IgA2。
根据CL不同分为两型：κ型、λ型亚型：λ1~λ4（二）Ig的功能区L链：VL、CL。
H链：VH、CH1、CH2、CH3（IgA、IgG、IgD）VH、CH1、CH2、CH3、CH4（IgM、IgE）铰链区：位于CH1与CH2之间，易弯曲。
各功能区主要功能：VH、VL：与抗原特异性结合部位CH和CL：遗传标志所在处IgG的CH2和IgM的CH3:激活补体IgG的CH2/CH3和IgE的CH4:结合细胞（三）Ig的其他成分J链：浆细胞合成（IgM、SIgA）。
分泌片（SP）：黏膜上皮细胞合成（存在于SIgA）。
使IgA分泌到黏膜表面，免受蛋白酶的降解。
（四）Ig的酶解片段木瓜蛋白酶水解片段2Fab（抗原结合片段）Fc（可结晶片段）胃蛋白酶水解片段F（ab’）2和pFc’既保留了双价结合抗原的活性，又避免了Fc段抗原性可能引起的副作用。
免疫球蛋白(共62张PPT)
属IgG
IgM的特性和功能
为五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白； 个体发育中最先出现的Ig，胚胎晚期即能产生，脐带血
IgM增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染 等）；
免疫球蛋白H链和L链基因结构示意图
L1 VH1 L2 VH2 Ln VHn D1D2 Dn
JH1—6
C C C3 C1 C C1 C C2 C4 C C2
免疫球蛋白重链胚系基因
L1 Vk1 L2 Vk2 Ln Vkn
Jk1—5
Ck
L1 V1 L2 V2
Ln Vn J 1 C1 J 2 C2 J n Cn
同的抗原特异性。
抗独特型抗体（anti-idiotype antibody，AId）：
是指独特型可刺激异种、同种异体以及自体产 生相应抗体。
根据AId反应特点分为：Ab2、 Ab2、 Ab2 和Ab2四种。
独特型及抗独特型网络（ Id- AId）
Id表位具有自身免疫原性，体内存在能识别自
身Id的淋巴细胞，可产生抗独特型抗体，进行 免疫调节。
IgG通过胎盘；
定抗体与抗原结合的特异性； 凝聚的IgA或IgG4 激活补体经典途径
血清IgM升高说明有近期感染；
初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用
体内结合相应抗原分子
发挥免疫效应（生理与病理）；
* 高变区（hypervariable region, HVR）：在VL 同种异型决定簇存在Ig的恒定区。
MAb的优点是：高效价，可大量生产 IgE介导的肥大细胞激活
血清IgM升高说明有近期感染；
《免疫球蛋白》
免疫球蛋白超家族
(Immunoglobulin superfamily, IGSF)：
许多细胞膜表面和机体的 某些蛋白分子，其多肽链折 叠方式与Ig折叠相似，在 DNA水平上和氨基酸序列上 与IgV区或Ig C区有较高的 同源性。编码这些多肽链的 基因被称为免疫球蛋白基因 超家族，基因表达产物称为 免疫球蛋白超家族。
功能：以非共价形式结合到二聚体上，保护S IgA 铰链区免被酶解， 介导IgA从黏膜下转运到黏膜表面。
整理课件
（三）免疫球蛋白的水解片段 1、木瓜蛋白酶(papain)水解IgG IgG 木瓜蛋白酶 2Fab + Fc
（作用于铰链区二硫键所连接2条H链近N端）
Fab： 抗原结合片段（fragment of antigen binding） 轻链＋VH、CH1 Fc：可结晶片段（fragment crystallizable） CH2和CH3
3、型
同一种属所用个体，据抗体轻链C区氨基酸组成差异，可分κ和λ两型。
4、亚型
λ型Ig中，据其λ链C区氨基端个别氨基酸差异，分λ1～ λ4亚型。
整理课件
整理课件
（三）免疫球蛋白的血清型（三种抗原表位）
1、同种型（isotype）：种属特异性标志
指同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，其表位存在 于IgC区。
IgM、IgE有CH1、CH2、CH3 、CH4 4个结构域。 不同型（ κ或λ ）的CL长度基本一致。
整理课件
整理课件
整理课件
整理课件
V
C
CDR1 CDR2 CDR3
重链
重链基因
VDJ
C
整理课件
3、绞链区(Hinge region)