免疫球蛋白的分子结构.ppt
免疫球蛋白组成
《免疫球蛋白组成》免疫球蛋白这玩意儿可神奇啦，就像我们身体里的小卫士。
它是由好多部分组成的呢。
先来说说重链吧。
重链就像是免疫球蛋白的大骨架，给整个分子撑起来了。
它有不同的类型哦，什么μ链、γ链之类的，每种类型的重链都决定了免疫球蛋白的类别呢。
这重链就像房子的大梁，要是大梁不一样，那房子的风格也就不同啦。
而且重链上面还有好多特殊的结构，这些结构就像是大梁上的花纹，有各种各样的功能，有的能和其他分子结合，有的能决定免疫球蛋白在身体里的稳定性呢。
再讲讲轻链。
轻链就像是重链的小跟班，它和重链搭配在一起，组成了免疫球蛋白的基本结构。
轻链也有两种类型，κ链和λ链。
就像不同颜色的小彩带，和重链这个大柱子缠在一起。
它们虽然小，但可不能小瞧它们哦。
轻链和重链之间的关系可紧密啦，就像两个小伙伴，手拉手一起发挥作用。
还有可变区呢。
可变区这个名字就很有意思，它是会变的哦。
就像孙悟空的七十二变一样，可变区能根据不同的抗原改变自己的形状。
这里面有好多特殊的氨基酸序列，这些序列就像是密码一样，能让免疫球蛋白准确地识别不同的敌人，也就是抗原啦。
当有外来的病原体入侵的时候，可变区就会调整自己，像一把特制的钥匙，去寻找能匹配的锁，也就是抗原上的特定结构，然后把病原体给抓住。
恒定区也不能忘呀。
恒定区就像是免疫球蛋白的身份证，它在同一种类的免疫球蛋白中基本是不变的。
这个区域有很重要的功能呢，它可以和身体里的其他免疫细胞或者分子相互作用。
比如说，它能和补体结合，引发一系列的免疫反应，就像拉响警报一样，让身体里的其他防御力量都来帮忙对抗病原体。
而且恒定区还能决定免疫球蛋白在身体里的代谢速度，就像控制小卫士的工作时长一样。
另外，还有连接链呢。
连接链就像是胶水，把几个免疫球蛋白分子粘在一起，形成更复杂的结构。
有时候，这些复杂的结构能发挥出更强大的免疫功能，就像几个小卫士组成了一个超级战队一样，能更好地对抗那些厉害的病原体。
免疫球蛋白的这些组成部分，每一个都有它独特的作用，它们就像一个精密的团队。
免疫球蛋白基本结构
免疫球蛋白基本结构
免疫球蛋白，也就是抗体，是由多肽链所组成的球形蛋白质分子。
其基本结构由2条相同的重链和2条相同的轻链构成，形状呈‘Y’形分子。
在每条链的N端，均有一个变量区，这就是抗原结合部位，这部分的氨基酸序列多变，决定了抗体与不同抗原特异性结合的能力。
每种免疫球蛋白数百至数千个氨基酸分子组成一对轻链和一对重链，通过嵌段和桥型二硫键连接在一起，形成活性部位，使抗体具有特异性结合抗原的功能。
而每个氨基酸的性质、排列顺序都对抗体的生物活性具有重要影响。
一般来说，轻链有220个氨基酸，次序固定，质量约为25千达尔。
重链有440-550个氨基酸，质量在50-75千达尔之间。
轻链和重链的不同部分通过二硫键连接，构成抗体分子的基础骨架。
轻链和重链都由变异区和恒定区组成。
变异区是氨基酸序列变化多端，为抗体特异性结合抗原提供可能。
恒定区则安排稳定，负责抗体的生物学功能。
此外，抗体分子链之间还存在两种重要连接方式：一种是通过弱相互作用力（如氢键、范德华力等）连接；另一种是通过二硫键连接。
弱连接力在抗体与抗原结合时起嵌段作用，二硫键则使分子的整体结构更加稳定。
总的来说，免疫球蛋白的基本结构包括2条轻链和2条重链，这些链通过二硫键和非共价作用力相连，构成了稳定而复杂的立体结构，使其具有特异性识别和结合抗原的功能。
第4章 免疫球蛋白
第四章 免疫球蛋白抗体（antibody ，Ab ）是介导体液免疫的重要效应分子，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，通过与相应抗原特异性地结合，发挥体液免疫功能。
早在十九世纪后期，von Behring 及其同事Kitasato 就发现白喉或破伤风毒素免疫动物后可产生具有中和毒素作用的物质，称之为抗毒素（antitoxin ），随后引入抗体一词来泛指抗毒素类物质。
1937年Tiselius 和Kabat 用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白以及α1、α2、β和γ球蛋白等组分，并发现抗体活性主要存在于γ区，故相当长一段时间内，抗体又被称为γ球蛋白（丙种球蛋白）（图4-1）。
1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会的专门委员会先后决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白（immunoglobulin ，Ig ）。
免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig ，sIg ）和膜型（membrane Ig, mIg ）。
前者主要存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能；后者构成B 细胞膜上的抗原受体。
第一节 免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构X 射线晶体衍射结构分析发现，免疫球蛋白由四肽链分子组成，各肽链间有数量不等的链间二硫键。
在结构上Ig 可分为三个大小大致相同的片段，其中两个大小完全一致的片段位于分子的上方，通过一易弯曲的区域与主干连接，形成一”Y”字型结构（图4－2），组成Ig 单体，是免疫球蛋白分子的基本单位。
（一）重链和轻链任何一类天然免疫球蛋白分子均含有四条多肽链，其中，分子量较大的称为重链(heavy chain, H)，而分子量较小的为轻链(light chain, L)。
同一天然Ig 分子中的两条H 链和两条L 链的氨基酸组成完全相同。
1．重链 分子量约为50~75kD ，由450~550个氨基酸残基组成。
人免疫球蛋白结构
人免疫球蛋白结构
免疫球蛋白的基本结构是由两条相同的重链和两条相同的轻链共同组成的四肽链分子。
重链和轻链之间通过二硫键连接，形成一个四肽链分子，称为免疫球蛋白分子的单体，是构成免疫球蛋白分子的基本结构。
重链和轻链内部又分为可变区和恒定区。
其中，近氨基端四分之一或五分之一区域内的氨基酸比较多，称为重链的H区；而近氨基端二分之一区域内的氨基酸多变，称为轻链的L区，该区内某些区段的氨基酸具有更大的变异性，称为HV区。
重链和轻链剩余部分的氨基酸组成和排列顺序相对稳定，称为C区。
在所有Ig中，H链的恒定区根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。
免疫球蛋白(Ig)
概述
抗体（antibody,Ab）：
B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，由浆细胞 合成并分泌的能与相应抗原表位发生特异性结 合的具有免疫功能的球蛋白。
抗体的化学成分是什么？
蒂塞利乌斯、卡巴特: 研究电泳及血清蛋白分辨离
Ag免疫动物，得到含抗体的血清– 免疫血清
电泳分离免疫血清
免疫血清用抗原（Ag）吸收后，再次电泳
铰链区
结构域
功能区：H、L链每隔约110aa由 链内二硫键连接，折叠后形成的 球形结构，具有不同的生物学功 能。
1） L链： VL 、 CL 2） H链：
VH、CH1、CH2、CH3 、 CH4（仅IgM、IgE）
功能区的作用
1. VL、VH： 抗原结合部位 HVR（CDR）与抗原决定基结合
R2 O
R3 O
C HN CH C HN CH C
氨基酸残基
氨基酸残基
Rn O HN CH COH
C端
肽链书写方式：N端→C端
为了对蛋白质结构叙述的方便，人为地将蛋 白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结 构和四级结构。
随着蛋白质化学研究的进展，越来越多的人 认为在二级结构和三级结构之间应加入超二级 结构和结构域这两个层次，所以蛋白质的结构 层次为：
人IgG “一抗”
羊抗人 IgG 抗体
“二抗”
2. 同种异型（Allotype）
同一种属不同个体间的Ig分子所具有的不同 抗原特异性。
3. 独特型（Idiotype，Id）
同一个体不同抗体形成细胞所产生的Ig分子的V 区的抗原性不同（HVR序列）。
第三节 Ig的生物学功能
一、特异性结合抗原 ➢ Ig的V区与抗原表位结合，特异性由CDR的
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。
抗体
免疫球蛋白的水解片断
木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen- binding,抗原结
合片段) Fc段（fragment crystalizable,可结晶片段）
意义: ⑴ 用于研究免疫球蛋白的结构和功能; ⑵ 避免超敏反应。
第二节 免疫球蛋白的异质性
白，称为FcRn。 IgG可选择性地与FcRn结合，从而转移到滋养层细胞内，
并主动进入胎儿血循环中。 是一种重要的自然被动免疫机制，对于新生儿抗感染
有重要作用。
二、五类免疫球蛋白的特性与功能
1、IgG
1）结构： Ig单体，分子量最小。 2）含量和分布：
a.在血清中含量最多，约占血清Ig的75% ； b.血清和组织液中分布各半。 c.是唯一可透过胎盘的Ig。 3）产生：出生后3个月开始合成，3～5岁近成人水平 4）半衰期：20～23d 5）意义：是人体体液免疫的主要抗体；产生晚，维 持长，是再次免疫应答的主要抗体。
概念：不同抗原甚至同一抗原刺激B细胞产生的免疫球 蛋白，在其特异性以及类型等诸方面均不同，呈现出明 显异质性（heterogeneity）。
外源因素所致的异质性——是由于多样性抗原的存在， 这些抗原可刺激机体产生的抗体总数是巨大的（Ig多样 性），包含针对各种抗原表位的许多不同抗原特异性的 抗体，以及针对同一抗原表位的不同类型的抗体。
1.概念 是利用DNA重组技术，在基因水平对免疫球蛋
白基因进行切割、拼接或修饰，或用人工合成基 因后导入受体细胞表达的新型抗体。
2.种类 ①人-鼠嵌合抗体 ②人源化抗体 ③单链抗体 ④单域抗体
(3)作用： 连接单体，稳定多聚体
2、分泌片（Secretory Piece，SC)
第1章 免疫球蛋白及其超家族
在天然的血清中，含有某一特殊抗原而 具有不同亲和力的抗体混合物中，主要 依靠CDR准确的氨基酸序列。
亲和力的成熟：一个抗体分子的平均亲 和力可通过重复免疫而增强。 亲合力：所有位点结合力的总和称为亲 合力。
第二节 免疫球蛋白的生物合成和基因结构
一. 抗体库的多样性
• 抗体库：每一个体能产生抗体特异性的总和。 • 初级抗体库：个体在对不同抗原初次免疫应答 中产生的所有抗体的总和。这取决于免疫之前 就存在并表达明确抗原特异性膜Ig分子的B细 胞克隆数目，每一个体估计有约109或更多。
第一章 免疫球蛋白及其超家族
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的生物合成和基因结构 免疫球蛋白的生物学功能 单克隆抗体及基因工程抗体 免疫球蛋白超家族的组成和特点
第一节 免疫球蛋白的分子结构 与特性
•
免疫球蛋白是一类其分子结构和功能研究得最为清楚 的免疫分子。关于免疫球蛋白分子的结构和功能的研 究是现代免疫学中的一大突破。尽管抗体的发现很早， 但由于在血清中存在的抗体分子不均一，即有异质性， 故对其结构的研究十分困难。 • 自发现多发性骨髓瘤病人血清中含有均一的免疫球蛋 白(单克隆Ig)后,在1959～1963年R.Porter和G.Edelman 采用酶及还原剂消化和分离免疫球蛋白技术,弄清了免 疫球蛋白的基本结构,从而提出免疫球蛋白的结构模型。
第三章 免疫球蛋白 (1)
IgM由五个单 体经J链连接 成五聚体。
一个IgM可接合5-10 个相应抗原决定基
由于个体发 育产生最早， 有助于早期 诊断胎儿宫 内感染
天然血型抗体为 IgM，错误输血会 导致溶血反应
第四节 五类免疫球蛋白的特性与功能
IgA：分为血清型IgA（单体）和分泌型sIgA（二聚体）。
sIgA主要存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中，在 粘膜局部抗感染中发挥重要的作用。并可通过母乳输给婴儿。
联合调理作用
通过胎盘
第四节 五类免疫球蛋白的特性与功能
IgG :分为IgG1、 IgG2、 IgG3和IgG4四个亚类。分子量最小（140-165KD）
特性：血清中含量最高占Ig总量的75%-80%；半衰期最长约20-23天。 IgG是血液和细胞外液中的主要抗体成分，是抗感染的主要抗体，抗菌、抗 病毒、抗毒素的抗体主要是IgG。
第二节 免疫球蛋白的分子结构
三、免疫球蛋白（IgG）的水解片段
Fab*2
木瓜蛋白酶 F(ab,)2
胃蛋白酶
Fc(可结晶片段)
Fab、 F(ab，) 2 （抗原结合片段）
pFc,（碎片）
第三节 抗体的生物学作用
中和作用
特异性结合抗原
ADCC作用 结合 FcR
溶细胞
激活 补体
通过胎盘和粘膜
调理作用
4、免疫球蛋白的绞链区位于( ) A．VH与CHl之间 B．CHl与CH2之间 C．CH2与CH3 之间 D．CH3与CH4之间 E．VL与CL之间 5、免疫球蛋白的补体结合点位于( ) A．CL B．CHl C．CH2 D．CH3 6、IgG经木瓜蛋白酶水解为( ) A．两个Fab段和一 个PFc/段 B．一个F(ab/)2段和一个Fc段 C．一 个Fc段和一个Fab段 D．两个Fab和一个Fc段 E．一个F(ab/)2段和一个PFc/
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Variable region
Constant region
可变区（V区）和恒定区（C区）
V区：氨基酸组成和排列顺序 可随抗原而改变：VL+VH ➢可变区可分为超变区（HVR） 和骨架区（FR） C区：氨基酸组成和排列顺序 比较恒定：CL+ CH（1-3、4）
铰链区
特性 ➢ 在CH1和CH2之间，可以伸展、弯
各功能区的作用
CH1和CL：同种异型抗原的关键存在部位。 CH2：补体结合位点，参与补体激活。
同种异型：同种不同个体间Ig的结构和抗原性 的差异称同种异型 ，属个别现象。
各功能区的作用
CH3、4：细胞结合位点，是Ig与细胞表面Fc 受体结合的部位。
➢ 单巨细胞、NK细胞、B细胞上有IgG的Fc受体 ➢ 肥大细胞和嗜碱性粒细胞上有IgE的Fc受体 ➢ 结论：IgG和IgE是亲细胞型抗体
（3）免疫球蛋白的水解片段
说明：木瓜蛋白酶水解片段的的作用
Fab片段（抗原结合片段） ➢ 结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应
Fc片段（可结晶片段）：赋予抗体多种生物学功能
➢ 是抗体自身抗原的重要存在部位，也是抗体与补体 和细胞的结合部位。
知识链接：抗体的双重性和独特型抗原
抗体的双重性
➢ 抗体既是抗体又是抗原； ➢ 抗体刺激机体产生的抗体称为抗抗体，用Ab’表示； ➢ 抗抗体既可结合单独存在的抗体，也可以结合抗原抗体复合物
中的抗体，形成Ag-Ab-Ab ’的大复合物。
独特型抗原
➢ 抗体的可变区也能构成抗原，因其比较独特，故称独特型抗原。
说明：胃蛋白酶水解片段的的作用
F(ab)’2片段：结合抗原 pFc’片段：可被胃蛋白酶继续水解成更小的片段,
失去活性，不再具有免疫作用。
经口免疫，疫苗易被胃蛋白酶破坏而降低免疫效果。
➢ IgM和IgE的H链各有1个可变区（VH）和4个恒 定区（CH1、CH2、CH3、CH4），共有5个功能 区。
各功能区的作用
VH和VL：抗原结合位点，特异性结合抗原。
➢ 抗原结合位点是抗体的抓手，抗原结合位点
越多，清除抗原的能力越强。
➢ VH和VL是一个整体，中间有二硫键相连，不
能认为是内外两个结合点。
曲和转动。 （注：IgM和IgE无铰链区）
作用 ➢ 便于抗体与抗原结合。 ➢ 有利于暴露补体结合点。
（2）免疫球蛋白的功能区
功能区： ➢Ig的H链、L链每隔一段距 离即由链内二硫键连接形成 一个能行使特定功能的球形 单位，称为Ig的结构域或功 能区。
②
③ CH2 ④ CH3、4
功能区补充说明
➢ IgG、IgA和IgD的H链各有1个可变区（VH）和 3个恒定区（CH1、CH2、CH3），共有4个功能 区；
免疫球蛋白的分子结构和功能
免疫球蛋白的基本结构 免疫球蛋白的功能区 免疫球蛋白的水解片段
（1）免疫球蛋白的基本结构
N端 L链
二硫键 H链
C端
四条链：两条H链和两条L链 两个端：N端和C端 两个区：V区和C区 一个铰链区
四条多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ链
N端
两条重链 ➢ 420～440个AA 两条轻链 ➢ 213～214个AA