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1、第三章第三章 抗体抗体 抗体的分子结构抗体的分子结构抗体的多样性抗体的多样性抗体的代谢抗体的代谢抗体产生学说的发展抗体产生学说的发展免役球蛋白超家族免役球蛋白超家族各类抗体的特性与免役生物学功能各类抗体的特性与免役生物学功能抗体与免役球蛋白在概念上的区别一、名词性质 抗体-免疫学,针对某种抗原 免役球蛋白-化学二、分类 抗体-很多,复杂 免役球蛋白-按化学性质分为 IgG.IgM,IgA,IgD,IgE 三、抗原有无 抗体-不存在没有抗原的抗体 免役球蛋白-不一定有抗原 四、提取方法 抗体-亲和层析 免役球蛋白-用化学方法 五、纯度 抗体-免役纯 免役球蛋白-化学纯六、定量方法 抗体-免疫学(
2、效价)免役球蛋白-化学方法(蛋白质浓度)七、特异性部位 抗体-Fab（可变区）免疫球蛋白Fc八、多样性 抗体大 免疫球蛋白小抗体与免疫球蛋白在概念上的区别项目抗体（antibody）免疫球蛋白（immunoglobulin）名词性质免疫学，针对某种抗原 化学分类很多、复杂按化学性质IgG.IgM,IgA,IgD,IgE抗原有无不存在没有抗原的抗体 不一定有抗原性提取方法亲和层析用化学方法纯度免疫纯化学纯定量方法免疫学（效价）化学方法（蛋白质浓度）特异性部位FabFc多样性高低一、抗体的分子结构 单体分子结构 水解片段与生物学活性 免疫球蛋白的特殊分子结构抗体（免疫球蛋白）分子的基本结构是如何确
3、定的？1950s1960s Rodney Porter Gerald Edelman Alfred Nisonoff 酶水解和还原 Porter and Edelman 用papain水解IgG Nissonoff 用Pepsin水解IgG 抗体与降解片段反应 抗Fab片段的抗体（可与轻链和重链结合）抗Fc片段的抗体（只与重链结合）PapainFcFabPepsinFc PeptidesF(ab)2 免疫球蛋白氨基酸序列的确定 多发性骨髓瘤（multiple mycloma）骨髓瘤蛋白（mycloma protein）多发性骨髓瘤病人血清中的免疫球蛋白有95是骨髓瘤蛋白；骨髓瘤细胞可以分泌大量
4、的轻链，在骨髓瘤病人的尿中可以发现，称为BenceJones protein，动物也有多发性骨髓瘤，如小鼠的骨髓瘤细胞。轻链的序列确定：BenceJones protein 重链的序列确定：用mercaptoethanol还原和alkylation骨髓瘤蛋白，再经层析分离获得重链。1、单体分子结构1.1、重链（heavy chain，H链）氨基酸组成：420440aa，分子量约50KD，两条重链之间由一对或一对以上的二硫键互相连接 可变区（variable region，VH）恒变区（constrant region）高变区（hypervariable region）CDR 骨架区（frame
5、work region）类型（class）重链高变区的氨基酸残基位置 3137aa 5158aa 8491aa 101110aaHVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2Variability Index257550100Amino acid residue150100500重链的类型 IgG IgG IgG IgG IgG 重链的类型决定免疫球蛋白（抗体）的种类1.2、轻链（light chain，L链）氨基酸组成：213214aa，分子量约为25KD。两条相同的轻链其羧基端（C）靠二硫键分别与两条重链连接 可变区（variable region，VL）恒变区（constrant re
6、gion，CL）高变区（hypervariable region）骨架区（framework region）类型（type）轻链高变区的氨基酸残基位置 2632aa 4855aa 9095aaHVR3FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2Variability Index257550100Amino acid residue150100500轻链的类型（kappa 型）（Lambda 型）各类免疫球蛋白都有两型轻链分子 给类免疫球蛋白的轻链都是相同的两型轻链的比较动物人6634小鼠973兔80201.3 免疫球蛋白的功能区（domain）VHVL 抗体分子结合抗原的所在部位 CH1CL 遗传
7、标记所在 CH2 抗体分子的补体结合位点，与体 的活化有关 CH3 与抗体细胞的亲细胞性有关 铰链区（hinge region）CH1与CH2之间，30aa；与抗体分子的结构型变化有关2、水解片段与生物学活性PapainFcFabPepsinFc PeptidesF(ab)22.1 Fab 片段 组成 由一条完整的轻链和N端1/2重链组成，分子量为45KD 生物学活性 结合抗原 决定抗体分子特异性的部位2.2 Fc片段 组成 由重链C端1/2组成，包含CH2和CH3两个功能区，分子量为50KD 生物学活性 1.抗体分子选择性通过胚胎 2.补体的活化 3.决定抗体分子的亲细胞性 4.抗体分子通过
8、粘膜进入外分泌液 5.决定各类 免疫球蛋白抗原特异性的部位3、免疫球蛋白的特殊分子结构3.1 连接链（joining chain，J 链）为IgM和分泌型IgA所具有 分子量为20KD的多肽链 富含半胱氨酸 由产生IgM和IgA的同一浆细胞所合成 起稳定多聚体的作用，以二硫键的形式与免疫球蛋白的Fc片段共价结合。3.2 分泌成分（secretory component，SC）是分泌型IgA所特有的一种特殊结构，分子量为60KD70KD；由局部粘膜的上皮细胞所合成，在IgA通过粘膜上皮细胞的过程中SC与之结合形成分泌型的二聚体；促进上皮细胞积极地从组织中吸收分泌型IgA 可防止IgA在消化道内为
9、蛋白酶所降解，使之发挥免疫作用。J ChainSecretory Piece3.3 糖类（carbohydrate)免疫球蛋白是含糖量相当高的蛋白质 在抗体的分泌过程中起着重要的作用 使免疫球蛋白分子易溶和具有防止其分解的作用。二、抗体的多样性 免疫球蛋白的种类 免疫球蛋白的抗原决定簇1、免疫球蛋白的种类 类（class）IgG IgM IgA IgD IgE 亚类（subclass）IgG IgG1，IgG2，IgG3，IgG4 IgM IgM1，IgM2 IgA IgA1，IgA2 IgE、IgD未发现亚类人和动物IgG的亚类种IgG亚类马IgGa，IgGb，IgGc，IgG（B）IgG（
10、T）a，IgG（T）b牛IgG1，IgG2，IgG2a，IgG2b绵羊IgG1，IgG1a，IgG2，IgG3猪IgG1，IgG2，IgG3，IgG4狗IgG1，IgG2a，IgG2b，IgG2c猫IgG1，IgG2，小鼠IgG1，IgG2a，IgG2b，IgG3 型（type：轻链恒定区的抗原性不同，型 亚型（subtype）：依据型轻链N端恒定区上氨基酸的差异 若干亚型，如190位氨基酸 亮氨酸 精氨酸 154位氨基酸 甘氨酸 丝氨酸 型轻链无亚型2、免疫球蛋白的抗原决定簇 同种型决定簇（isotypic determinants）同种异型决定簇（allotypic determinant
11、s)独特型决定簇（idiotypic determinants）同种型决定簇（isotypic determinants）同一种属动物所有个体共同具有的抗原特异性：同一种动物不同个体之间同时存在不同类型的免疫球蛋白，不表现出抗原性，只是在异种动物之间才表现出抗原性；免疫球蛋白的类、亚类、型、亚型等均为免疫球蛋白同种型；免疫球蛋白的同种型抗原决定簇（表位）主要存在于C区。同种异型决定簇（allotypic determinants)在同一种动物不同个体之间呈现出的抗原性：同种异型决定簇存在于 IgG、IgA、IgE的重链C区和K型轻链的C区 同种异型的差异一般为14个氨基酸的差异，是受等位基因控
12、制所表现出的特定的抗原性。同种异性是IgG稳定遗传的标记。IgG的同种异型（Gm）：已发现25种 G1m（1），G2m（23）、G3m（11）、G4m（4a）IgA的同种异型（AM）：A2m（1）、A2m（2）IgE的同种异型Em（1）轻链的同种异型Km（1）、Km（2）、Km（3）。型轻链无同种异型。独特型决定簇（idiotypic determinants）由抗体分子的可变区呈现出的抗原性。独特位（idiotope）：免疫球蛋白可变区内的若干个抗原决定簇 独特型在异种、同种异体、自身体内均可刺激产生相应的抗体。陈为抗独特型抗体（antiidiotype antibody）三、抗体的代谢 I
13、gG是五类免疫球蛋白中半衰期最长，而分解率又最低的一类 IgE的分解率最高 IgA的合成率虽与IgG相似，但是分解率高，所以血清中的浓度不高 各亚类中的代谢率也不完全相同，如IgG1，IgG2，IgG4的半衰期基本一致，但IgG3则较短抗体的代谢抗体种类半衰期（天）血清浓度mg/dl合成率Mg/kg/dayIgG23100033IgA620024IgM51206-7IgD330.4IgE30.050.02四、各类抗体的特性与免疫生物学功能 IgG IgM IgA IgD IgEIgD Structure Monomer Tail pieceTail PieceIgE Structure Mon
14、omer Extra domain(CH4)C41、IgG IgG是人和动物血清中含量最高的免疫球蛋白，占血清免疫球蛋白总量的7580 IgG是介导体液免疫的主要抗体，多以但体形式存在，沉降系数为7S，分子量为160000180000 IgG主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞产生，大部分存在于血清中，其余存在于组织液和淋巴液中。IgG是唯一一种可以通过人（兔）胎盘的抗体，因此在新生动物的抗感染免疫中起着十分重要的作用 IgG是动物自然感染和人工主动免疫后，机体所产生的主要抗体，在动物体内不仅含量高，而且持续时间长。可以发挥抗菌、抗病毒、抗毒素以及抗肿瘤等免疫学活性，能调理、凝集和沉降抗原，但只在有足
15、够分子存在并以正确构型积聚在抗原表面时才能结合补体。IgG Structure Monomer(7S)IgG1,IgG2 and IgG4IgG32、IgM IgM是动物机体初次体液免疫反应最早产生的免疫球蛋白，其含量仅占血清的10左右；主要由血清和淋巴结中B细胞产生，分布于血清中。IgM是由五个单体组成的五聚体，单体之间由J链连接，分子量为900KD左右，是所有免疫球蛋白中分子量最大的，又称为巨球蛋白（macroglobulin），沉降系数为19S。IgM在体内产生最早，但持续时间短，因此不是机体抗感染免疫的主力，但在抗感染免疫的早期，起着十分重要的作用，也可通过检测IgM抗体进行疫情的血清
16、学早期诊断 IgM具有抗菌、抗病毒、中和毒素等免疫活性，由于其分子上含有多个抗原结合部位，所以他是一种高效能的抗体，其杀菌、溶菌、溶血、调理及凝集作用均比IgG高IgM也具有抗肿瘤作用IgM溶解红细胞的功能较IgG高1000倍，调理作用能力较IgG高275倍，IgM8个分子就能杀灭一个细菌，IgG需2200个分子，结合补体的能力也比IgG高IgM Structure Pentamer(19S)Extra domain(CH4)J chainC4J Chain3、IgA IgA以单体和二聚体两种分子形势存在，单体存在于血清中，称为血清型IgA，约占血清免疫球蛋白的1020；二聚体为分泌型IgA。分泌型IgA是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的粘膜固有层中的浆细胞产生的，两个单体由一个J链连接在一起 在分泌型IgA分子上还结合有一条由粘膜上皮细胞分泌的分泌成分（SC）分泌型的IgA主要存在于消化道、呼吸道、生殖道的外分泌液中以及初乳、唾液、泪液，此外在脑脊液、羊水、腹水、胸膜液中也含有IgA。分泌型IgA对机体呼吸道、消化道等局部粘膜免疫起着相当重要的作用，是机体粘膜免疫的一道屏障，可抵
