第四章 免疫球蛋白

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第四章 免疫球蛋白Immunoglobulin, Ig

甘瑞静

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内容提要概述免疫球蛋白的结构抗体的异质性免疫球蛋白的生物学特性人工制备抗体

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概 述 一、概念 是血液和组织液中一类糖蛋白， 由 B 细胞接受抗原刺激刺激后增 殖分化为浆细胞所产生，是体液 免疫的重要效应分子。

抗体（ antibody,Ab ） = 免疫球蛋白

掌握

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类型 分泌型（ secreted Ig, sIg ） 膜 型（ membrane Ig, mIg ）

理化性质 属球蛋白，在电泳图谱上大部分 抗体活性在球蛋白区；

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掌握

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第 1 节 免疫球蛋白的结构

重链与轻链

可变区和恒定区

铰链区

功能区

其它成分

水解片段

掌握

以 IgG 为例

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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。

掌握一、基本结构

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1. 重链与轻链1 ）重链（ heavy chain, H 链） 约 450-550 氨基酸 重链分为 5 种：、、、、。 其相应 Ig 为 IgG 、 IgM 、 IgA 、 IgD 、 I

gE

每类又可分为不同 亚类

掌握

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1. 重链与轻链 2 ）轻链 （ light chain, L 链） 约 214 个氨基酸 轻链有两型： κ 及 λ

但每一 Ig 分子的两条轻链 总是同型的。

掌握

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2. 可变区和恒定区 掌握

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恒定区（ constant region,C 区 )

位于免疫球蛋白分子的 C 端，占轻链 1/2 和重链 3/4 （ IgA 、 IgD ）或 4/5 （ IgM 、 IgE ）。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链 C区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导免疫球蛋白多种生物学功能。

掌握

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可 变 区（ variable region ， V 区）

位于 Ig 分子 N 端，占轻链 1/2 和重链 1/4 或 1/5 ；不同抗体其 IgV区氨基酸组成和排列有较大差异，并决定抗体与抗原结合的特异性；

掌握

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高变区（ hypervariable region, HVR ）

在 VL 和 VH 中，某些局部区域的氨基酸组成更高变化程度，此为 HVR 。轻、重链各有 3 个 HVR 。

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互补决定区（ complementarity-determining region, CDR ）

高变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为 CDR 。

高变区 = 互补决定区

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骨架区（ framework region, FR ）

V 区中非 HVR 部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为 FR 。 VH 和 VL 各有 4 个 FR 。

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恒定区可变区

高变区骨架区

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高变区形状特异性

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位于 CH1 和 CH2 之间，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利于免疫球蛋白 V 区与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点；

3. 铰 链 区

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4. 免疫球蛋白的功能区 ( 结构域 ) VH 和 VL ：与抗原特异性结合的部位；

CL 和 CH1 ：某些同种异型（ allotype ）遗传标记；

IgG 的 CH2 、 IgM 的 CH3 ： 补体 C1q 结合点 激活补体经典途径；

IgG 的 CH3 ： 结合单核 / 巨噬细胞表面 FcR 不同生物学效应

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结合抗原

遗传标记

结合补体

结合细胞

功能区或结构域

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结构域的二级结构是“ β 三明治”

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免疫球蛋白超家族（ IgSF ）

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其它成分 J链（ joining chain ） 分泌片（ secretory piece, sp ）

水解片段

功能区

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第 2节 抗体的异质性

抗体在结构和功能上差异的总和。

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一、免疫球蛋白的分类类（ class ）：根据 CH 不同 γ μ α δ ε

IgG IgM IgA IgD IgE

亚类：IgG1-G4 ； IgA1-A2 ； IgM1-M2 。

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型（ type ）：

根据 CL 不同分为两个型：

κ 型和 λ 型

亚型： λ 型有亚型

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二、抗体的多样性

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免疫球蛋白既可与抗原特异性结合，本身又可作为抗原，激发机体特异性免疫应答。

三、内源性因素所致抗体异质性 ——免疫球蛋白的血清型

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免疫球蛋白的双重身份

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免疫球蛋白的血清型

同种型同种异型独特型

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同种型（ isotype ）

指同一种属所有个体的 Ig 分子共有的

抗原特异性标志，位于 Ig C 区。

为种属标志

（颜色不一样）

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同种异型（ allotype ） 指同一种属不同个体间 Ig 分

子所具有的不同的抗原特异性标志。为个体标志

（花纹不一样）

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独特型（ idiotype ） 指每个 Ig 分子所特有的抗原

特异性标志，其决定 簇又称为独特位，主要存在于 V 区。

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第 3 节 免疫球蛋白的生物学特性

免疫球蛋白的主要功能

各类免疫球蛋白的特性和功能

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一、免疫球蛋白的主要功能

免疫球蛋白 V 区的功能

免疫球蛋白 C 区的功能

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1. 免疫球蛋白 V 区的功能

特异性识别结合抗原中和毒素阻断病原体入侵

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中和毒素

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阻止病毒入侵

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阻止细菌入侵

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1 ）、激活补体 IgM 、 IgG1~3 激活补体经典途径 凝聚的 IgA 或 IgG4 激活补体旁路途径

2. 免疫球蛋白 C 区的功能

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与细胞表面 FcR 结合

① 调理作用（ opsonization) ； IgFc 段与 吞噬细胞表面 FcR 结合促吞噬； ②抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （ Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,

ADCC)

③介导 I 型超敏反应

2 ）细胞亲嗜性

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抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用

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与细胞表面 Fc受体结

合

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与细胞表面 Fc 受体结合

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二、各类免疫球蛋白的特性和功能

IgGIgMIgAIgDIgE

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IgG 的特性和功能血清中的主要抗体成分（ 80%）；半寿期长（ 20-23天）；

多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属 IgG 类

具有调理作用、 ADCC作用等；具有活化补体经典途径的能力（ IgG3>

IgG1>IgG2 ）；

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出生后 3 个月开始合成， 3-5岁接近成人水 平

是唯一能通过胎盘的 Ig ，发挥自然被动免疫功能；

参与Ⅱ型、Ⅲ型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属 IgG

再次免疫应答的主要抗体

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IgM 的特性和功能

为五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（ macroglobulin ）；

个体发育中最先出现的 Ig ，胚胎晚期即能产生， 脐带血 IgM 增高提示宫内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）；

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抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的 Ig ；血清 IgM升高说明有近期感染；

有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用；

天然血型抗体是 IgM ；未成熟 B 细胞仅表达mIgM ，记忆 B

细胞 mIgM消失。

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IgA 的特性和功能

分为单体的血清型和二聚体的分泌型 IgA （ SIgA ）；

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分泌型 IgA 主要由粘膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面，是机体粘膜局部抗感染免疫的重要因素。

初乳中的 sIgA 可对 婴幼儿发挥自然被动免疫作用

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IgD 的特性和功能血清中含量低，其生物学 作用尚不清楚

mIgD 可作为 B 细胞分化成熟标记，成熟 B 细胞同时表达mIgM 和 mIgD

mIgMmIgM mIgD

成熟 B 细胞 活化 B 细胞未成熟 B 细胞

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IgE 的特性和功能是血清中含量最低的 Ig ；

与抗 寄生虫免疫有关

属嗜细胞抗体，可与 肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面 FcεR 结合，介导 I 型超敏反应。

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初次接触花粉

B 细胞产生特异性 IgE

IgE 结合于肥大细胞的 FcεRⅠ

再次接触花粉

脱颗粒花粉症

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五、人工制备抗体

多克隆抗体

单克隆抗体

基因工程抗体

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多克隆抗体（ polyclonal antibody ）

用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个 B 细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体。

来源广泛，制备容易；特异性不高。

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单克隆 B细胞应答 多克隆 B细胞应答

抗原 抗原

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带有多个表位

抗原

针对不同表位的 B细胞

克隆增殖

多种抗体的混合物

（多克隆抗体）

刺激小鼠

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单克隆抗体monoclonal antibody, mAb

由一个识别一种抗原表位的 B 细胞克隆产生的同源抗体

纯度高、特异性强、可大 量生产。

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为什么 HAT培养基里面只剩下杂交瘤细胞？

正常浆细胞在体外培养难，寿命短。骨髓瘤细胞在体外培养容易且永生，

为什么在 HAT培养基里会死亡？

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单克隆抗体技术基本原理哺乳类动物的细胞合成 DNA 有两条途

径： 从头—— 磷酸核糖焦磷酸 尿嘧啶 补救——次黄嘌呤磷酸核糖转化酶 次黄嘌呤 胸腺嘧啶

氨基蝶呤

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浆细胞在体外难生存HAT培养基里加入了氨基蝶呤，所

以骨髓瘤细胞不能用从头合成途径同时骨髓瘤细胞自己没有次黄嘌呤磷酸核糖转化酶，不能用补救合成途径

单克隆抗体技术基本原理

所以 HAT 中骨髓瘤细胞死亡

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为什么杂交瘤细胞能生 存？

杂交瘤细胞能从浆细胞里面获得次黄嘌呤磷酸核糖转化酶，所以可以通过补救途径合成 DNA

杂交瘤细胞存活。

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基因工程抗体又称重组抗体 借助 DNA 重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对 Ig进行切割、拼接或修筛，重新组装成为 新型抗体分子

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思考题简述免疫球蛋白的结构

简述免疫球蛋白的功能

各类免疫球蛋白的生物学特性及功能