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第四章 免疫球蛋白

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第四章 免疫球蛋白

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。

第四章免疫球蛋白免疫学

第四章免疫球蛋白免疫学
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）；
14
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
15
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。
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
23
功能区或结构域
结合抗原
遗传标记
结合补体 结合细胞
24
25
结构域的二级结 构是“β 三明治”
Flash 3
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。
10
2.可变区和恒定区
掌握
11
恒定区
掌握
（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。
16
恒定区
骨架区
高变区 可变区
17
高变区形状特异性
18
19
3.铰 链 区
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；

第四章 免疫球蛋白

第四章 免疫球蛋白

Ab=Ig,Ig≠Ab；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；
第二节 免疫球蛋白的结构
一 、Ig的基本结构
（一）、重链和轻链 Ig的两条长链称为重链（Heavy chain, H链）,
含 450-550aa，分子量为50-75kD。
重链可分为μ、γ、α、δ、ε链
IgM IgG IgA IgD IgE
2.功能区的作用
VL+VH区： 抗原结合部位（2个）
V区
CL和CH 区：具有同种 异型抗体的遗传标记。 （2个）
铰链区：赋予弹性 和伸展性. CH2区：IgG的补体结 合点和通过胎盘的部位
C区
CH3区：是Ig与多种
细胞Fc受体结合的部 位.
二、Ig的其他结构
（一）连接链（J链）：富含半胱氨酸得多肽链
由浆细胞合成的一种糖蛋白。
IgA和IgM含有J链
可稳定Ig多聚体的成份
（二）分泌片 是分泌型IgA(sIgA）的一个辅助成分，
为一种糖肽，由粘膜上皮细胞合成和分泌。
介导IgA二聚体的转运
保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏
sIgA
分泌片
J链
三 Ig的酶解片断
1.木瓜蛋白酶
2个Fab 段：结合抗原 1个Fc段：结合细胞 2.胃蛋白酶 F(ab’)段:双价抗体活性 pFc’段：无生物学活性
第四节Ig的基因及抗体的多样性
一、Ig的基因结构 1.Ig轻链基因结构 （1）Ig κ 型轻链基因：Vκ
小鼠：350
、Jκ 、Cκ
5 1
人：100
5
1
（2）Igλ 型轻链基因：Vλ
小鼠：2
、Jλ
4
、Cλ
4
人：2

免疫学 第四章 免疫球蛋白

免疫学 第四章 免疫球蛋白

H链抗原性:
μ、 γ、 α、 δ、 ε Ig类别 : IgM IgG IgA IgD IgE
一个天然Ig的两条H链的类， 和两条L链的型是完全相同的 免疫球蛋白的基本结构
17
18
（二）可变区与恒定区
1、可变区（variable region，V区） 氨基酸组成和排列顺序多变
赋予Ab特异性，与表位结合的部位
可变区
超变区（hypervariable region， HVR）
骨架区（framework region，FR）
19
超变区 位置：
VH 29~31、49~58、95~102
VL 28~35、49~56、91~98
分子结构：
Ag接触面（Ig的裂隙） 在结构上与抗原决定簇互补 ——互补决定区（complementarity-determining region，
45
1、 激活补体
激活经典途径：IgG1~3、IgM 激活旁路途径：凝聚的Ig如聚合的IgA
46
补体活化作用
47
48
输血反应
血液
49
2、结合细胞表面的Fc受体（FcR）
Fc段/FcR
Ag-Ab
组织细胞
生物学效应
不同 不同 不同 （IgE游离状态下可与FcR结合：亲细胞抗体）
（1）调理作用 （2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （3）介导Ⅰ型超敏反应
30
三、铰链区（hinge region） 位于CH1和CH2之间，即H链链间-SS-连接处附近。 IgM、 IgE无铰链区； 特点： ◎含脯胺酸残基多——富弹性，易伸展； 功能： ◎改变Ig构型 弹性和调节作用 使HVR能与不同距离2个表位结合 介导生物学功能 暴露补体结合位点，显示结合补 体活性 ◎对蛋白酶敏感 被酶处理的Ig，多在此区被切断

免疫学第四章 免疫球蛋白

免疫学第四章 免疫球蛋白

五聚体IgM
（1）分子量最大(900 kd)，又称巨球蛋白；存于血流内，抗败血
症
J Chain
（2）合成最早，半衰期短（5天--- 血清中特异性IgM
水平增高提示有近期感染），用于早期诊断和产前诊断
（3）具有强大的调理作用，激活补体及杀菌作用
（4）占血清Ig含量的5～10%
（5）天然血型抗体主要为IgM
1.与Ag特异性结合 2.激活补体
1
3.与Fc受体结合：Ig通过Fc端与多种细胞上的Fc受体 结合，激发效应功能。
（1）调理吞噬作用：Ig可结合到吞噬细胞的Fc受体， 促进M的吞噬颗粒性抗原。
（的FcR结合后，使细胞脱颗粒，释放生物活性物 质，激发I型过敏反应。
中和作用 溶解细胞
特异性结合抗原
激活 补体 通过胎盘和粘膜
结合 FcR
ADCC作用 调理作用
联合调理作用
通过胎盘
二、 各类免疫球蛋白的特性和功能
（一）IgG（单体）150KD 产生部位：淋巴结 脾
1、分4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 2、血清中含量最高（75％），分子量最小，在抗体介导的防卫
（3）半衰期: 3天
Tail Piece
（4）防止免疫耐受的发生
人各类Ig的理化和免疫学性质比较
特性 重链 主要存在形式
IgG
γ 单体
分子量(kD)
150
抗原结合价 血清含量(mg/ml) 占血清Ig总量(％) 血管内分布(％) 外分泌液中 半衰期(日) 开始合成时间 血清含量达到正常成人水平的 年龄 通过胎盘 经典途径活化补体 替代途径活化补体 结合吞噬细胞 结合嗜碱性粒细胞和肥大细胞
鼠的IgG1(品系A）

医学细胞生物学第4章免疫球蛋白

医学细胞生物学第4章免疫球蛋白

1
免疫疗法
免疫球蛋白在治疗自身免疫疾病和肿瘤方面的应用正在逐渐发展和成熟。
2
疫苗研究
免疫球蛋白研究为疫苗开发提供了重要的理论基础，有助于提高疫苗的效力和安 全性。
3
疾病诊断
免疫球蛋白的检测可以用于许多疾病的诊断和监测，为临床医学提供了重要的工 具。
3
分泌途径
成熟的免疫球蛋白可以通过分泌途径被输送到体液中或被固定在细胞膜上。
免疫球蛋白的功能机制
1 中和病原体
免疫球蛋白可以结合病原体，并通过激活免疫细胞或直反应的强度和方向，确保免疫系统的平衡和正常运作。
3 识别自身和非自身
免疫球蛋白可以识别自身分子和非自身分子，帮助免疫系统辨别与抗原相关的问题。
Y型结构
免疫球蛋白具有Y型的结构，其中的抗原结合部 位能与特定的抗原结合，触发免疫反应。
抗体多样性
由于基因的重组和变异，免疫球蛋白具有非常 大的多样性，能够识别各种不同的抗原。
免疫球蛋白的合成和分泌
1
基因重组
免疫球蛋白的合成始于基因重组，通过基因的重排组合产生不同的免疫球蛋白。
2
成熟过程
免疫球蛋白在淋巴细胞中的合成和分泌过程经历了多个复杂的步骤，包括剪接和 翻译。
免疫球蛋白与免疫系统的关系
免疫系统组成部分 淋巴细胞 抗原提呈细胞 免疫调节细胞
免疫球蛋白的作用
免疫球蛋白可以与淋巴细胞相互作用，激活和调 节免疫反应。
免疫球蛋白可以识别和结合抗原提呈细胞上的抗 原，触发免疫反应。
免疫球蛋白可以与免疫调节细胞相互作用，控制 免疫系统的平衡和正常功能。
免疫球蛋白的临床应用和前景
医学细胞生物学第4章免 疫球蛋白
免疫球蛋白是免疫系统中非常重要的蛋白质，具有多种定义和功能。它们可 以识别和中和病原体，保护我们免受感染。

d第四章免疫球蛋白

d第四章免疫球蛋白
第四章 免疫球蛋白
免疫学教研室 武延雋 2012（3-5）
概述
1、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）

是指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。可分为分泌型和膜型，前者存 在血清中，后者构成B细胞膜上的抗原识别受体。
2、抗体（antibody,Ab)

是B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞，由桨细胞产 生的一种糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与 相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。抗体是免 疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都是抗体。
二硫键联接两条重链与两条轻链成一个单体Ig分子。 每条重链和轻链又分为氨基端（N）和羧基端（C） 。
Heavy
Fab VH CH1
VL
CL
CH2
Fc
CH3
Chains (five types: Light Chains (two types: and Fab fragment Fc fragment Constant regions variable regions Disulfide linkages
四、 IgE
1 2 3 4 种系进化中最晚出现的Ig，也是血清中含 量最低的Ig 单体形式存在，结构式为：22或22 结合肥大细胞和嗜碱性性粒细胞，参与I 型超敏反应的发生 结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫
Immunoglobulin E (IgE)


2、轻链（light chain L） （每条分子量约25KD ，由214-220个氨基酸组成） 轻链可分为两种链：κ（kappa）链、λ（lambda） 链，据此将Ig分为κ型和λ型。 一个天然Ig分子上的两条轻链总是相同的，同一个 体内不同Ig分子上的轻链是可以不同的。 κ ：λ=2：1；根据λ链恒定区个别氨基酸的差异，又 分为λ1、λ2、λ3和λ4四个亚型。

第四章免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白
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

第四章 免疫球蛋白

第四章 免疫球蛋白

二、免疫球蛋白的功能区
二、免疫球蛋白的功能区
IgG、 IgA、IgD 有4个功能区， IgM、IgE有5个功 能区。
动画演示
IgG功能区的功能
VL、 VH： 特异性识别和结合Ag CL、CH1：同种异型的 遗传标记 CH2： 结合补体、通过胎盘 CH3： 与细胞的Fc受体结合
三、IgG的水解片段
第四节
Ig的生物学活性
一、V区的功能 特异性识别和结合Ag 二、C区的功能
四节
Ig的生物学活性
一、V区的功能 二、C区的功能 1.激活补体 IgG 、IgM参与
动画演示
第三节
Ig的生物学活性
一、V区的功能 二、C区的功能
1.激活补体 2.与细胞表面Fc受体结合 3.通过胎盘、粘膜 IgG能通过胎盘，保护胎儿。sIgA能通过 粘膜和乳腺，保护局部或新生儿。
免疫球蛋白通过互补决定区（高变区）与抗原特异性结合
（三）Ig的其它结构
1.J链 分布在IgM,sIgA
2.分泌片 (secretory piece,SP)
分布于分泌型IgA （ sIgA ）。 功能：保护sIgA免于被蛋白水解酶降解。
（四）绞链区
含大量脯氨酸，富 有弹性，使Ig能变构， 利于Ig与Ag特异结合。 绞链区对蛋白酶敏 感。 IgM和IgE无绞链区。
(一)重链与轻链
(一)重链与轻链
1.根据重链的aa组成和抗原性的不同，分为： γ链、α链、μ链、ε链、δ链。
Ig分为5类： IgG 、IgA、 IgM 、IgE 、IgD 2. 根据轻链的aa组成（二）可变区与恒定区
L链和H链近N端约 110个aa组成或排列顺 序变化很大，称可变区 (V区，Variable) 。

第4章 免疫球蛋白

第4章 免疫球蛋白

四、免疫球蛋白IgG的水解片段
Fab
抗原结合片段
Fab
Fc （可结晶 片段）
, F(ab) 2
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。
, pFc
第二节 免疫球蛋白的血清型
（一）同种型 指同一种属所有个体间的 Ig分子共有的抗原特异性。因种属而不同 （二）同种异型 指同一种属不同个体间 的Ig分子具有特异性不同的抗原决定簇。 因人而不同 （三）独特型 指不同B细胞所产生的Ig 分子V区具有的抗原特异性标志。
N
轻链(L)
二硫键
铰链区
重链(H)
C
IgA(IgA1、IgA2)
IgM
μ
α
IgE
γ
IgD
ε
IgG
(IgG1~IgG4)
δ
2. 可变区和恒定区
N
3.超变区 (HVR)或称 互补决定区 （CDR）
VH
CH 1
V区
VL CL CH2
C区 C
CH3
4. 铰链区
位于CH1-CH2之间，富含脯氨酸 特点：易伸展 —— 有利于结合Ag， 易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解。 * IgM、IgE无铰链区（CH2）
第四章
一、抗体与免疫球蛋白 二、免疫球蛋白的结构 三、免疫球蛋白的血清型（了解）
四、免疫球蛋白的生物学特性
五、人工制备抗体
抗体与免疫球蛋白
抗原
浆细胞
B
抗体
抗体 （antibody，Ab）
是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产 生的一种糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能 与相应抗原特异性结合，具有免疫功能。
免疫球蛋白 （immunoglobulin,Ig） 具有抗体活性或化学结构与抗体相似 的球蛋白统称为免疫球蛋白。

第四章免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白

一、名词解释1．抗体2．免疫球蛋白3．VH 4．CH 5．Fab段6．绞链区7．独特型8．单克隆抗体9．基因工程抗体l0．Ig同种异型二、填空题1、木瓜蛋白酶将IgG水解为——段和——。

胃蛋白酶将IgG重链间二硫键近端切断，得——段和小分子肽链碎片——。

2、Ig分子与抗原结合的功能区是——和——。

3、IgG、IgA、IgM、IgD、IgE的重链分别用——、——、——、——、——来表示。

4、机体最先产生的Ig是——，血清中含量最多的是——，婴儿从初乳中得到的是——，能通过胎盘的是——，与I型变态反应有关的是——。

5、B细胞膜上有——和——，称为膜表面Ig，是B细胞的抗原受体，肥大细胞膜上具有——Fc受体。

6、IgA有——型和——型两类，SIgA是机体粘膜局部抗感染的主要因素。

SIgA常存在于——、——、——、——、——、——、——、等外分泌液中。

7、IgE由——、——、——、——等处的浆细胞产生。

8、抗体多样性的原因主要有两方面：——和——。

9、人Ig的血清型包括——、——及——。

10、婴儿胃肠道内的局部特异性免疫是由母体的——中的——决定的。

11、Ig的——段与抗原结合，——段决定Ig抗原性。

12、人工制备的抗体类型有——、——、——。

13、Ig分子是由三个连锁的基因——、——、——所编码。

14、具有CH4功能区的免疫球蛋白是——和——。

15、免疫球蛋白的基本结构是由——条相同的重链和——条相同的轻链，以——连接而成。

16、免疫球蛋白轻链可分为——和——两个功能区。

17、IgG绞链区位于——与——之间的区域，其补体(Clq)结合点位于——。

18、IgA在血清中多以——形式存在，而出现在外分泌液中的SIgA则以——形式存在。

19、IgG由于——氨基酸组成和二硫键数目的差异又可分为——个亚类。

20、基因工程抗体主要有——、——、——三种类型。

21、免疫球蛋白的生物学活性有——、——、——、——。

三、最佳选择题．1、人类IgG合成开始于出生后( )A．2～3周B．3个月C．4个月D．6个月E．2岁2、人类IgM的合成开始于( )A．15周胚胎龄B．28周胚龄C．出生后3个月D．出生后2—3周E．出生后3岁3、大多数免疫原给多种动物接种后，首先检出的抗体是( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgE E．IgD4、Ig的V区包括( )A．近N端1／2H链和1／2L链B．N端1／3H链和1／3L链C．近N端l／4H链和1／2L链D．近C端l／4H链和1／2L链E．近C端l／3H和1／2L链5、抗体分子与抗原结合的部分是( )A．Fc段B．Fab C．绞链区D．H链的C区E．L链的C区6、免疫球蛋白中，与分泌片有关的是( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgE E．IgD7、产生抗体的细胞是( )A．嗜碱性粒细胞B．浆细胞C．肥大细胞D．吞噬细胞E．B细胞8、抗体的特异性是由( )A．重链和轻链决定的B．重链易变区决定的C．轻链易变区决定的D．重链和轻链的易变区决定的E．重链和轻链的恒定区决定的9、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10、免疫球蛋白独特型抗原决定簇的位置是( )A．VH／VL B．CH／CL C．VH／CH D．VL／CH E．VH／CL 11、免疫球蛋白的补体结合点位于( )A．CL B．CHl C．CH2 D．CH3 E．CH412、免疫球蛋白的同种型抗原决定簇存在于( )A．C区B．V区C．超变区D．A+B E．以上都不是13、机体粘膜抗感染的主要抗体是( )A．IgG B．SIgA C．IgM D．IgE E．IgD14、异种动物免疫血清是( )A．抗原B．抗体C．即是抗原又是抗体D．不是抗原也不是抗体E．以上都不是15、唾液中主要的抗体是( )A．SIgA B．IgG C．IgM D．IgD E．IgE16、母体IgG通过下述哪个功能区通过胎盘( )A．VH B．CHl C．CH2 D．CH3 E．CH417、天然的血型抗体为( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgD E．IgE18、分泌型IgA可抵抗蛋白酶水解与下述哪种结构有关?( )A．α链氨基酸组成B．二硫键的存在C．J链的存在D．分泌片的存在E．双体结构19、关于IgG，下述哪项是错误的( )A．IgG以单体形式存在，广泛分布于体液中B．IgG的半衰期相对较长C．IgG可通过经典途径激活补体D．IgG4固定补体的能力最强E．IgG参与ADCC效应20、SPA能非特异性与下述哪种Ig的Fc段结合( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgD E．IgE2l、脐血中出现抗风疹病毒的何种Ig，则表示子宫内感染( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgD E．IgE22、中和抗体主要是( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgD E．IgE23、新生儿早期易患呼吸道胃肠道感染的可能原因是( )A．补体成份缺陷B．先天免疫缺陷C．皮肤粘膜的天然屏障差D．SIgA功能尚未成熟E．呼吸道胃肠道发育不良24、凝集作用最强的Ig是( )A．IgG B．IgA C．IgM D．IgD E．IgE25、作为B细胞成熟重要标志的抗原受体成分的Ig是( )A．IgG B．IgM C．IgA D．IgD E．IgE26、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/27、IgM的主要特征是( )A．在生物进化过程中最先出现B．分子量最大C．主要存在血管内D．可通过胎盘E．A+B+C28、IgE的主要特点正确者为( )A．血清中含量极微B．生物进化过程中产生最晚C为亲细胞抗体D．与肥大和嗜碱性细胞有高度亲和力E．以上都对29、抗体在机体内的抗感染作用( )A．在体液中主要靠IgG B．在血管中主要靠IgM C．在粘膜表面主要靠SIgAD．杀游离的微生物E．以上都对30、免疫球蛋白同种异型取决于下列何种部位上几个氨基酸的差异( )A．VL及VH B．VL及CH C．CH及CL D．VH及CL E．VL四、问答题1、抗体与免疫球蛋白的区别与联系。

第四章 免疫球蛋白

第四章 免疫球蛋白

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用电泳法将血清蛋白分为白蛋白α1、α2、β和γ球蛋白等组分，后来证明抗体的活性部分在γ球蛋白部分。

因此，长期以来，抗体也称为丙种球蛋白（gamma globin）。

事实上，抗体的活性除了γ球蛋白外，还存在于α和β球蛋白中。

20世纪40年代早期，Tiselius和Kabat用肺炎球菌多糖免疫兔子，并证实抗体活性与血清丙种球蛋白成分有关。

用肺炎球菌多糖免疫家兔可获得高滴度的免疫血清。

然后加入相应的抗原吸附剂去除抗体，并对血清电泳图谱进行分析，发现丙种球蛋白（γ-g）组分显著降低，证明丙种球蛋白中存在抗体活性。

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：抗体是免疫球蛋白，免疫球蛋白并不是所有的抗体。

例如，骨髓瘤蛋白、巨球蛋白血症和冷球蛋白血症患者血清中的异常免疫球蛋白结构与抗体相似，但没有抗体活性。

免疫球蛋白可分为分泌型（secretedig,sig）和膜型（membraneig,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（I）重链和轻链免疫球蛋白分子是由两条相同的重链（heavychain，h链）和两条相同的轻链（lightchain，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.重链其分子量约为50～75kd，由450～550个氨基酸残基组成。

由于氨基酸的组成和排列不同，免疫球蛋白重链恒定区的抗原性也不同。

因此，免疫球蛋白可分为五类：IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，它们对应的重链是μ链δ链γ链α链和ε链。

医学免疫学第四章 免疫球蛋白

医学免疫学第四章 免疫球蛋白

第二节 免疫球蛋白的异质性
Chapter 2 Heterogeneity of Immunoglobulin
一、免疫球蛋白的类型
IgG
IgG
IgG
IgG
1
2
3
4
第二节 免疫球蛋白的异质性
Chapter 2 Heterogeneity of Immunoglobulin
二、免疫球蛋白的多样性
多样性抗原表位的存在是导致Ig异质性（即具有不同 的抗原特异性）的外源因素，是Ig异质性的物质基础。
一、免疫球蛋白的基本结构
四肽链 二硫键 “Y”
第一节 免疫球蛋白的结构
Chapter 1 Structures of Immunoglobulin
一、免疫球蛋白的基本结构
（一）重链和轻链（Heavy chain and Light chain）
第一节 免疫球蛋白的结构
Chapter 1 Structures of Immunoglobulin
一、免疫球蛋白的基本结构
（三）铰链区（hinge region）
第一节 免疫球蛋白的结构
Chapter 1 Structures of Immunoglobulin
一、免疫球蛋白的基本结构
第一节 免疫球蛋白的结构
Chapter 1 Structures of Immunoglobulin
一、免疫球蛋白的基本结构
第一节 免疫球蛋白的结构
Chapter 1 Structures of Immunoglobulin
一、免疫球蛋白的基本结构
（二）可变区和恒定区（Variable region and Constant region）
第一节 免疫球蛋白的结构

免疫球蛋白

免疫球蛋白

二、单克隆抗体 （monoclonal antibody,McAb或mAb） 由一个B细胞和一个恶性骨髓瘤细胞 融合成的B细胞克隆仅识别一种抗原表位， 故经筛选和克隆化的杂交瘤细胞仅能合 成、分泌单一抗原表位的特异性抗体。
HAT培养基： 次黄嘌呤(Hypoxanthine,H) 氨基蝶呤(Aminopterin ,A) 胸腺嘧啶核苷(Thymidine,T)。
小
结
一、Ig与Ab的概念 二、Ig的结构 三、Ig的异质性 四、各类Ig的特性与功能(Ab) 五、五类免疫球蛋白的特性与功能 六、人工制备抗体
第二节 免疫球蛋白的异质性
免疫球蛋白基本结构相似，但在结构与功能上差别甚 大，也就出现了特异性与类别的不同，即明显的异质性 (heterogenecity)。 一、免疫球蛋白的类型： (一)类(class)：同一种属不同个体，重链C区差异，重链五种， 类别五类； (二)亚类(subclass)：同类免疫球蛋白，重链抗原性及二硫 键数目和位置差异，再分亚类：IgG(1、2、3、4)； IgA(1、 2)； (三)型(type)：同一种属所有个体，轻链C区差异，Ig可分为 κ和λ两型； (四)亚型(subtype)：同一型别Ig，轻链C区差异，如： λ链 190氨基酸为亮氨酸时，称为OZ(+)，为精氨酸时，称为
四、IgD 1.血清含量低:0.2%，功能不详； 2.个体发育的任何时期都可产生； 3.半衰期仅3天； 4.BCR：mIgM--未成熟B细胞， BCR：mIgM、mIgD--成熟 B细胞。
五、IgE 1.血清含量最低:5×10-5mg/ml 2.引起Ⅰ型超敏反应； 3.可能参与抗寄生虫感染。
一、多克隆抗体 第五节 人工制备抗体 （polyclonal antibody,pAb） 天然抗原分子中常含多种不同抗原 特异性的抗原表位，以该抗原物质刺激 机体免疫系统，体内多个B细胞克隆被 刺激，产生的抗体中实际上含有针对多 种不同抗体表位的免疫球蛋白。 克隆（clone）：一个纯的无性细胞繁殖 系。
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重链各恒定区结构域（CH1、CH2、CH3 和 CH4）之间有高 度的同源性，它们又与 CL 同源。因此，结构域又称为同源区， 反映了 Ig 分子在进化起源上的关联
不同链之间的同源区在空间通过疏水作用可进一步折叠成 更为紧密的结构，并具有一定的免疫学功能，称为功能区
功能区
V区 C1 区 C2 区 C3区
IgG 的 4 种亚类
③型
根据各类 Ig 轻链 C 区抗原特异性差异可分为两型：κ 型和 λ 型。 单个 Ig 分子的两条轻链总是同一型的，但同一个体中 κ 型和 λ 型可同时存在
④ 亚型
根据 Ig 的 λ 链 C 区中个别氨基酸残基不同，可将 λ 链分成 4 个亚型 λ链的同种型标志
标志
Oz Kern Mz Mcg
人 Ig 中的聚糖有两种类型
① N-乙酰氨基葡萄糖型：聚糖中的 N-乙酰氨基葡萄糖与肽链 上具有-Asn-X-Ser/Thr-（X 为除 Pro 和 Asp 以外的任何氨基酸 残基）序列的 Asn 残基通过 N-糖苷键连接。又可根据所含单 糖成分和连接方式差异分为简单型和复合型两种 ② N-乙酰氨基半乳糖型：聚糖中的 N-乙酰氨基半乳糖与肽链 上 Ser 或 Thr 通过 O-糖苷键连接
Ig 中所连的聚糖数目、类型以及连接位置随免疫球 蛋白的类别而异
IgG：只含 2~3 条 N-乙酰氨基葡萄糖型的聚糖，其含糖量
最少，仅 3%
IgA1和 IgE：含 4~5 条 N-乙酰氨基半乳糖型的聚糖
IgM：每一条 μ 链上有 5 个糖结合位点，含糖量最高， 可达 13%
六、 Ig 分子的不均一性
氨基酸位置
193 156 147 174 116 118 167
+/–
Lys/Arg Gly/Ser Val/Ala Asn/Lys Asp/Ala Thr/Ser Lys/Thr
⑤ 群和亚群
根据同一类 Ig V 区的同源性可将其分成 3 种群，即 VH、V κ 和 Vλ
通过 Ig 各群的 V 区氨基酸组成和序列比较，发现从 N 端起前 20 个氨基酸的序列变异较大，而其他位置上的氨基酸序列相对稳定。 因此又可将群分为亚群
IgG1 (kappa)
IgM (kappa)
①类 根据重链 C 区的氨基酸组成及抗原性差异将重链分 成 5 种类别，即 γ、α、μ、δ 和 ε，分别为 IgG、 IgA、 IgM、IgD 和 IgE 的重链 ② 亚类 根据重链和轻链之间二硫键连接位置差异和重链之 间二硫键数目不同可将同一类 Ig 分子分成几种不同 的亚类。如人 IgG 有 4 种亚类： IgG1、 IgG2、 IgG3 和 IgG4； IgA 有 2 种亚类： IgA1 和 IgA2
VH：VHⅠ、VHⅡ和 VHⅢ 3 种亚群
V κ： V κ Ⅰ、 V κ Ⅱ和 V κ Ⅲ 3 种亚群
V λ： V λⅠ、 V λⅡ、 V λⅢ、 V λⅣ 和 V λⅤ 5 种亚群
2. 同种异型 ( allotype)
同种异型是指同种不同个体之间的 Ig 分子具有的抗原特异性。其 异型标志位于重链或 κ 链 C 区，不同个体之间仅 一个或几个氨 基酸残基不同 人类 Ig 的几种异型标志表达在 IgG 的 Gm、 IgA 的 Am 和 κ 链 的 Km
Ig 分子上被掩盖的功能区暴露出来，导致一系列的
生物学效应
一、与抗原特异性结合
取决于 Ig 结合部位与抗原决定簇之间在空间结构上的 高度互补
抗原结合部位是由重链和轻链的各超变区组成，这些 超变区的氨基酸残基大多存在于 Ig 分子表面，由于超 变区中的氨基酸残基变化频繁，形成形状或大小各异、 由多个氨基酸残基组成的穴槽，以适应各种相应的抗 原决定簇互补嵌入，这就是 Ig 与相应抗原特异性结合 的分子基础
核酸蛋白质化学
生命科学技术学院
第四章 免疫球蛋白
免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）是机体受抗 原刺激后，由淋巴细胞特别是浆细胞合成的一 类具有抗体活性的球蛋白。主要分布于体内血 清或外分泌液中。人有 5 类，分别以 IgG、 IgA、 IgM、 IgD 和 IgE 表示
第一节 免疫球蛋白的结构概况
Km 的异型标志 异型标志 Km ( 1 ) Km ( 1, 2 ) Km ( 3 ) 第 152 位氨基酸 Val Ala Ala 第 191 位氨基酸 Leu Leu Val
同种异型
IgG1 (kappa)
Person 1
IgG1 (kappa) Person 2
3. 独特型 ( idiotype)
二、Fc 区的空间结构
有 4 个结构域， 每个结构域也由 两层 β heet 组成 有糖链结合部 位 各肽段间由氢 键维系
三、抗原结合部位构造
VH 与 VL 中氨基酸序列变化有一定规律性。轻链有 3 个特殊易变部位，在第 30 位、第 50 位和第 100 位氨 基酸残基附近；重链有 4 个特殊易变部位，在第 30、 50、80 和第100 位氨基酸残基附近。这些部位称为超 变区或互补决定区（complementarity-determing region, CDR），分别以 L1、L2、L3、H1、H2、H3 和 H4 表 示。这些超变区直接参与了抗原结合部位组成
遗传标志：受遗传控制而使 Ig 分子上抗原决定簇中氨 基酸组成和序列产生的不同，可分为： 1. 同种型
2. 同种异型 3. 独特型
1. 同种型 ( isotype)
同种型是指同一物种所有个体均具有的 Ig 分子的抗原 特异性。根据重链和轻链 V 区和 C 区的结构变化，可 将重链和轻链分成类、亚类、型、亚型、群和亚群等 各种不同的分子变异体 同 种 型
独特型是指每一个 Ig 分子 V 区中多个抗原决定簇的总和，其 单一的决定簇称为独特型抗原决定簇 独特型不仅有别于同种间其他个体受同一抗原刺激所产生的 Ig，并且还和自身具有其他抗原结合专一性的 Ig 分子不同
IgG1 (kappa) Person 1 anti-A
IgG1 (kappa) Person 2 anti-B
胃蛋白酶水解产物
F(ab’)2：由二硫键将 2 个 Fab 部分连接在一起，能 与二价抗原结合。若将二硫键还原，则分裂为 2 个 Fab’ 碎片，也具有结合抗原的活性 pFc’：无生物活性
五、 Ig 中糖的结合
Ig 是糖蛋白，绝大部分的糖是以聚糖的形式结合于 重链的 C 区内。聚糖一般由甘露糖（Man）、半乳糖 （Gal）、N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）、 N-乙酰 氨基半乳糖（GalNAc）和唾液酸（S.A.）组成，此 外还存在少量岩藻糖（Fuc）

不同类别的 Ig 有各自独特的铰链区
2. 酶ragment of antigen binding）：2 个，能与 单价抗原结合，含有完 整的轻链和重链 VH、 CH1
Fc 碎片（fragment of crystalline）：可以结晶，含有 重链 CH2、CH3 （或再加上 CH4）
四、铰链区和 Ig 分子酶解碎片
1. 铰链区
在 Ig 重链 CH1 和 CH2 之间，富含 Cys 和 Pro

重链的链间二硫键大多集中在此区域内
由于 Pro 的存在，很难形成 α helix 和 β sheet，因此易于弯 曲，可自由伸展，有相当的柔性，与酶接触易水解，是酶解的 敏感部位
成
分
功
能
V H/ V L CL/ CH1 CH2/ CH2 CH3/ CH3
与相应抗原的决定簇发生特异性结合 与补体中 C4b 结合 激活补体 C1q 和控制体内 Ig 代谢降解速率 具有亲细胞性，与细胞表面 Fc 受体结合
免疫球蛋白结构域
免 疫 球 蛋 白 功 能 域
三、轻链和重链
1. 轻链 由 213 或 214 个氨基酸残基组成，分子量为 22,000。 每条轻链含有 2 个结构域，即 VL（ 1~109 位氨基酸残 基）和 CL（110 ~214位氨基酸残基） 2. 重链 由 446 个氨基酸残基组成，分子量为77,000~80,000， 每条重链含有 4~5 个结构域，以 VH（1~120 位氨基酸 残基）、 CH1、CH2、CH3 和 CH4 表示
第二节 免疫球蛋白的空间结构
一、Fab 区空间结构 二、Fc 区的空间结构 三、抗原结合部位构造
一、 Fab 区空间结构
含有四个结构域，即两个 V 区 轻链单体的三级结构 （VH， VL ）、两个 C 区（CH1， CL ） V domai
CLdomain n
L
每一个结构域都由两层 β heet 组成， 每层中含有 3 段或 4 段走向相反的 多肽链。层与层之间由二硫键相连
Ig 分子的四链结构单位
Disulfide bond
Carbohydrate
CL
VL
CH1
Hinge Region
CH2
CH3
VH
二、结构域和功能域
根据 Ig 分子中轻链和重链一级结构的氨基酸序列差异，可 分为可变区（variable region, V 区）和恒定区（constant region, C 区）。V 区中的氨基酸序列高度变异，而 C 区中的氨基酸 基本恒定
人 IgG1(New)Fab的抗原结合部位
第三节 免疫球蛋白的功能
免疫球蛋白的功能与其分子结构密切相关。Ig 具有 双重功能： 识别抗原并与抗原发生特异性结合
效应功能，即激活补体 C1q 和亲细胞性
因此， Ig 分子像一个 “转换器”，当它和抗原结合
后能
激发Ig分子构象发生变化，铰链区部分发生转动，使
第二节 免疫球蛋白的空间结构
第三节 免疫球蛋白的功能 第四节 免疫球蛋白的基因 第五节 免疫球蛋白与疾病
第一节 免疫球蛋白的结构概况