病原生物与免疫学：抗体与免疫球蛋白PPT教学课件.pptx

第四章抗体与免疫球蛋白

学习目标1.掌握抗体与免疫球蛋白的概念及两者的关系、抗体的生物学作用及各类免疫球蛋白的主要生物学特性和功能。2.熟悉免疫球蛋白的基本结构、功能区和水解片段。3.了解多克隆抗体与单克隆抗体的概念和作用。

第一节抗体与免疫球蛋白概述

一、抗体与免疫球蛋白的概念抗体是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合的球蛋白。抗体主要存在于血液和组织液内,还可存在于其他体液,如呼吸道黏液、小肠黏液、唾液及乳汁中。抗体具有多种生物学功能,是介导体液免疫的重要效应分子。抗体能与相应的抗原(如病原体、毒素)特异性结合,发挥抗感染作用,也可在其他免疫分子和细胞的参与下产生免疫效应。第一节抗体与免疫球蛋白概述(一)抗体的概念

(二)免疫球蛋白的概念免疫球蛋白是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。免疫球蛋白在血清中主要以γ球蛋白的形式存在,可分为分泌型免疫球蛋白(secretoryIg,SIg)和膜免疫球蛋白(membraneIg,mIg)两种。前者主要存在于血液和组织液中,具有抗体的各种功能;后者则作为抗原识别受体表达于B细胞膜的表面。

二、抗体与免疫球蛋白的关系免疫球蛋白抗体抗体都是免疫球蛋白,而免疫球蛋白并不一定都是抗体。例如,多发性骨髓瘤患者血清中的骨髓瘤蛋白,其化学结构与抗体相似但无抗体活性,没有免疫功能。又如,膜表面免疫球蛋白,其化学结构与抗体相似,也能与相应的抗原特异性结合,但它不是由抗原刺激B细胞产生的,因此不能被称为抗体。由此可见,抗体是生物学功能上的概念,而免疫球蛋白是结构和化学本质的名称。

第二节免疫球蛋白的结构

一、免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构(Ig单体)是由两条相同的长链和两条相同的短链通过链间二硫键连接组成的一个四肽链分子。以IgG为例,免疫球蛋白的基本结构及功能区组成如图4-1所示。第二节免疫球蛋白的结构

(一)重链和轻链1.重链（H链）：免疫球蛋白的两条长链，每条分子量在50~75kD之间。由450~550个氨基酸残基组成，链间通过二硫键连接。结合有不同量的糖，属于糖蛋白。根据结构和抗原性，分为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE五类，对应的重链为μ链、γ链、α链、δ链和ε链。2.轻链（L链）：免疫球蛋白的两条短链，每条分子量约为25kD。由214个氨基酸残基组成，通过二硫键与H链的N端连接。根据结构和抗原性，分为κ和λ两型。一个免疫球蛋白分子上的两条L链型别相同。人类血清中κ型与λ型免疫球蛋白之比约为2∶1。

(二)可变区与恒定区免疫球蛋白（Ig）的H链近N端和L链近N端包含可变区（V区），由约110个氨基酸残基组成，这些残基的组成和排列顺序多变，负责识别和结合特定的抗原。恒定区（C区）则位于羧基端（C端），其氨基酸残基组成和排列顺序相对稳定，不直接参与抗原结合，但参与免疫球蛋白的效应功能，如激活补体等。(三)超变区与骨架区在V区内部，存在更易发生变化的特定区段，称为超变区，这些区域负责形成与抗原结合的精确结构。超变区之外的部分，称为骨架区，其氨基酸组成和排列顺序相对稳定，为超变区提供支撑和稳定作用。

(四)铰链区铰链区位于免疫球蛋白H链的CH1与CH2之间，富含脯氨酸，具有易伸展弯曲的特性。铰链区允许免疫球蛋白构型的变化，使其能够结合不同距离的抗原表位，或同时与两个抗原分子结合。此外，铰链区还有利于暴露补体C1q结合点，从而激活补体系统。IgG、IgA和IgD类型的免疫球蛋白含有铰链区，而IgM和IgE则不含有。铰链区对木瓜蛋白酶和胃蛋白酶敏感，经酶水解后，免疫球蛋白可从该区断裂为不同片段。

二、免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白（Ig）的H链和L链通过链内二硫键连接，形成多个具有不同生物学功能的球状结构域，这些结构域被称为免疫球蛋白的功能区。IgG、IgA和IgD的H链包含VH、CH1、CH2和CH3四个功能区，而IgM和IgE的H链则多一个CH4功能区，共计五个。L链则包含VL和CL两个功能区。这些功能区赋予了免疫球蛋白多样化的生物学功能，如抗原识别和结合、激活补体等。

1.VH和VL能特异性结合抗原,其中超变区是与抗原表位互补结合的部位。2.CH和CL具有免疫球蛋白同种异型遗传标志。3.IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点,可参与补体经典途径的激活。4.IgG的CH2可介导IgG通过胎盘。5.IgG、单体IgA的CH3和IgE的CH2、CH3能与多种免疫细胞表面相应受体(FcR)结合,并由此介导免疫细胞产生不同的生物学效应。

免疫球蛋白的功能区

三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶可以水解IgG（一种重要的免疫球蛋白），将其在铰链区的链间二硫键近N端处断裂，产生三个片段：两个相同的抗原结合片段（