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抗 体
Antibody , Ab
免疫球蛋白的结构
免疫球蛋白的抗原特异性
抗体的功能
免疫球蛋白的基因
各类免疫球蛋白的特点和功能
单克隆抗体和基因工程抗体
• 1890年,德国的Bering和日
本的北里发现了白喉抗毒素，
并创建了血清疗法.
抗体（antibody，Ab）
是机体免疫系统在抗原的
刺激下, B细胞分化成浆细胞,
由浆细胞分泌的能与相应抗
原特异性结合的球蛋白.
免疫球蛋白
（immunoglobulin，Ig）
具有抗体活性及化学结构
与抗体相似的球蛋白.
Ig 和Ab的区别
Ig
体液、B细胞（mIg）
化学结构
大
Ab
体液
生物学功能
小
由于抗体存在于体液
中，因此由B细胞介导
的免疫称体液免疫。
一、免疫球蛋白的结构
• （一）基本结构
• （二）功能区
• （三）水解片断
• （四）其它成分
(一)Ig 的IgD
基本结 构
H链
L链
恒定区(C)
绞链区
2 条重链 (heavy chain): H链
2条轻链 (light chain): L链
可变区(variable region): V区
恒定区(constant region): C区
超变区:互补决定区(complementry
determining region,CDR区)
(二) Ig的功能区
轻链: 2个, 重链: 4或5个
功能: VH+VL : 抗原的结合部位
CH2+CH3: 通过胎盘
激活补体
CH3+CH4: 结合细胞
*免疫调理(M )
*ADCC(NK)
*I型超敏反应(肥大细胞)
(三) 水解片段
胃蛋白酶
(pepsin)
F(ab’)2 + pFc’
木瓜蛋白酶 2Fab
(papain)
+
Fc
(四) 其它成分
二、免疫球蛋白的抗原
特异性
• (一) 同种型(isotype)
• (二) 同种异型(allotype)
• (三) 独特性(idiotype,Id)
WHAT ARE THE DIFFERENCES
BETWEEN ISOTYPE, ALLOTYPE, and IDIOTYPE?
ISOTYPE: The different Ig classes
Differences between IgH chains:
e.g. gamma (IgG) vs. mu (IgM) vs. alpha (IgA), etc.
Fig. 4.24, Section 4.21
ALLOTYPE: Ig differences between individuals
Minor sequence variations among heavy chain constant
regions; alleles of the same IgH gene (differences between
individuals of the same species).
Fig. 4.24, Section 4.21
IDIOTYPE: differences between individual antibodies
Idiotypic differences (idiotypes): differences between
individual antibody molecules; differences due to
different VH and VL genes used in making an antibody
Fig. 4.24, Section 4.21
同种型
(isotype)
同种异型
(allotype)
独特型
(idiotype)
(一) 同种型
同一种属每个个体都具
有的免疫球蛋白的抗原特异
性.其抗原决定簇主要存在于
Ig C 区.
根据IgC区肽段和氨基酸的不同
将Ig分成类、亚类、 型、亚型.
五类: IgG, IgM, IgA, IgD ,IgE
(



)
亚类: IgG1 IgG2 IgG3 IgG4
IgA1 IgA 2
型: Kappa(), lambda ()
抗体（免疫球蛋白）的
种类
• IgG, IgM, IgA, IgD ,IgE
同种型的意义:
临床实验：马抗毒素血清用于
人体治疗时已发生过敏反应。
免疫学检测：羊抗鼠IgG与鼠
IgG结合。
(二)同种异型
• 概念: Ig C区一个或数个氨基
酸的差异
• Gm因子、Am因子和Km因子
• 意义: 遗传标记
(三) 独特型 (Id)
• 概念:由Ig V区决定的型别
• 意义:免疫调节
三、抗体的功能
• 特异性结合抗原
• 激活补体
• 结合细胞(免疫调理、ADCC、
I型超敏反应）
• 通过胎盘和粘膜
• 结合SPA
四、免疫球蛋白的基因
(一) 免疫球蛋白的基因库:
Ig基因库
H


V
95
100
30
D
27
-
J
6
5
4
C
9
1
4
(二) 抗体多样性的原因:
多基因及基因重排
V基因重组
15390
500
轻链()的基因重组
轻链() 的基因重组
重链的基因重组
五、各类免疫球蛋白的
特点和功能
IgG
IgG1, IgG2 and IgG4
IgG3
IgG特点和功能
•
•
•
•
血清中含量最高
半衰期最长
通过胎盘
抗菌抗病毒抗毒
素的主要抗体
激活补体
结合Fc受体
免疫调理
ADCC
IgM
J Chain
Tail
Piece
血液
B细胞表面
IgM特点和功能
分子量最大
五聚体
最早合成
半衰期短
激活补体
免疫调理
分布血液中:防止菌血
IgA
分泌型(双聚体)和血清型(单体)
分布于唾液乳液消化道呼吸道粘膜
粘膜抗感染
聚合的IgA激活补体的替代途径
IgE
特点:
血清中含量最少
诱导I型超敏反应
抗寄生虫感染
CH4
IgD
特点:
–B细胞抗原识别
–成熟B细胞的标志
Maternal antibodies and
antibody production in
newborns
单克隆抗体和基因工程抗体
• 多克隆抗体(polyclonal
antibody,PcAb)
• 单克隆抗体(monoclonal
antibody,McAb)
• 基因工程抗体
多克隆抗体(PcAb)
• 免疫动物血清中针对多个抗
原决定簇的的抗体的混合物.
单克隆抗体
McAb or mAb
• 由一个B细胞克隆产生的针
对一种抗原决定簇的纯抗体
1984年Kohler 和Milstein因建立
了单克隆抗体的生产技术获诺贝
尔医学奖。
抗原
骨髓瘤细胞
淋巴细胞
3
2
4
1
HAT培养基
B细胞
1
2
3
4
1
3
Ab1 Ab2 Ab3 Ab4
4
杂交瘤
2
抗血清
Ab1 Ab2 Ab3
多克隆抗体
单克隆抗体
Ab4
单克隆抗体
来源
效价
特异性
敏感性
B细胞杂交瘤
多克隆抗体
抗血清
高
低
高
低
高
低
单克隆抗体的应用
• 临床疾病的诊断、预防及肿瘤的治疗
• 细胞发生分化及功能的解析
• 抗原的精制
基因工程抗体
• 通过基因工程的方法制备
的抗体
基因工程抗体
•
•
•
•
人鼠嵌合型抗体
改型抗体
单链抗体
Fab片段
人鼠嵌合抗体
改型抗体
VH VL
单链抗体
VH
VL
CH
CL
Fab
Figure 9-11
QUESTION: 免疫系统如何处理
自然界中无数的抗原？
IMMUNE SYSTEM: 预存抗体库
REPERTOIRE
抗体库
>100亿
CREATING THE NAÏVE ANTIBODY REPERTOIRE:
CREATING DIVERSITY IN BCR (Page 1)
---------------------------------------------------------------------------------Sources of diversity:
V
D
J
Different
VH’s, DH’s, JH’s
IgH 95
27
6
VL’s, JL’s
Igκ
100 --5
Igλ
30
--4
Variations in junctions* Chain Junctions Incr. diversity
- Imprecise recombination IgH
2
100
- N-region diversity
IgL
1
10
Various combinations of IgH and IgL chains
--------------------------------------------------------------------------------* 10 fold incr. diversity with each junction
CREATING THE NAÏVE ANTIBODY REPERTOIRE:
CREATING DIVERSITY IN BCR (Page 2)
-----------------------------------------------------------------------Sources of diversity:
Combinatorial diversity
V
D
J
Combinations
IgH 95 x 27 x 6
=
15390
Igκ
100 x --- x 5
=
500
Igλ
30 x --- x 4
=
120
Junctional
Combinations (x) diversity
Product
IgH
15390
x
100 =
1539000
Igκ
500
x
10
=
5,000
Igλ
120
x
10
=
1,200
-------------------------------------------------------------------------
CREATING THE NAÏVE ANTIBODY REPERTOIRE:
CREATING DIVERSITY IN BCR (Page 3)
--------------------------------------------------------------------------------Combinatorial & Junctional
diversity
IgH
1539,000
Igκ
5,000
Igλ
1,200
[IgH (x) Igκ ]
+ [ IgH (x) Igλ ]
[ 1539x 103 x 5x 103 ] + [ 1539x 103 x 1.2 x 103 ]
7.695 x 1010
+ 1.8468 x 109 = 78.7968 x 109
----------------------------------------------------------------------------------
总抗体库 = 初始 + 获得性
Antigen
Naïve Antibody
Repertoire
Adaptive Antibody
Repertoire
B cell life cycle
Naïve B cell
days - weeks
apoptosis
Ag
IgM
5 days
apoptosis
paracortex
medulla
months
bone marrow
IgG
germinal
center
isotype switching
memory
B cell