第4章 免疫球蛋白基因分析
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第四章 免疫球蛋白剖析
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
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。
(人卫5版医学免疫学)第四章免疫球蛋白课件
1
合成和装配过程
2
免疫球蛋白的合成包括重链和轻链的合成、
抗原结合部位的形成和共价连接的装配过
程。
3
基因的表达调控
免疫球蛋白的合成受基因的调控，包括转 录和转译调控机制。
分泌途径
免疫球蛋白通过内质网和高尔基体系统以 及分泌囊泡等途径进行分泌和运输。
免疫球蛋白在免疫中的作用
免疫球蛋白在免疫应答中发挥重要的作用。
1 中和病原体
免疫球蛋白可以与病原体结合并中和其活性，阻止其侵入和感染宿主细胞。
2 调节免疫应答
免疫球蛋白参与调节T细胞和B细胞的活性，调节免疫应答的幅度和方向。
(人卫5版医学免疫学)第 四章免疫球蛋白课件
本课件将介绍免疫球蛋白的结构、功能、合成和分泌以及其在免疫中的作用。
免疫球蛋白概述
免疫球蛋白是一类抗体蛋白，具有多种重要的生理功能。
定义和特点
免疫球蛋白是一类由免疫系统合成的蛋白质， 具有抗原结合和免疫应答调节功能。
分类和功能
免疫球蛋白可分为不同的亚类，每个亚类在免 疫应答中发挥特定的功能，如中和病原体和调 节免疫应答。
结构与组成
免疫球蛋白具有特定的结构和组成，决定了其功能和相互作用。
基本结构
免疫球蛋白由重链和轻链组成，形成Y型结构，其中 嵌入有抗原结合部位。
亚及特点
不同的免疫球蛋白亚类具有不同的特点和功能，如 IgG、IgM、IgA、IgE和IgD。
免疫球蛋白的合成和分泌
免疫球蛋白的合成和分泌涉及多个复杂的过程。
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
第4章 免疫球蛋白基因
C,C
VDJ-C3→→IgG3
•仅C区转换 •抗原特异性不变
IgM→其他类别或亚类Ig的现象,称为类别转换
免疫球蛋白基因的重排
轻链（K）基因重排
免疫球蛋白基因，是在B细胞发育到小前B细胞时才开始发生 重排，使分布在胚系DKA上不同区域的V、J和C基因片段中 的基因重排组合在一起，成为一个成熟的Ig基因，进而转录翻 译为成熟的轻链。 K基因可以通过Vk区基因片段缺失、倒位的方式随机与一 个相隔一定距离的任何一个Jk基因片段相连接； 重排后的Vk Jk片段再与Ck连接形成完整K链DNA，其中还 有少数内含子，转录后通过拼接除去； 经加工修饰，在RNA前体的5’和3 ’端分别加上帽结构和 PolyA 尾，成为成熟的K链mRNA； mRNA从细胞核转移到细胞质中，翻译为K肽链。
• Td和Ti抗原的免疫应答 • 蛋白质抗原在T细胞缺乏时不诱导抗体产生， 故称为胸腺依赖抗原（Td抗原）。 • Td抗原激活B细胞，除必须有抗原作为第一 信号外，还需Th细胞及其分泌的细胞因子作 为第二信号。 • 一些非蛋白抗原如多糖、脂类、核酸等诱导 的抗体反应无需Th细胞，因此也称非依赖性 抗原(Ti)。 • Ti抗原能诱导初次免疫应答，而无记忆细胞 产生，因而也无重链转换和亲和力成熟的再 次免疫应答。
在下，抗原与抗体结合
出现可见的絮状沉淀。
絮状沉淀试验
絮 状 沉 淀 示 意 图
Ag
各管抗原倍比稀释
加入抗血清
1:2
1:4 1:8 1:16 1:32 1:64 1:128
K链基因结构
胚系DNA的λ链由Vλ、 Jλ和Cλ三类基因组成； 小鼠的λ链基因只有Vλl和Vλ2两个V基因，两个L基因即Ll，L2 在V基因的上游； J基因片段有4个基因，C基因片段也有4个基因，但其中Jλ4和 Cλ4为无效基因，其余基因成簇排列； Vλ基因编码λ链的V区，J区基因编码λ链的V区。Cλ基因编码λ 链全部C区。
VDJ-C3→→IgG3
•仅C区转换 •抗原特异性不变
IgM→其他类别或亚类Ig的现象,称为类别转换
免疫球蛋白基因的重排
轻链（K）基因重排
免疫球蛋白基因，是在B细胞发育到小前B细胞时才开始发生 重排，使分布在胚系DKA上不同区域的V、J和C基因片段中 的基因重排组合在一起，成为一个成熟的Ig基因，进而转录翻 译为成熟的轻链。 K基因可以通过Vk区基因片段缺失、倒位的方式随机与一 个相隔一定距离的任何一个Jk基因片段相连接； 重排后的Vk Jk片段再与Ck连接形成完整K链DNA，其中还 有少数内含子，转录后通过拼接除去； 经加工修饰，在RNA前体的5’和3 ’端分别加上帽结构和 PolyA 尾，成为成熟的K链mRNA； mRNA从细胞核转移到细胞质中，翻译为K肽链。
• Td和Ti抗原的免疫应答 • 蛋白质抗原在T细胞缺乏时不诱导抗体产生， 故称为胸腺依赖抗原（Td抗原）。 • Td抗原激活B细胞，除必须有抗原作为第一 信号外，还需Th细胞及其分泌的细胞因子作 为第二信号。 • 一些非蛋白抗原如多糖、脂类、核酸等诱导 的抗体反应无需Th细胞，因此也称非依赖性 抗原(Ti)。 • Ti抗原能诱导初次免疫应答，而无记忆细胞 产生，因而也无重链转换和亲和力成熟的再 次免疫应答。
在下，抗原与抗体结合
出现可见的絮状沉淀。
絮状沉淀试验
絮 状 沉 淀 示 意 图
Ag
各管抗原倍比稀释
加入抗血清
1:2
1:4 1:8 1:16 1:32 1:64 1:128
K链基因结构
胚系DNA的λ链由Vλ、 Jλ和Cλ三类基因组成； 小鼠的λ链基因只有Vλl和Vλ2两个V基因，两个L基因即Ll，L2 在V基因的上游； J基因片段有4个基因，C基因片段也有4个基因，但其中Jλ4和 Cλ4为无效基因，其余基因成簇排列； Vλ基因编码λ链的V区，J区基因编码λ链的V区。Cλ基因编码λ 链全部C区。
第3讲 免疫球蛋白(第4章)
③ 血清中 检出IgM，提示新近发生 感染，用于感染的早期诊断 ④人类ABO血型天然抗体为IgM ⑤B细胞抗原识别受体(BCR)部分为 IgM(mIgM)。
IgA
(1) 分子组成与分布
① 血清型IgA：为单体分子
② 分泌型IgA
(2) 分泌型IgA的免疫效应作用 ① 黏膜局部抗感染作用 ② 自然被动免疫作用，即婴儿从母乳中获得sIgA
4、单克隆体抗体在医学中的应用
⊕诊断各类病原体
⊕肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原的检测
⊕检测淋巴细胞的表面标志 ⊕“生物导弹”
(三)基因工程抗体 (genetic engineer antibody）
在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰， 导入受体细胞表达的抗体。
人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody) 改型抗体(reshaped humanized antibody) 小分子抗体:Fab片段 Fc片段 Fv片段 双特异性抗体(bispecific antibody) Ig-融合蛋白，抗体导向酶等
据其免疫原性不同分为、两个 型。 ① 1个Ig分子两条轻链的型别总是 相同的。 ② 同一个体内可存在分别带有、 或链的Ab分子 。
(二) Ig肽链的分区
1. 可变区(V区)
variable region
N端
2. 恒定区(C区)
constant region
C端
可变区(V区)
N-末端 1/2L+1/4(1/5)H
ADCC----靶细胞 + IgG Fc + 效应细胞表面IgG Fc受体 -----促杀伤靶细胞
IgG
(1) 一般特性
① 单体Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 )
IgA
(1) 分子组成与分布
① 血清型IgA：为单体分子
② 分泌型IgA
(2) 分泌型IgA的免疫效应作用 ① 黏膜局部抗感染作用 ② 自然被动免疫作用，即婴儿从母乳中获得sIgA
4、单克隆体抗体在医学中的应用
⊕诊断各类病原体
⊕肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原的检测
⊕检测淋巴细胞的表面标志 ⊕“生物导弹”
(三)基因工程抗体 (genetic engineer antibody）
在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰， 导入受体细胞表达的抗体。
人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody) 改型抗体(reshaped humanized antibody) 小分子抗体:Fab片段 Fc片段 Fv片段 双特异性抗体(bispecific antibody) Ig-融合蛋白，抗体导向酶等
据其免疫原性不同分为、两个 型。 ① 1个Ig分子两条轻链的型别总是 相同的。 ② 同一个体内可存在分别带有、 或链的Ab分子 。
(二) Ig肽链的分区
1. 可变区(V区)
variable region
N端
2. 恒定区(C区)
constant region
C端
可变区(V区)
N-末端 1/2L+1/4(1/5)H
ADCC----靶细胞 + IgG Fc + 效应细胞表面IgG Fc受体 -----促杀伤靶细胞
IgG
(1) 一般特性
① 单体Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 )
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
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。
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4章 免疫球蛋白1
• J链
一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。
能将Ig单体连接为二聚体或多聚体，并与抗体 的体内运转有关
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的其他成分
• 分泌片
由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结
合到二聚体上，形成分泌型IgA(SIgA),然后被分 泌到黏膜表面。能抵抗蛋白水解酶消化。
第四章 免疫球蛋白
姚韵靓
QQ/微信:1879397 Phone:665058 E-mail:Yaoyunliang1984@ 新浪微博：@Yulion_乱激棍 @免疫学资讯
免疫球蛋白
• 内容提要
概述
免疫球蛋白的结构
抗体的异质性
五类免疫球蛋白的生物学特性
免疫球蛋白基因及抗体的多样性
用抗原免疫动物后得到的动物血清(抗血清)，是
由体内分别针对抗原物质上的多个抗原决定簇的
免疫球蛋白的异质性
• 血清型
同种异型(allotype)
在同一种属中不同个体中所产生的同一类型Ig,由于 重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标
志）不同而表现的抗原性差异。
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的异质性
• 血清型
独特型(idotype, Id)
同一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有 的抗原特异性标志，由Ig高变区特有的氨基酸序列
和构型所决定。可变区=抗原结合部位=独特型抗原 决定簇
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的功能
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的功能
• V区的功能
识别和特异性结合抗原 Ab +Ag发挥免疫效应
B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受
一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。
能将Ig单体连接为二聚体或多聚体，并与抗体 的体内运转有关
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的其他成分
• 分泌片
由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结
合到二聚体上，形成分泌型IgA(SIgA),然后被分 泌到黏膜表面。能抵抗蛋白水解酶消化。
第四章 免疫球蛋白
姚韵靓
QQ/微信:1879397 Phone:665058 E-mail:Yaoyunliang1984@ 新浪微博：@Yulion_乱激棍 @免疫学资讯
免疫球蛋白
• 内容提要
概述
免疫球蛋白的结构
抗体的异质性
五类免疫球蛋白的生物学特性
免疫球蛋白基因及抗体的多样性
用抗原免疫动物后得到的动物血清(抗血清)，是
由体内分别针对抗原物质上的多个抗原决定簇的
免疫球蛋白的异质性
• 血清型
同种异型(allotype)
在同一种属中不同个体中所产生的同一类型Ig,由于 重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标
志）不同而表现的抗原性差异。
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的异质性
• 血清型
独特型(idotype, Id)
同一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有 的抗原特异性标志，由Ig高变区特有的氨基酸序列
和构型所决定。可变区=抗原结合部位=独特型抗原 决定簇
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免疫球蛋白的功能
湖州师范学院医学院微生物与免疫教研室
免疫球蛋白的功能
• V区的功能
识别和特异性结合抗原 Ab +Ag发挥免疫效应
B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受
第四章__蛋白质与免疫
有助于感染性疾病的早期诊断
天然的血型抗体 单体IgM是细胞膜表面免疫球蛋白(mIgM)
六大免疫器官
骨髓：能生成红血球和白血球。 胸腺：免疫细胞的训练基地。 扁桃体：是上呼吸道的卫士。 脾脏：储存血液、过滤血液、生成造血干细 胞，激活B细胞产生大量抗体。 淋巴：有淋巴结、淋巴管、淋巴液组成。能 净化血液和淋巴液。 盲肠：有大量T细胞和B细胞，防止下腹部的 疾病。能通知免疫系统敌人在那里（情报员 的作用）。
Progression of Smallpox
天花病毒 (Pox virus)
Day 3
Day 5
Day 7
天花疫苗的发明
据文献追记最早在唐朝我国民间已利用人痘苗来防 治；11世纪(宋真宗时)宰相王旦就曾接请人给儿子王素 种过人痘. 到16世纪初(明隆庆时)，我国医生已广泛用 天花的干痂(人痘)作为免疫原,成功预防了天花，但其术 仍为医家秘传．清康熙时(1662-1722)，医家朱纯嘏公 开了种痘术(<<痘疹定论>>1713)，其后有关技术才广为 人知，传播于天下，并很快传入欧洲，启发后人发明了 牛痘。
CH2～CH3(IgG) --- 结合并通过胎盘；
CH3(IgG)
CH4(IgE)
-----
FcγR结合部位；
FcεR结合部位。
3. 2. 3. 水解片段
木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen- binding,抗原结 合片段) Fc段（fragment crystalizable,可结晶片段） 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab′)2 pFc ′ 意义：阐明Ig分子生物学作用； 构建基因工程抗体。
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
第四章 免疫球蛋白
d. 婴儿自然被动免疫
4. IgD （功能不清）
a. 单体 b. 铰链区长,易酶解 c. 半寿期短, 3天
d. 不能通过胎盘，也不能激活补体； e. B细胞发育成熟膜标志B细胞不成熟 时只表达SmIgM，成熟后则表达S mIgM和SmIgD
5. IgE （参与I型超敏反应）
•
主要由呼吸道和消化道粘膜浆细胞产生, 肥大细胞及嗜碱性粒细胞具有高度亲和 性（含高亲和性受体Fcε R ），参与I型 超敏反应
② CH和CL上有部分同种异型的遗传标志； ③ IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启 动补体活化经典途径； ④ IgG可通过胎盘；
⑤ IgG的CH3可结合细胞表面的FcR，IgE的CH2和CH3
可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE Fc受体结合。
第三节 免疫球蛋白的功能
一、V区功能（ VH、VL）
第四章 免疫球蛋白
Immunoglobulin, Ig
抗毒素的发现
1890年，德国Koch实验室 Behring和Kitasato：白喉杆菌 外毒素免疫的动物血清中有一 种能中和外毒素的物质，当时 称为抗毒素，即现在的抗体。 1891年Behring用抗白喉外毒 素的免疫血清治疗白喉患者获 得成功。 1901年获第一届诺贝尔医学奖
特异性
敏感性 均一性
缺点：有人抗鼠反应
基因工程抗体 (genetic engineering antibody)
目的：保留抗体的抗原结合能力、降低生产成本、易于大规模
生产、减小鼠源性成份。
基本原理：借助基因工程手段，将编码Ab的基因重组到真核 或原核表达载体上并进行表达。
三个方面：
1 改造鼠源单抗，尽量减少鼠源成分； 2 建立B细胞抗体库； 3 人源化抗体研究，以人Ig基因组取代小鼠的基因组成分，建 立人源抗体的小鼠。
4. IgD （功能不清）
a. 单体 b. 铰链区长,易酶解 c. 半寿期短, 3天
d. 不能通过胎盘，也不能激活补体； e. B细胞发育成熟膜标志B细胞不成熟 时只表达SmIgM，成熟后则表达S mIgM和SmIgD
5. IgE （参与I型超敏反应）
•
主要由呼吸道和消化道粘膜浆细胞产生, 肥大细胞及嗜碱性粒细胞具有高度亲和 性（含高亲和性受体Fcε R ），参与I型 超敏反应
② CH和CL上有部分同种异型的遗传标志； ③ IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启 动补体活化经典途径； ④ IgG可通过胎盘；
⑤ IgG的CH3可结合细胞表面的FcR，IgE的CH2和CH3
可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE Fc受体结合。
第三节 免疫球蛋白的功能
一、V区功能（ VH、VL）
第四章 免疫球蛋白
Immunoglobulin, Ig
抗毒素的发现
1890年，德国Koch实验室 Behring和Kitasato：白喉杆菌 外毒素免疫的动物血清中有一 种能中和外毒素的物质，当时 称为抗毒素，即现在的抗体。 1891年Behring用抗白喉外毒 素的免疫血清治疗白喉患者获 得成功。 1901年获第一届诺贝尔医学奖
特异性
敏感性 均一性
缺点：有人抗鼠反应
基因工程抗体 (genetic engineering antibody)
目的：保留抗体的抗原结合能力、降低生产成本、易于大规模
生产、减小鼠源性成份。
基本原理：借助基因工程手段，将编码Ab的基因重组到真核 或原核表达载体上并进行表达。
三个方面：
1 改造鼠源单抗，尽量减少鼠源成分； 2 建立B细胞抗体库； 3 人源化抗体研究，以人Ig基因组取代小鼠的基因组成分，建 立人源抗体的小鼠。
医学免疫学第4讲免疫球蛋白
免疫球蛋白的结构
基本结构
免疫球蛋白的基本结构是由四条肽链通过链间二硫键连接而成的Y字形结构。其中，两条相同的轻链 和两条相同的重链通过二硫键连接，形成两个完全相同的抗原结合部位。
功能区
免疫球蛋白的功能区包括抗原结合部位和其它与生物学活性相关的区域。抗原结合部位是免疫球蛋白 与抗原特异性结合的部位，由重链和轻链的V区组成。其它生物学活性相关的区域包括CH1、CH2、 CH3等区域，这些区域与免疫球蛋白的效应功能测方法
免疫扩散试验
01
利用免疫球蛋白在半固体凝胶中扩散的特性，测定免疫球蛋白
的浓度。
免疫电泳技术
02
将电泳和免疫扩散相结合，对血清中的免疫球蛋白进行分离和
鉴定。
免疫比浊法
03
利用抗原抗体反应的原理，通过测量反应液的浊度来推算出免
疫球蛋白的浓度。
临床应用
诊断疾病
通过检测免疫球蛋白水平，辅助诊断某些疾病，如多 发性骨髓瘤、肝病等。
识别抗原
识别自身抗原
免疫球蛋白能够识别自身抗原，在自身免疫性疾 病中发挥重要作用。
识别外来抗原
免疫球蛋白能够识别外来抗原，如细菌、病毒等， 并引发机体免疫应答。
交叉反应性
某些免疫球蛋白可以与其他物种的抗原发生交叉 反应，导致异种感染或过敏反应。
03
免疫球蛋白的基因重组与表 达
基因重组
基因重组是免疫球蛋白多样性的 重要来源之一，通过基因重排和 突变等机制，产生具有不同特异
感谢您的观看
THANKS
性的免疫球蛋白分子。
免疫球蛋白基因位于人类第14 号染色体上，由多个基因片段组 成，其中包括编码重链和轻链的
基因片段。
基因重组过程中，这些基因片段 可以发生不同的组合和排列，从 而产生多种不同的免疫球蛋白分
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免疫球蛋白的合成与分泌
• 初次应答
• 初次应答的特点是抗原第一次免疫后血清中抗体浓度缓慢地增 加，从诱发免疫到抗体产生有一个较长的迟滞期。抗体产生的 量较少，效价低。
• 抗体以IgM为主并最早出现。IgG也有，但出现较IgM为迟。 • 初次应答的高峰期大约在免疫后10 d左右。
• 初次应答答除了产生特异的浆细胞分泌抗体之外，还有一些受 到刺激的幼B细胞发育到一定程度不再分化而保持体止状态， 这就是记忆B细胞。
重链基因结构更为复杂，编码可变区的基因片段除V， J 和C基因片段外，还有D基因片段。
D片段位于VH和JH之间，编码的氨基酸位于CDR3，与 抗体的多样性有关，故称D基因。
5’
IgM→IgG3?
VDJ-C →IgM
C,C
VDJ-C3→→IgG3
•仅C区转换 •抗原特异性不变
C基因的5’端一段重复性DNA 序列,称为转换区(switch region)
• Cμ的转换区Sμ的结构是由[(GAGCT)nGGCGT]m 重复序列组成的，n=1~7，以n＝3最常见，m可多 达150。
• 转换区的长短次序为Sγl>Sγ2b>Sμ＞Sγ3＞Sγ2a .
• 具有免疫球蛋白种类特异性的重组酶分别与这些 转换区的序列结合成为基因重排中产生那种免疫 球蛋白同种型及其亚型转换的重要环节。
1. H基因库（重链基因连锁群）第14号染色体 2.κ基因库（κ链基因连锁群）第2号染色体 3.λ基因库（λ 轻链有两种，即K链和λ链。
胚系DNA的K链基因由Vk，Jk，和Ck三类基因片段组成； 每个v区基因上游都有一个L基因编码的信号肽； J基因片段由5个基因组成，其中JK3是无效基因； J基因之间相距较近，J基因编码的氨基酸也属于V区肽段的 一部分，称为连接片段； 只有一个C基因，编码K链C区肽段。
第四章 免疫球蛋白基因
免疫球蛋白是指具有与抗原决定簇特异性结合的许 许多多球蛋白分子的总称。
• 因为抗原的种类极多，每种抗原上有不同的抗 原决定簇，免疫球蛋白分子的种类可以多达百 万以上。
• 人的基因组总数也不过l0万-20万。
• 研究发现，不同免疫球蛋白的数量如此庞大是 由于基因重排的结果。
免疫球蛋白的基因库
K链基因结构
胚系DNA的λ链由Vλ、 Jλ和Cλ三类基因组成； 小鼠的λ链基因只有Vλl和Vλ2两个V基因，两个L基因即Ll，L2 在V基因的上游；
J基因片段有4个基因，C基因片段也有4个基因，但其中Jλ4和 Cλ4为无效基因，其余基因成簇排列； Vλ基因编码λ链的V区，J区基因编码λ链的V区。Cλ基因编码λ 链全部C区。
体细胞基因突变
• V区基因在重排后仍可发生改变、这种改变是 由体细胞突变产生的。
• 体细胞突变只改变VJ或VDJ单个片段的个别核 苷酸，也会导致免疫球蛋白的特异性变化。
• 体细胞突变只发生在IgG和IgA，而不发生在 IgM，因此这种突变可能与免疫球蛋白的种类 转换有关。
• B细胞发生体细胞突变的频率很高，平均每次 细胞分裂，每对碱基发生突变的概率为10-3， 比其他基因的自发突变频率高106倍。
IgM→其他类别或亚类Ig的现象,称为类别转换
免疫球蛋白基因的重排
轻链（K）基因重排
免疫球蛋白基因，是在B细胞发育到小前B细胞时才开始发生 重排，使分布在胚系DKA上不同区域的V、J和C基因片段中 的基因重排组合在一起，成为一个成熟的Ig基因，进而转录翻 译为成熟的轻链。
K基因可以通过Vk区基因片段缺失、倒位的方式随机与一 个相隔一定距离的任何一个Jk基因片段相连接； 重排后的Vk Jk片段再与Ck连接形成完整K链DNA，其中还 有少数内含子，转录后通过拼接除去； 经加工修饰，在RNA前体的5’和3 ’端分别加上帽结构和 PolyA 尾，成为成熟的K链mRNA； mRNA从细胞核转移到细胞质中，翻译为K肽链。
• Ti抗原能诱导初次免疫应答，而无记忆细胞 产生，因而也无重链转换和亲和力成熟的再 次免疫应答。
抗体形成中抗体种类的转换机制
• 抗体免疫应答中首先出现IgM同种型，然后出现 1gG；特别在再应答中有许多类型的同种型出现。
• 控制抗体类别转换的核酸序列称为转换区。活化后 的B细胞DNA上每一类C区基因的上游都有一个个 转换区。
• 有报道表明转换信号来自Th细胞合成的细胞介素， 如细胞介素IL-4。
• 在转换中会发生转换区的重组，如转换区Sμ与Sγl 通过缺失连接重组，重组的转换区DNA经过转录 和剪接，除去Sμ的3’端与Sγl的5’端之间的一段DNA 序列．使VDJ则能与Cγl最紧密地连接为VDJ Cγl的 mRNA，最后表达IgGl免疫球蛋白。
• Td和Ti抗原的免疫应答
• 蛋白质抗原在T细胞缺乏时不诱导抗体产生， 故称为胸腺依赖抗原（Td抗原）。
• Td抗原激活B细胞，除必须有抗原作为第一 信号外，还需Th细胞及其分泌的细胞因子作 为第二信号。
• 一些非蛋白抗原如多糖、脂类、核酸等诱导 的抗体反应无需Th细胞，因此也称非依赖性 抗原(Ti)。
• 记忆B细胞不分泌抗体，只有在受到特异性抗原刺激后才能激 活而成为分泌抗体的浆细胞。
• 记忆B细胞是长命B细胞，可以存活数月甚至机体终身存活。
免疫应答过程中抗体产生规律
• 再应答
• 当用与初应答相同抗原再次或多次免疫同 一动物产生的免疫应答即为再应答。
• 再应答与初次应答不同的是：①应答反应 的速度快，记忆B细胞受到特异性抗原刺 激后立即开始反应；⑦产生的抗体以IgG 为主，IgM很少，此外还出现IgA、IgE； ③产生抗体的量远远超过初次应答，抗体 具高亲和力。
重链基因重排与表达
• 重链基因是通过两次重排形成的。 • 第一次基因重排是D基因片段与JH基因片段的重排连
接，得到DJH基因片段； • 第二次基因重排是VH基因片段与DJH片段重排和连接，
得到VH DJH的连接片段； • 经过两次重排的DNA仍有一内含子，经过转录以后得
到初转录的RNA，再修饰成为成熟的H链mRNA，翻 译出H链蛋白。