Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биологический факультет

АНТИТЕЛА, КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ

Реферат

студента 4 курса 6 группы

КОВАЛЬЧУКА К.В.

Минск 2004г.

Открытие антител

Строение антител

Классификация антител

Функции антител

Литература

Открытие антител

Термин «антитело» был введён в употребление в конце XIX века. В 1890 году Беринг (Behring) и Китасато (Kitasato) провели эксперименты, в которых они изучали на морских свинках действие дифтерийного и столбнячного токсинов. Они вводили животным сублетальную дозу токсина, через некоторое время брали у них сыворотку и вводили её вместе с летальной дозой токсина другим животным, в результате чего животные не погибали. Был сделан вывод, что после иммунизации токсином в крови животных появляется вещество, способное нейтрализовать его и тем самым предотвратить заболевание. Данное вещество получило название антитоксина, а затем был введён более общий термин - антитело; вещества вызывающие образование антител стали называть антигенами.

Только в 1939 году Тизелиус (Tiselius) и Кэбет (Kabat) показали, что антитела содержатся в определённой фракции белков сыворотки. Они иммунизировали животное овальбумином и из полученной сыворотки взяли две пробы, в одну из них был добавлен овальбумин и образовавшийся осадок (комплекс антитело-овальбумин) удалили. Электрофорез выявил, что в пробе куда добавлялся овальбумин, содержание г-глобулинов значительно ниже чем в другой пробе. Это указывало на то, что антитела являются г-глобулинами. Чтобы отличить их от других белков, содержащихся в этой фракции глобулинов, антитела были названы иммуноглобулинами. Сейчас известно, что антитела обнаруживаются в значительных количествах также во фракциях б- и в-глобулинов.

Структура антител была установлена в ходе разнообразных экспериментов. В основном они заключались в том, что антитела обрабатывались протеолитическими ферментами (папаин, пепсин), и подвергались алкилированию и восстановлению меркаптоэтанолом. Затем исследовались свойства полученных фрагментов: определялась их молекулярная масса (хроматографией), четвертичная структура (рентгеноструктурным анализом), способность связываться с антигеном и т.п. Также использовались антитела к данным фрагментам: выяснялось, могут ли антитела к одному типу фрагментов связываться с фрагментами другого типа. На основе полученных данных была построена описываемая ниже модель молекулы антител.

Строение антител

Молекула антитела состоит из четырёх полипептидных цепей (рис.1): двух тяжёлых (H; мол.масса 50-70 кДа) и двух лёгких (L; мол.масса 23 кДа). Цепи соединены нековалентными связями (водородные, гидрофобные связи) и дисульфидными мостиками и состоят из двух (лёгкая цепь) или четырёх (тяжёлая цепь) доменов длиной около 110 аминокислотных остатков. Вариабельные домены VH и VL, представляющие собой N-концевые участки цепей, образуют антигенсвязывающий сайт. Помимо них лёгкие цепи содержат по одному (СL), а тяжёлые по три-четыре (СH1-4) константных домена.

При ферментативном расщеплении антител протеолитическим ферментом папаином образуются три фрагмента: два идентичных антигенсвязывающих фрагмента (Fab) и один кристаллизуемый фрагмент (Fc). Fab-фрагмент состоит из интактной L-цепи, связанной дисульфидной связью с доменами СH1 и VH, его N-концевая часть (Fv-фрагмент) обладает антигенсвязывающей активностью. Fc-фрагмент состоит из двух соединённых дисульфидной связью пар доменов CH2 и CH3. Данный фрагмент не участвует в связывании антигенов, а выполняет эффекторные функции - реагирование с клетками и факторами комплемента.

Способность связывания антитела с тем или иным антигеном определяется аминокислотным составом вариабельных доменов, а точнее их гипервариабельных участков. Для этих участков характерна очень высокая изменчивость последовательности аминокислот. Каждый VH и VL домен содержит по три гипервариабельных участка, которые собственно и образуют антигенсвязывающие сайты. Последовательности между ними названы каркасными; для них характерна более низкая структурная изменчивость.

Рис. 1. Строение молекулы антитела. H и L, тяжёлая и лёгкая цепи; CDR, гипервариабельные участки.

Аминокислотная последовательность константной области слабо варьирует. Секвенирование лёгкой цепи выявило существование двух основных вариантов аминокислотных последовательностей СL-доменов, что привело к выделению двух типов лёгких цепей - каппа (к) и лямбда (л). Молекула антитела может одновременно содержать либо две к-цепи, либо две л-цепи (у антител человека чаще встречаются к-цепи).

Также определение аминокислотных последовательностей позволило выделить пять типов СH-областей и соответственно - тяжёлых цепей (б, д, е, г, м). Цепи м и е содержат по четыре константных домена, остальные цепи - три константных домена, а также шарнирную область между доменами СH1 и CH2. В зависимости от того, какой тип тяжёлой цепи содержит антитело, различают пять классов иммуноглобулинов: IgA (тяжёлая цепь типа б), IgD (д), IgE (е), IgG (г), IgM (м). Из-за некоторых различий в аминокислотных последовательностях выделяют несколько типов л-цепей, а также несколько типов б- и г-цепей (и соответственно несколько подклассов IgG и IgA). С тяжёлыми цепями (в первую очередь с CH2-доменами) связаны несколько олигосахаридных цепей, которые вероятно увеличивают растворимость антител и участвуют в связывании с компонентами комплемента и клеточными рецепторами.

В доменах полипептидные цепи укладываются формируя в-складчатые слои, в которых антипараллельные цепи соединены петлями (рис.2). Эти петли могут иметь различную длину и аминокислотные последовательности, что очень важно, т.к. именно они формируют антигенсвязывающий сайт. В пределах каждого домена два в-слоя соединены дисульфидной связью и стабилизированы гидрофобными взаимодействиями. Четвертичная структура в форме Y (рис.3) формируется благодаря нековалентным взаимодействиям между доменами. Между доменами CH2 расположены молекулы углеводов, что приводит к выступанию этих доменов и делает их более доступными для взаимодействия с разнообразными молекулами, такими как компоненты системы комплемента.

Рис.2. Двумерная схема укладки полипептидной цепи в пределах домена VL: два в-складчатых слоя, соединённых дисульфидной связью (чёрная полоска).

Рис.3. Схема, показывающая взаимодействие между доменами лёгкой и тяжёлой цепи. Между доменами CH2 расположены молекулы углеводов.Показаны гипервариабельные регионы (CDRs).

Классификация антител

Как уже было упомянуто выше, в зависимости от типа тяжёлой цепи различают пять классов иммуноглобулинов.

IgG составляют большинство антител сыворотки крови. Большинство антител вторичного иммунного ответа и антитоксинов представлено именно иммуноглобулинами класса G. Материнские IgG обеспечивают пассивный иммунитет ребёнка в первые несколько месяцев жизни, попадая в кровь плода через плаценту. IgG активируют систему комплемента и связываются с поверхностными антигенами клеток, делая тем самым эти клетки более доступными для фагоцитоза (опсонизация). Способны связываться с тканями вызывая анафилаксические реакции.

Молекулы IgM состоят из пяти одинаковых четырёхцепочечных субъединиц, соединённых дисульфидными связями. В их составе также присутствует дополнительная полипептидная цепь (J-цепь), образующая домен иммуноглобулинового типа и связанная дисульфидными связями с С-концевыми пептидами (18 аминокислотных остатков) тяжёлых цепей отдельных мономеров.Предположительно она участвует в полимеризации мономеров. Иммуноглобулины класса М содержатся преимущественно в крови. Доминируют в качестве «ранних» антител (первыми появляются при развитии иммунного ответа). Благодаря множеству участков связывания вызывают агглютинацию клеток. Более эффективно, чем IgG активируют комплемент.

IgA преобладают среди антител серозно-слизистых секретов (слюна, молозиво, молоко, секрет дыхательных путей), где они представлены в основном димерной формой. Как и IgM содержат С-концевой пептид, к которому может присоединятся J-цепь, связывая два мономера в димер. С данным комплексом дополнительно связывается белок, называемый секреторным компонентом, который способствует доставке антител в секреты и защищает их от протеолиза. В сыворотке человека представлены в основном мономерной формой, а в сыворотке других млекопитающих в основном димером. Препятствуют проникновению вирусов, микроорганизмов через слизистые оболочки.

IgD и IgE присутствуют в сыворотке в очень низких концентрациях. IgDчасто встречаются на цитоплазматических мембранах В-клеток и предположительно участвуют в антиген-зависимой дифференцировке лимфоцитов. IgEвстречаются на мембранах базофилов и тучных клеток. Участвуют в аллергических реакциях, вызывая секрецию клеткой-носителем IgE гистамина и других вазоактивных веществ, в ответ на связывание молекулы IgE с антигеном. Возможно, играют существенную роль в антигельминтозном иммунитете.

Функции антител

Антитела синтезируются В-лимфоцитами и образующимися из них плазматическими клетками. Их молекулы встроены в цитоплазматическую мембрану В-лимфоцитов, где они функционируют в качестве антигенспецифичных рецепторов. Большинство В-лимфоцитов крови человека экспрессирует на своей поверхности иммуноглобулины двух классов - IgM и IgD. Но в определённых областях тела могут встречаться с высокой частотой В-клетки, несущие антитела других классов (например, IgA в слизистой оболочке кишечника). Плазматические клетки секретируют антитела в плазму крови и тканевую жидкость. Все антитела, синтезируемые одной В-клеткой (или плазматической клеткой), имеют идентичный антигенсвязывающий центр и могут связываться только с одним антигеном.

Первичной функцией антител является связывание с чужеродными (в норме) антигенами с последующей их инактивацией. Антитела способны инактивировать токсины связываясь с зонами молекулы токсина ответственными либо за адсорбцию на клеточных рецепторах либо непосредственно за токсическое действие. Аналогично связывание антител с белками, необходимыми для адсорбции вируса на рецепторы клеток, приводит к инактивации вирионов.

Кроме того, антитела способны вовлекать в иммунный ответ другие элементы иммунной системы: систему комплемента и клетки хозяина. С константными доменами тяжёлой цепи антител классов G и M (с доменами CH2 и CH3 соответственно) способен связываться компонент комплемента C1q. Это вызывает каскад реакций (процесс активации комплемента по классическому пути), в конечном счете приводящих к лизису клетки, с антигенами которой были связаны антитела. Некоторые клетки организма несут на своей поверхности Fc-рецепторы, с которыми посредством Fc-фрагмента могут связываться молекулы антител. Данные рецепторы имеются у макрофагов, что позволяет им распознавать комплексы антиген-антитело с последующим их фагоцитированием (антитела являются опсонинами, т.е. молекулами, которые при связывании с антигенами облегчают их фагоцитирование). Также Fc-фрагмент ответственен за фиксацию антител на клетках определённых тканей и развитие анафилоксических реакций.

К любым антигенам в организме животного изначально существуют антитела. Это предполагает, что каждый организм продуцирует миллионы различных иммуноглобулинов, различающихся своими центрами связывания антигенов. Такое разнообразие обеспечивается несколькими механизмами. Лёгкие и тяжёлые цепи молекул антител кодируются несколькими типами генных сегментов: лёгкая цепь - тремя типами сегментов (V, J, C), тяжёлая - четырьмя (V, D, J, C). В геноме обычно присутствует от нескольких до нескольких сотен сегментов каждого типа, несколько различающихся по нуклеотидной последовательности. Для синтеза цельного полипептида (лёгкой или тяжёлой цепи) необходимо объединение нуклеотидных последовательностей сегментов каждого типа. Такое объединение происходит сначала на уровне ДНК (соматическая рекомбинация), а затем на уровне матричных РНК (сплайсинг). В результате образуется огромное количество вариантов мРНК и соответственно полипептидных цепей. Во время соматической рекомбинации и сплайсинга могут происходить вставки и делеции нуклеотидов, что вместе с повышенной частотой мутаций в генах антител ещё больше повышает разнообразие этих уникальных по своим свойствам белков.

Литература

1. Иммунология / Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д.-М.:Мир, 2000.-592 с.

2. Иммунология: В 3-х т.; т.1 / Под ред. У. Пола.-М.: Мир, 1987-88.-476 с.

Подобные документы

Природа антител, их основные функции и структура. Молекулярное строение антител. Структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов различных классов. Механизм взаимодействия антитела с антигеном. Теории разнообразия антител, их ключевые свойства.

реферат , добавлен 22.05.2015


Характеристика иммунной системы, ее структура, предназначение и функции основных органов. Механизм иммунной защиты, выработка антител, основные классы иммуноглобулинов. Особенности последствий дефицита витаминов, их значение для организма человека.

реферат , добавлен 04.06.2010


Технология получения особых антител, которые помогают иммунной системе обнаруживать опухолевые клетки и избавиться от них, разработанная в 1975 г. Г. Колером и Г. Милштейном. Моноклональные антитела в лечении онкологических заболеваний, механизм действия.

презентация , добавлен 04.10.2016


Получение антиидиотипических и моноклональных антител овцы межвидовым слиянием клеток. Области применения моноклональных антител и их методы получения. Применение эрлифтных ферментеров для получения антител. Система управления аффинной хроматографией.

реферат , добавлен 06.08.2009


Методы получения полианилина, его строение и электрохимические свойства. Изучение влияний условий получения полианилина и измерения сигнала сенсора на основе электрода, модифицированного полианилином, на характеристики детектирования антител к ДНК.

курсовая работа , добавлен 20.04.2017


Характеристика системы иммунной защиты организма. Приобретенный иммунитет и его формы. Выработка антител и регуляция их продукции. Образование клеток иммунологической памяти. Возрастные особенности иммунитета, вторичные (приобретенные) иммунодефициты.

реферат , добавлен 11.04.2010


Иммуногенность антигена как способность в организме иммунизированного животного к образованию антител. Понятие "чужеродности" иммуногена, ее зависимость от генетических особенностей иммунизируемого животного. Получение специфических антисывороток.

реферат , добавлен 20.09.2009


Риск поражения иммунной системы человека. Симптомы, профилактика и лечение болезни. Состояние ВИЧ-инфицированного больного. Обнаружение ВИЧ-инфекции с помощью анализа крови на наличие антител. Влияние вируса на иммунную систему. СПИД и его стадии.

реферат , добавлен 24.01.2012


Смысл и основные положения гибридомной технологии. Некоторые приемы, позволяющие усилить иммунный ответ. Использование препаратов, полученных на основе моноклональных антител, которые связываются только с клеточными антигенами раковых клеток (РеоПро).

курсовая работа , добавлен 20.05.2015


Разработка способа получения моноклональных антител на основе гибридомной технологии. Роль гибридомы в фундаментальной иммунологии. Создание на основе клонально-селекционной теории иммунитета. Методы диагностики заболеваний и злокачественных опухолей.

Антитела: это белки вырабатываемые клетками лимфоидных органов (В лимфоцитами) под влиянием антигена и способные вступать с ними в специфическую связь. При этом антитела могут нейтрализовать токсины бактерий и вирусов, их называют антитоксины и вируснейтрализующие антитела.

Могут осаждать растворимые антигены - преципитины, склеивать корпускулярные антигены - агглютинины.

Природа антител: антитела относятся к гаммаглобулинам. В организме гаммаглобулины вырабатываются плазмоцитами и составляют в сыворотки крови 30% от всех белков.

Гаммаглобулины несущие функцию антител называются иммуноглобулинами и обозначаются Ig. Белки Ig по химическому составу относятся к гликопротеидам, то есть состоят из протеинов, сахаров, 17 аминокислот.

Молекула Ig:

При электронной микроскопии молекула Ig имеет форму игрек с изменяющимся углом.

Структурная единица Ig - мономер.

Мономер состоит из 4 полипептидных цепей связанных друг с другом дисульфидными связями. Из 4 цепей две цепи длинные по середине изогнутые. Молекулярная масса от 50-70 кД - это так называемые тяжелые Н цепи, а две цепи короткие прилегают к верхним отрезкам Н цепей, молекулярная масса 24 кД - это легкие L цепи.

Вариабельные легкие и тяжелые цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном - антигенсвязывающий центр Fab- фрагмент, Fc- фрагмент отвечающий за активацию комплемента.

Fab (англ. fragment antigen binding -- антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable -- фрагмент, способный к кристаллизации).

Классы иммуноглобулинов:

Ig М - составляет от 5-10% сывороточных иммуноглобулинов. Это самая крупная молекула из всех пяти классов иммуноглобулинов. Молекулярная масса 900 тыс. кД. Первым появляется в сыворотки крови при внедрении антигена. Наличие Ig М указывает на острый процесс. Ig М агглютинирует и лизирует антиген, а также активирует комплемент. Привязан к кровеносному руслу.

Ig G - составляет от 70-80 % сывороточных иммуноглобулинов. Молекулярная масса 160 тыс. кД. Синтезируется при вторичном иммунном ответе, способен преодолевать плацентарный барьер и обеспечивать иммунную защиту новорожденных впервые 3-4 месяца, затем разрушается. В начале заболевания количество Ig G незначительно, но по мере развития болезни количество их увеличивается. Ему принадлежит главная роль в защите от инфекций. Высокие титры Ig G свидетельствуют о том, что организм находится на стадии выздоровления или на недавно перенесенную инфекцию. Обнаруживается в сыворотки крови и через слизистую кишечника распространяется в тканевой жидкости.

Ig А - составляет от 10-15%, молекулярная масса 160 тыс. кД. Играет важную роль в защите слизистых оболочек дыхательных и пищеварительных трактов, мочеполовой системы. Различают сывороточные и секреторные Ig А. Сывороточный обезвреживает микроорганизмы и их токсины, не связывает комплемент и не проходит через плацентарный барьер.

Секреторные Ig А активируют комплемент и стимулируют фагоцитарную активность в слизистых оболочках, содержится преимущественно в выделениях слизистых оболочек, слюне, слезной жидкости, поте, отделяемого нося, где обеспечивает защиту поверхностей сообщающихся с внешней средой от микроорганизмов. Синтезируется плазматическими клетками. В сыворотке человека, представлен мономерной формой. Обеспечивает местный иммунитет.

Ig Е- его в сыворотке количество невелико и лишь небольшая часть плазматических клеток синтезирует Ig Е. Образуются в ответ на аллергены и взаимодействуя с ними вызывают реакцию ГНТ. Синтезируется В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Через плацентарный барьер не проходит.

Ig D -участие его недостаточно изучено. Почти весь находится на поверхности лимфоцитов. Продуцируется клетками миндалин и аденоидов. IgD не связывает комплемент, не проходит через плацентарный барьер. Ig D и Ig А взаимосвязаны между собой осуществляют активацию лимфоцитов. Концентрация Ig D увеличивается при беременности, при бронхиальной астме, при системной красной волчанке.

Нормальные антитела (естественные)

В организме содержится определенный уровень их, образуются без явлений антигенной стимуляции. К ним относятся антитела против эритроцитарных антигенов, группы крови, против кишечных групп бактерий.

Процесс выработки антител, их накопление и исчезновение имеют определенные характеристики, которые различны при первичном иммунном ответе (это ответ при первичной встречи с антигеном) и вторичном иммунном ответе (это ответ при повторном контакте с тем же антигеном спустя 2-4 недель).

Синтез антител при любом иммунном ответе протекает в несколько стадий - это латентная стадия, логарифмическая, стационарная и фаза снижения антител.

Первичный иммунный ответ:

Латентная фаза: в этот период происходит процесс распознавания антигена и формирования клеток, которые способны синтезировать антитела к нему. Продолжительность этого периода 3-5 дней.

Логарифмическая фаза: скорость синтеза антител невелика. (продолжительность 15-20 дней).

Стационарная фаза: титры синтезируемых антител достигают максимальных значений. Первыми синтезируются антитела, относящиеся к иммуноглобулинам класса М, затем G. Позже могут появляться Ig А и Ig Е.

Фаза снижения: уровень антител снижается. Продолжительность от1-6 мес.

Вторичный иммунный ответ.

А3 . Действие каких факторов вызывает необратимую денатурацию белка?

А4 . Укажите, что наблюдается при действии на растворы белков концентрированной азотной кислоты:

А5 . Белки, выполняющие каталитическую функцию, называются:

	Гормонами		Ферментами
	Витаминами		Протеинами

А6. Белок гемоглобин выполняет следующую функцию:

Часть Б

Б1 . Соотнесите:

Тип белковой молекулы		Свойство
	Глобулярные белки		Молекула свернута в клубок
	Фибриллярные белки		Не растворяются в воде
			В воде растворяются или образуют коллоидные растворы
			Нитевидная структура

Б2 . Белки:

Часть С

С1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых из этанола и неорганических веществ можно получить глицин.

Вариант 2

Часть А

А1 . Массовая доля какого элемента в белках наибольшая?

А2 .Укажите, к какой группе веществ относится гемоглобин:

А3. Свертывание спирали в клубок-«глобулу» характеризует:

А4 . При горении белков ощущается запах:

А5 . Появление желтой окраски при взаимодействии раствора белка с концентрированной азотной кислотой указывает на наличие в белке остатков аминокислот, содержащих:

А6 .Белки, защищающие от проникающих в клетку бактерий:

Часть Б

Б1. Белки можно обнаружить:

Б2 . Какие утверждения о белках верны?

Часть С

С1. Осуществить превращения :

Н 2 О/Hg 2 + +Ag 2 O/NH 3(р-р) +Cl 2 NH 3 (изб.)

С 2 Н 2 → Х 1 → Х 2 → Х 3 → Х 4

Вариант 3

Часть А

А1 .Первичная структура белка представляет собой:

А2 .Витки спирали вторичной структуры белка скреплены главным образом за счет связей:

А3. Денатурация белков приводит к разрушению:

	Пептидных связей		Водородных связей
	Первичной структуры		Вторичной и третичной структуры

А4 . Укажите общую качественную реакцию на белки:

А6. Антитела и антитоксины выполняют следующую функцию белков:

Часть Б

Б1. Соотнесите:

Вид ткани или функции белка		Тип белка
	Мускульные ткани			Глобулярные белки
	Покровные ткани, волосы, ногти			Фибриллярные белки
	Ферменты
	Транспортные белки

Б2 . При гидролизе белков могут образоваться вещества:

	C 2 H 5 OH		CH 3 CH(NH 2 )COOH
	CH 3 COOH		CH 2 (OH)CH(NH 2 )COOH
	NH 2 CH 2 COOH		NH 2 -NH 2

Часть С

С1. Напишите уравнения реакций образования дипептида из:

а) аспарагиногвой кислоты (2-аминобутандиовой кислоты);

б) из аминоуксусной кислоты и аланина.

Вариант 4

Часть А

А1 .Вторичная структура белка обусловлена:

А2 . Объединение четырех глобул в молекулу гемоглобина характеризует:

Первичную структуру белка

В ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Антитела состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

История изучения

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году , однако в это время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тизелиуса и Кабата, начинается изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном , который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами , имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C H1 , шарнира, C H2 и C H3 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L и C L доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:

• величиной
• зарядом
• последовательностью аминокислот
• содержанием углеводов

Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA - на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжелой цепи.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа

• распознает и связывает антиген, а затем
• усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет ее антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

Имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген , похожий на полимеризованный флагеллин , связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.

Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.

Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант . Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.

Клонально-селекционная теория :

1. Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
2. Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
3. Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
4. Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

• Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
• Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
• Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором . Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM, усиливает иммунный ответ . Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

• А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000 - ISBN 5-03-003362-9
• Иммунология в 3 томах / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
• В. Г. Галактионов. Иммунология- М.: Изд. МГУ, 1998 - ISBN 5-211-03717-0

См. также

• Абзимы - каталитически активные антитела
• Авидность , аффинность - характеристики связывания антигена и антитела

Иммунная система / Иммунология
Системы	Адаптивная иммунная система и Врожденная иммунная система · Гуморальная иммунная система и Клеточная иммунная система · Система комплемента (Анафилотоксины) · Intrinsic immunity
Антигены и антитела

Биологические свойства антител

Антителами называются специфические антимикробные гликопротеины, которые являются гуморальными факторами приобретённого иммунитета, относятся к фракции γ-глобулинов плазмы крови и являются продуктами секреторной деятельности плазматических клеток (конечной стадии дифференцировки В-лимфоцитов).

Микрофотография плазматической клетки приведена на рис. 11.

Антитела характеризуются такими фундаментальными свойствами: специфичностью, валентностью, авидностью и афинностью.

Cпецифичность – способность распознавать только один антиген из множества;

Валентность – способность к одновременному взаимодействию с определённым количеством одинаковых антигенов;

Афинность – степень сродства антигенсвязывающего сайта антитела с антигенной детерминантой возбудителя;

Авидность – сила связи между антителом и распознанными антигенами.

1. Нейтрализация вирусов.

Связываются с вирусами, предотвращая их проникновение в клетку и последующую репликацию.

Вызывают агрегацию вирусов с последующим поглощением фагоцитирующими клетками.

Взаимодействуют с клеточными рецепторами вирусов, ингибируя связывание вирусов с клеточной поверхностью.

Блокируют межклеточное проникновение вирусов.

Обладают ферментативными свойствами.

Антитела особенно эффективны в тех случаях, когда вирусу для достижения клеток-мишеней необходимо пройти через кровоток. Тогда эффективными могут быть даже относительно низкие концентрации антител в крови. Поэтому наиболее очевидный защитный эффект антител наблюдается при инфекциях с длительным инкубационным периодом, когда вирус, прежде чем достичь клеток-мишеней, должен пройти через кровоток, где может быть нейтрализован даже очень небольшим количеством специфических антител.

2. Нейтрализация токсинов.

Циркулирующие в крови продукты бактериального происхождения и другие экзотоксины (например, фосфолипаза пчелиного яда) связываются направленными против них антителами. Антитело, присоединившись вблизи активного центра токсина, может блокировать его взаимодействие с субстратом. Даже связываясь с токсином на некотором расстоянии от его активного центра, антитела могут подавить токсичность в результате аллостерических конформационных изменений. В комплексе с антителами токсин теряет способность к диффузии в тканях и может стать объектом фагоцитоза.

3. Опсонизация бактерий.

Опсонизация - связывание антител с антигенами поверхности бактерий. В результате опсонизации бактерии становятся объектом интенсивного поглощения фагоцитирующими клетками. Действие антител усиливается белками системы комплемента, которые также связываются с бактериальной поверхностью. (Белки системы комплемента могут и самостоятельно опсонизировать бактерии.) На фагоцитирующих клетках имеются рецепторы для Fc-участков иммуноглобулинов и рецепторы для белков комплемента.

4. Активация системы комплемента.

Связываясь с поверхностью клеток, антитела классов IgM и IgG приобретают способность инициировать классический путь активации комплемента. Активация приводит к отложению белков системы комплемента на поверхности бактериальных клеток, образованию пор в мембране и гибели клеток с последующим привлечением к месту событий фагоцитов и поглощением клеток фагоцитами.

5. Антителозависимая клеточная цитотоксичность.

Антитела, связавшиеся с чужеродными антигенами на поверхности клеток, приобретают способность взаимодействовать с Fc-рецепторами на мембране цитотоксических клеток (естественные киллеры, цитотоксические Т-лимфоциты). Примерами мембранных чужеродных антигенов могут служить вирусные белки, появляющиеся на поверхности вирусинфицированных клеток. В результате взаимодействия антигена с антителом и Fc-рецептором образуется мостик, сближающий клетку-мишень и цитотоксическую клетку. После сближения цитотоксическая клетка убивает клетку-мишень.

7. Иммунорегуляторная функция.

Антиидиотипические антитела взаимодействуют с активными центрами других антител (идиотипами) и осуществляют регуляцию гуморального иммунного ответа, подавляя их активность.

8. Проникновение через плаценту.

В эмбриональный период и первые несколько месяцев жизни, когда собственная иммунная система ребенка еще недостаточно развита, защиту от инфекций обеспечивают материнские антитела, проникающие через плаценту или поступающие с молозивом и всасывающиеся в кишечнике. Через плаценту в кровь плода поступают антитела класса IgG.

Основные классы иммуноглобулинов грудного молока - это IgG и секреторный IgA. Они не всасываются в кишечнике, а остаются в нем, защищая слизистые оболочки. Эти антитела направлены к бактериальным и вирусным антигенам, часто попадающим в кишечник.

Вопрос 7. Иммуноглобулины . Антигенное строение иммуноглобулинов Особенности строения различных участков молекулы иммуноглобулина, равно как и иммуноглобулинов различных классов (подклассов), находят отражение в их антигенной структуре. Помимо важной роли антигенного анализа иммуноглобулинов для сравнительного изучения их строения и понимания структурных основ генетически детерминированной неоднородности, антигенный анализ иммуноглобулинов позволил раскрыть важные принципы дифференцнровки клеток В-ряда и регуляции иммунного ответа. Наконец, на основе данных об антигенном строении иммуноглобулинов созданы методы их качественного н количественного определения, а также многие так называемые непрямые иммунологические (серологические) методы. Все антигенные детерминанты иммуноглобулинов подразделяют на четыре типа. Одни из них характерны для изотипа иммуноглобулина. Они отражают в своем строении классоспецифические особенности иммуноглобулина данного биологического вида. Другие зависят от особенностей строения тех участков молекулы иммуноглобулина данного класса (подкласса), которыми этот белок от одного индивидуума данного биологического вида отличается от белка, синтезируемого другим индивидуумом того же вида. Тем самым эти антигенные детерминанты характеризуют аллотип иммуноглобулина. Третьи антигенные детерминанты отражают те особенности строения иммуноглобулина, которыми белок, продуцируемый одним клоном клеток, отличается от белка того же класса (подкласса), продуцируемого другим клоном клеток того же индивидуума. Эти детерминанты определяют идиотип иммуноглобулина. Наконец, четвертый тип антигенных детерминант характеризует наиболее общие, независимые от индивидуальной или клоновой принадлежности свойства иммуноглобулинов данного вида, принадлежащие к любому классу (подклассу). Эти детерминанты характеризуют вариотип иммуноглобулинов. Ниже рассматриваются способы выявления, локализации и строение перечисленных антигенных детерминант. Изотипические детерминанты. Для выявления этих детерминант получают антитела, иммунизируя соответствующими иммуноглобулинами данного вида особей другого биологического вида. Тем самым выявляются различия в строении соответствующих иммуноглобулинов донора и реципиента. Из этого вытекает, что чем более удалены друг от друга на эволюционной лестнице донор и реципиент, тем большее число изотипических детерминант удастся выявить в иммуноглобулине донора. Так, для наиболее полного анализа нзотнпа иммуноглобулинов млекопитающих следует получать антитела против них, иммунизируя птиц. На практике однако чаще используют антиизотипические сыворотки млекопитающих. При этом для анализа того или иного иммуноглобулина целесообразно использовать антисыворотки от различных в видовом отношении реципиентов. Видовые различия в ответе на изотипические детерминанты отчетливо видны из следующего примера: при иммунизации козы IgG кролика образуются почти исключительно антитела против детерминант Fc-участка молекулы; при иммунизации тем же белком осла образуется примерно равное количество антител против Fab- и Fc-участков молекулы.

Вопрос 8. Полные антитела. Неполные антитела. Fc-фрагмент антитела.

Fab-фрагменты антитела взаимодействуют с антигенными детерминантами. Аг-связывающий центр комплементарен эпитопу Аг (принцип ключ-замок). Связывание Аг с AT нековалентно и обратимо. А

Полные антитела (в частности, IgM, lgG) вызывают агрегацию Аг, видимую невооружённым глазом (например, РА бактерий).

Неполные антитела содержат один Аг-связывающий центр и, поэтому, одновалентны (например, антитела, вырабатываемые при бруцеллёзе). Второй Аг-связывающий центр у подобных Ig экранирован различными структурами либо обладает низкой авидностью.

Неполные антитела функционально дефектны, так как не способны агрегировать Аг. Неполные AT могут связывать эпитопы Аг, препятствуя контакту с ними полных антител; поэтому их также называют блокирующими антителами.

Константные участки тяжёлых цепей определяют характер взаимодействий антитела с клетками и молекулами иммунной системы, в частности специфичность связывания молекулы Ig с клетками-эффекторами (например, фагоцитами, тучными клетками), несущими на своей поверхности рецепторы к Fc-фрагменту.

Fc-фрагмент определяет также эффекторные функции антитела (например, активацию комплемента). Для реализации этих свойств сразу после связывания Аг Fab-фрагментами происходят конформационные изменения структуры Fc-фрагментов. Пространственно изменённые Fc-фрагменты распознают фагоциты, именно они способствуют фиксации С1а-компонента комплемента и запуску комплементарного каскада по классическому пути. В противном случае ни клетки, ни эффекторные молекулы были бы не в состоянии отличить интактные AT или антитела, связавшие Аг.

Вопросы 9. Фазы образования антител

Образование антител протекает после первого попадания в организм антигена.

Фаза индукции, 7-10 дней. В это время происходит взаимодействие с антигеном макрофагов, Т-лпмфоцитов-хелперов, их кооперация с В-лимфоцптами, пролиферация последних с трансформацией в плазматические клетки, синтезирующие антитела. Фаза продукции, 7-10 дней (наработка антител).

Особенность работы В-клеток (вернее, плазматических клеток) в том, что вырабатываемые ими антитела, даже против одного и того же антигена, относятся к разным классам иммуноглобулинов. В то же время известно, что одна клетка продуцирует антитела одного класса. Но может происходить переключение программы биосинтеза на другой белок - другое антитело, под влиянием антигена.

Все антитела относятся к циркулирующим антителам, обусловливающим ГЧНТ (гиперергическую реакцию гуморального иммунитета). В аллергии ГЧЗТ (гиперергической реакции клеточного иммунитета) участвуют сенсибилизированные Т-лимфоциты, выделяющие активные факторы - лимфокины.