第一节 免疫球蛋白的结构(The St rue ture of Immunoglobulin)B淋巴细胞在抗原刺激下增殖分化为浆细胞，产生能与相应抗原发生特异性结合的免疫蛋 白，这类免疫球蛋白被称为抗体(an tibody, Ab)1937年,Tiselius用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、al、a2、B及Y球蛋白等组分, 其后又证明抗体的活性部分是在Y球蛋白部分因此，相当长一段时间内，抗体又被称为Y 球蛋白(丙种球蛋白)实际上，抗体的活性除Y球蛋白外，还存在于a和B球蛋白处o 1968年和1972年的两次 国际会议上，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为免疫球蛋白 (immunoglobulin, Ig)Ig是化学结构的概念，它包括正常的抗体球蛋白和一些未证实抗体活性的免疫球蛋白， 如骨髓瘤病人血清中的M蛋白及尿中的本周氏(Bence Jones， BJ)蛋白等免疫球蛋白可分为分泌型(seereted 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☆☆相关素材☆☆图片正常人血清电泳分离图[IgE咼极少一不能定量表示)I I总血清 igG IgA l0M igD正常人血清电泳分离图ImnLitkigp-一 免疫球蛋白的基本结构 The basical structure of immunoglobulin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，位于上端的两个臂由 易弯曲的铰链区(hinge region)连接到主干上形成一个” Y"形分子，称为Ig分子的单体， 是构成免疫球蛋白分子的基本单位☆☆相关素材☆☆图片免疫球蛋白分子的基本结构免疫球蛋白分子的幕本结构图片IgG分子结构示意图二硫城—补怵结合部位Ci*IgG分子结构示意图(一)重链和轻链免疫球蛋白重链的分子量约为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，或称为免疫球蛋白的同种型iso type),即IgM、 IgD、IgG、IgA和IgE,其相应的重链分别为卩链、§链、Y链、a链和&链不同的同种型具有不同的特征，包括链内二硫键的数目和位置、连接寡糖的数量、 功能区(functional domain)的数目以及铰链区的长度等同一类Ig根据其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目和位置的差别，又可分为不 同的亚类如IgG可分为IgG1〜IgG4； IgA可分为IgA 1 和 IgA2IgM、IgD 和 IgE尚 未发现有亚类。
免疫球蛋白轻链的分子量约25 kD，由214个氨基酸残基构成轻链可分为两型，即k (kappa)型和入(lambda)型，一个天然Ig分子上两条轻链的型别 总是相同的五类Ig中每类Ig都可以有k链或入链，两型轻链的功能无差异不同种属中，两 型轻链的比例不同，正常人血清免疫球蛋白k：入约为2:1,而在小鼠则为20:1k：入比例的异常可能反映免疫系统的异常，例如人类免疫球蛋白入链过多提示可 能有产生入链的B细胞肿瘤根据入链恒定区个别氨基酸的差异，又可分为入1、入2、入3和入4四个亚型☆☆相关素材☆☆图片五类免疫球蛋白结构示意图五奘免疫茸蛋白结掏示盘囹(二)可变区和恒定区通过分析不同免疫球蛋白重链和轻链的氨基酸序列，发现重链 和轻链靠近N端的约110个氨基酸的序列变化很大，称为可变区(variable region,V区)， 而靠近C端的其余氨基酸序列相对稳定，称为恒定区(constant region， C区).☆☆相关素材☆☆图片免疫球蛋白的可变区与恒定区1 .可变区重链和轻链的V区分别称为VH和VL比较许多不同抗体V区的氨基酸序列，发现VH和VL各有三个区域的氨基酸组成和排 列顺序特别易变化，这些区域称为高变区(hypervariable region，HVR)，分别用HVR1、 HVR2和HVR3表示，一般HVR3变化程度更高.VL的三个高变区分别位于28〜35、49〜56和91〜98位氨基酸；VH的三个高变区分别 位于29〜31、49〜58和95〜102位氨基酸。
高变区之外区域的氨基酸组成和排列顺序相 对不易变化，称为骨架区(framework region， FR), VH或VL各有四个骨架区，分别 用 FR1、FR2、FR3 和 FR4 表示VH和VL的三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位(antigen-binding site)，该部 位形成一个与抗原决定簇互补的表面，故高变区又被称为互补性决定区 (complementarity-determining region,CDR),分别用 CDR1、CDR2 和 CDR3 表示.不同 的抗体其CDR序列不相同，并因此决定抗体的特异性☆☆相关素材☆☆图片抗体的互补决定区与抗原表位结合示意图■%■h□扌1
3.铰链区铰链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋 白酶、胃蛋白酶等水解铰链区连接抗体的Fab段和Fc段，使两个Fab段易于移动和弯曲，从而可与不同距离 的抗原部位结合五类Ig或亚类的铰链区不尽相同，例如IgG1、IgG2、IgG4和IgA的铰链区较短，而 IgG3和IgD的铰链区较长IgM和IgE无铰链区☆☆相关素材☆☆图片免疫球蛋白铰链区的结构及其功能1————F 尹L1二 Lb抗临百间甬度为免疫球蛋白的钱链区及其劝能1二 免疫球蛋白的功能区：The domain of immunoglobulinIg分子的每条肽链可折叠为几个球形的功能区，或称结构域，这些功能区的功能虽不 同，但其结构相似每个功能区约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似性或同源 性•免疫球蛋白的每个功能区的二级结构是由几股多肽链折叠一起形成的两个反向平行的B 片层(an ti-parallel B shee t),例如CL的两个B片层分别为4股与3股,VL为5股与4 股•两个B片中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，具有稳定功能区的作用， 因而形成一个“B桶状(B barrel)”或“B三明治(B sandwich) ”的结构。
免疫球蛋 白肽链的这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠(immunoglobulin folding).轻链有VL和CL 两个功能区；IgG、IgA和IgD重链有VH、CH1、CH2和CH3四个功能区；IgM和IgE重链有 五个功能区，比IgG多一个CH4功能区的作用为:①VH和VL是结合抗原的部位，其中 HVR(CDR)是V区中与抗原表位互补结合的部位;②CH和CL 上具有部分同种异型(allotype) 的遗传标志;③IgG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； ④IgG可通过胎盘;⑤IgG的CH3可与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、B细胞和NK细胞 表面的IgG Fc受体(Fc Y R)结合，IgE的CH2和CH3可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE Fc 受体(Fc e R)结合☆☆相关素材☆☆ 图片Ig轻链V区和C区结构与折叠切轻链”区和C区的結构与折疊图片3-1—9免疫球蛋白的功能区三免疫球蛋白的水解片段：The hydrolyzed fragment of immunglobulin(一) 木瓜蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶(papain)水解IgG的部位是在铰链区二硫键连接的2条重链的近N端，裂 解后可得到三个片段：① 2个相同的Fab段即抗原结合片段(fragment antigen binding， Fab),相当 于抗体分子的两个臂，每个Fab段由一条完整的轻链和重链的VH和CH1功能区 组成.Fab段为单价,与抗原结合后，不能形成凝集反应或沉淀反应；② 1个Fc段(fragment crystallizable, Fc)，即可结晶片段。
Fc段相当于IgG的 CH2和CH3功能区，无抗原结合活性，是抗体分子与效应分子和细胞相互作用的部位Ig 同种型的抗原性主要存在于Fc段二) 胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶(pepsin)在铰链区连接重链的二硫键近C端水解IgG,获得一个F (ab' )2 片段，由于抗体分子的两个臂仍由二硫键连接，因此F (ab')2片段为双价,与抗原结合可发生凝集反应和沉淀反应Ig的Fc段被胃蛋白酶裂解为若干小分子片段，被称为pFc',失去生物学活性.胃蛋 白酶水解IgG后的F(ab' )2片段，保留了结合相应抗原的生物学活性，又避免了 Fc段抗原 性可能引起的副作用，因而作为生物制品有较大的实际应用价值，例如白喉抗毒素、破伤风 抗毒素经胃蛋白酶消化后精制提纯的制品，因去掉Fc段而减缓发生超敏反应☆☆相关素材☆☆图片 免疫球蛋白水解片段免疫球蛋白的水解片段四 J 链和分泌片： Joining chain and secre tory piece(一) J链J链(joining chain)是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成J链 可连接Ig单体形成二聚体、五聚体或多聚体•两个单体IgA由J链连接形成二聚体，五个 单体IgM由二硫键相互连接，并通过二硫键与J链连接形成五聚体。
IgG、IgD、IgE为单体, 无J链二)分泌片分泌片(secretory piece,SP)又称为分泌成分(secretory component, SC)，是分泌型IgA分子上的一个辅助成分,为一种含糖的肽链,由粘膜上皮细胞合成和分泌, 以非共价形式结合到二聚体上，并一起被分泌到粘膜表面分泌片具有保护分泌型IgA的铰 链区免受蛋白水解酶降解的作用,并介导IgA二聚体从粘膜下通过粘膜等细胞到粘膜表面的 转运.☆☆相关素材☆☆ 图片IgM和SIgA结构示意图Ight SIgAIg阳和SlgA^构示意图。