第三章免疫球蛋白( immunoglobulin,Ig)2学时 前言 1.抗体( antibody,Ab) ①概念:B细胞在抗原的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反应的免疫球蛋白,称为抗体 ②存在部位:血清、其他体液或外分泌液中。将抗体介导的 免疫称为体液免疫。将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。 ③电泳区带:大部分在Y区带,故曾有Y球蛋白(或丙种球 蛋白)之称。 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。 Ig是化学结构的概念,它包括了正常的抗体球蛋白和尚未证 实有抗体活性但结构与抗体相似的球蛋白。 抗体是生物学功能的概念,所有的抗体都是Ig,但Ig并非 都有抗体活性 免疫球蛋白可分为分泌型和膜型。前者主要存在于血液和组 织液中,具有抗体的各种功能;后者构成B细胞膜上的抗原受体。 第一节免疫球蛋白的分子结构 免疫球蛋白的基本结构 由二硫键相连的四条对称的多肽链构成的单体。其中两条分 子量较大的链,称为重链;两条分子量较小的链,称为轻链。 (一)重链与轻链 1.重链( heavy chain,H链) 2.450~550个氨基酸残基,分子量约55~75kD 根据Ig重链抗原性的差异,Ig可分为五类,即I IgA、IgD、IgE,其相应的重链分别称为γ、μ、a、δ及ε链 2轻链( light chain,L链)
第三章 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig） 2 学时 前言 1.抗体（antibody，Ab） ①概念：B 细胞在抗原的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反应的免疫球蛋白，称为抗体。 ②存在部位：血清、其他体液或外分泌液中。将抗体介导的 免疫称为体液免疫。将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。 ③电泳区带：大部分在γ区带，故曾有γ球蛋白（或丙种球 蛋白）之称。 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。 Ig 是化学结构的概念，它包括了正常的抗体球蛋白和尚未证 实有抗体活性但结构与抗体相似的球蛋白。 抗体是生物学功能的概念，所有的抗体都是 Ig，但 Ig 并非 都有抗体活性。 免疫球蛋白可分为分泌型和膜型。前者主要存在于血液和组 织液中，具有抗体的各种功能；后者构成 B 细胞膜上的抗原受体。 第一节 免疫球蛋白的分子结构 一、免疫球蛋白的基本结构 由二硫键相连的四条对称的多肽链构成的单体。其中两条分 子量较大的链，称为重链；两条分子量较小的链，称为轻链。 （一）重链与轻链 1. 重链（heavy chain，H 链） 2. 450～550 个氨基酸残基，分子量约 55～75kD。 根据 Ig 重链抗原性的差异，Ig 可分为五类，即 IgG、IgM、 IgA、IgD、IgE，其相应的重链分别称为γ、μ、α、δ及ε链。 2.轻链（light chain，L 链）
约由214个氨基酸残基组成,分子量约25kD。 根据轻链抗原性的不同,分为κ、λ两型。各类Ig的轻链均 有K型或λ型(正常人血清Ig的Kλ约为2:1)。 天然的Ig单体中,两条重链同类,两条轻链同型。 (二)可变区和恒定区 1.可变区( variable region,V区) 近N端的1/2L链和1/4(或1/5)H链,氨基酸的组成及序 列变化较大,而得名。 (1)超变区( hypervariable region,HVR) V区内变化最为剧烈的特定部位。L链有3个,H链有3个。 在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补,故又称互补 性决定区( complementarity determing region,CDR) 不同Ig分子在超变区结构上各自具有独特的氨基酸排序和 构型特点,也称为Ig分子的独特型或独特型决定簇。 超变区、互补性决定区和独特型决定簇指的是Ig分子中的同 一结构部位,只是从不同的角度阐述而已。 (2)骨架区( framework region,FR) Ig分子V区超变区之外的部位,其氨基酸组成及排列相对保 守 作用:主要是稳定CDR的空间构型,以利 i gCR与抗原表位 精细的特异性结合 2.恒定区( constant region,C区) 近C端的1/2L链及3/4(或4/5)H链,氨基酸组成在同 物种的同一类Ig中相对稳定 即:同一种属的个体,所产生针对不同抗原的同一类别Ig, 其C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定,其免疫原性相同,但V 区各异。如抗人IgG、抗人IgM。 (三)其他结构 1.J链( jioning chain,J链)由浆细胞合成
约由 214 个氨基酸残基组成，分子量约 25kD。 根据轻链抗原性的不同，分为κ、λ两型。各类 Ig 的轻链均 有κ型或λ型（正常人血清 Ig 的κλ约为 2∶1）。 天然的 Ig 单体中，两条重链同类，两条轻链同型。 （二）可变区和恒定区 1.可变区（variable region，V 区） 近 N 端的 1/2 L 链和 1/4（或 1/5）H 链，氨基酸的组成及序 列变化较大，而得名。 ⑴ 超变区（hypervariable region，HVR） V 区内变化最为剧烈的特定部位。L 链有 3 个，H 链有 3 个。 在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补 性决定区（complementarity determing region，CDR）。 不同 Ig 分子在超变区结构上各自具有独特的氨基酸排序和 构型特点，也称为 Ig 分子的独特型或独特型决定簇。 超变区、互补性决定区和独特型决定簇指的是 Ig 分子中的同 一结构部位，只是从不同的角度阐述而已。 ⑵骨架区（framework region，FR） Ig 分子 V 区超变区之外的部位，其氨基酸组成及排列相对保 守。 作用：主要是稳定 CDR 的空间构型，以利 IgCDR 与抗原表位 精细的特异性结合。 2.恒定区（constant region，C 区） 近 C 端的 1/2 L 链及 3/4（或 4/5）H 链，氨基酸组成在同一 物种的同一类 Ig 中相对稳定。 即：同一种属的个体，所产生针对不同抗原的同一类别 Ig， 其 C 区氨基酸组成和排列顺序比较恒定，其免疫原性相同，但 V 区各异。如抗人 IgG、抗人 IgM。 （三）其他结构 1.J 链（jioning chain，J 链） 由浆细胞合成
主要作用:在H链的羧基端将Ig单体连接成双体或多聚体, 起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。 2.分泌片( secretory piece,SP) 由粘膜上皮细胞合成。是分泌型IgA(SIgA)的结构成分。 作用:保护SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介导 多聚IgA向粘膜上皮外主动输送的作用。 二、免疫球蛋白的功能区 04学时 约由110个氨基酸组成。由链内二硫键连接并经两个反向平 行的β一片层折叠形成的具有特定功能的球形单位,称为Ig的功 能区或结构域 (一)功能区的名称 L链:ⅥL、CL H链:CH1l、CH2、CH3、CH4(IsM和IgE有) (二)功能区的功能 1.Ⅵ、Ⅶ特异性识别和结合抗原(共同构成凹槽或口袋状空 间结构供抗原表位特异性结合。) 2.CH、CL具有同种异型遗传标记。 3.IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q的结合点:与I 通过胎盘有关 4.CH3/CH4具有多种细胞Fc受体结合的功能,不同的Ig在 结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应 (三)绞链区( hinge region) 位于(H~CB2之间。富含脯氨酸,对蛋白酶敏感,易伸展弯 作用:1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合 2使Ig分子发生“F““Y”的构型改变,暴露补体 结合位点。 三、免疫球蛋白的水解片段 (一)木瓜蛋白酶的水解作用
主要作用：在 H 链的羧基端将 Ig 单体连接成双体或多聚体， 起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。 2.分泌片（secretory piece，SP） 由粘膜上皮细胞合成。是分泌型 IgA（S IgA）的结构成分。 作用：保护 S IgA 抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介导 多聚 IgA 向粘膜上皮外主动输送的作用。 二、免疫球蛋白的功能区 0.4 学时 约由 110 个氨基酸组成。由链内二硫键连接并经两个反向平 行的β-片层折叠形成的具有特定功能的球形单位，称为 Ig 的功 能区或结构域。 （一）功能区的名称 L 链：VL、CL H 链：CH1、CH2、CH3、CH4（IgM 和 IgE 有） （二）功能区的功能 1.VL、VH 特异性识别和结合抗原（共同构成凹槽或口袋状空 间结构供抗原表位特异性结合。） 2.CH、CL 具有同种异型遗传标记。 3.IgG 的 CH2 和 IgM 的 CH3 具有补体 C1q 的结合点；与 IgG 通过胎盘有关。 4.CH3/CH4 具有多种细胞 Fc 受体结合的功能，不同的 Ig 在 结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应。 （三）绞链区（hinge region） 位于 CH1～CH2 之间。富含脯氨酸，对蛋白酶敏感，易伸展弯 曲。 作用：1.弯曲利于 V 区与不同距离的抗原表位结合 2.使 Ig 分子发生“T ”“Y”的构型改变，暴露补体 结合位点。 三、免疫球蛋白的水解片段 （一）木瓜蛋白酶的水解作用
木瓜蛋白酶水解IgC 二个相同的单价抗原结合片段 ( fragment of antigen-bind ing, Fab E) 一个可结晶片段 (crystallizable fragment, Fc E Fab段保留了特异性结合抗原的功能。Fc段保留了重链的抗 原性和Ig相应功能区的生物学活性。 (二)胃蛋白酶的水解作用 胃蛋白酶水解IgG L 个与抗原双价结合的F(ab)2段 小分子多肽碎片(pFc‘) (无生物学活性) (三)意义 1.有利于阐明Ig的结构及生物活性 2.有利于生物制品的生产和纯化,避免超敏反应的发生。 第二节免疫球蛋白的异质性 Ig的异质性:免疫球蛋白分子的不均一性 可表现为:(三方面) 1.不同抗原表位诱生不同类型的Ig,其识别抗原的特异性不 同,其重、轻链类型有差异 2.不同抗原表位诱生的同一类型的Ig,其识别抗原的特异性 不同; 3.同一抗原表位诱生不同类型的Ig,其识别抗原的特异性相 同,但重、轻链类型不同。 免疫球蛋白的类型 (一)类 五类 (二)亚类依同一类Ig其H链的抗原性和二硫键数目和 位置不同分 (三)型 两型 (四)亚型同一型Ig中依其L链C区N端氨基酸排列
木瓜蛋白酶水解 IgG 二个相同的单价抗原结合片段 （fragment of antigen-binding，Fab 段） 一个可结晶片段 （crystalizable fragment，Fc 段） Fab 段保留了特异性结合抗原的功能。Fc 段保留了重链的抗 原性和 Ig 相应功能区的生物学活性。 （二）胃蛋白酶的水解作用 胃蛋白酶水解 IgG 一个与抗原双价结合的 F（ab’）2段 小分子多肽碎片（pFc‘） （无生物学活性） （三）意义 1.有利于阐明 Ig 的结构及生物活性 2.有利于生物制品的生产和纯化，避免超敏反应的发生。 第二节 免疫球蛋白的异质性 Ig 的异质性：免疫球蛋白分子的不均一性 可表现为：（三方面） 1. 不同抗原表位诱生不同类型的 Ig，其识别抗原的特异性不 同，其重、轻链类型有差异； 2. 不同抗原表位诱生的同一类型的 Ig，其识别抗原的特异性 不同； 3. 同一抗原表位诱生不同类型的 Ig，其识别抗原的特异性相 同，但重、轻链类型不同。 一、免疫球蛋白的类型 （一）类 五类 （二）亚类 依同一类 Ig 其 H 链的抗原性和二硫键数目和 位置不同分 （三）型 两型 （四）亚型 同一型 Ig 中依其 L 链 C 区 N 端氨基酸排列
的差异分 外源因素所致的异质性一—lg的多样性 多样性的抗原诱生出多样性的抗体(Ig)。 三、内源因素所致的异质性——Ig的血清型难点 (一)同种型( Isotype) 同一种属内所有个体Ig共有的抗原特异性标志,为种属型标 志,存在于Ig的C区 如某人的IgG→免疫羊 产生羊抗人IgG抗体 结合 所有人类IgG 根据C区抗原性的不同,可将人类Ig分为类、亚类、型和亚 型。 (二)同种异型( alltype) 同一种属内不同个体间的Ig具有的不同抗原特异性标志,为 个体型标志,存在于Ig的C区和V区。 这是因为个体间某些基因座位的等位基因不同,故编码表达 有细微不同,称同种异型决定簇。 此种决定簇存在于同一种属某些成员的CH或CL上。故人类 的IgGl~IgG4、IgA2和κ链有同种异型。 (三)独特型( idiotype) 同一个体体内不同B细胞克隆产生的IgV区的抗原特异性各 不相同,其ⅤHVL超变区各自具备的独特型抗原决定簇结构,称 为抗体的独特型 Ig的独特型表位可在异种、同种异体及自身体内诱 导产生相应的抗体称为抗独特型抗体。 第三节IgV区的功能——特异性结合抗原 特异性是由IgV区的氨基酸组成及空间构型所决定。抗体与 抗原之间的总结合力称为亲和力 Ig可特异性识别、结合抗原。V区的CDR在识别和结合特异
的差异分 二、外源因素所致的异质性——Ig 的多样性 多样性的抗原诱生出多样性的抗体（Ig）。 三、内源因素所致的异质性——Ig 的血清型 难点 （一）同种型（isotype） 同一种属内所有个体 Ig 共有的抗原特异性标志，为种属型标 志，存在于 Ig 的 C 区。 如某人的 IgG 免疫羊 产生羊抗人 IgG 抗体 结合 所有人类 IgG 根据 C 区抗原性的不同，可将人类 Ig 分为类、亚类、型和亚 型。 （二）同种异型（alltype） 同一种属内不同个体间的 Ig 具有的不同抗原特异性标志，为 个体型标志，存在于 Ig 的 C 区和 V 区。 这是因为个体间某些基因座位的等位基因不同，故编码表达 有细微不同，称同种异型决定簇。 此种决定簇存在于同一种属某些成员的 CH 或 CL 上。故人类 的 IgG1～IgG4、IgA2 和κ链有同种异型。 （三）独特型（idiotype） 同一个体体内不同 B 细胞克隆产生的 IgV 区的抗原特异性各 不相同，其 VH/VL 超变区各自具备的独特型抗原决定簇结构，称 为抗体的独特型。 Ig 的独特型表位可在异种、同种异体及自身体内诱 导产生相应的抗体称为抗独特型抗体。 第三节 IgV 区的功能——特异性结合抗原 特异性是由 Ig V 区的氨基酸组成及空间构型所决定。抗体与 抗原之间的总结合力称为亲和力。 Ig 可特异性识别、结合抗原。V 区的 CDR 在识别和结合特异