第二章杭体的结构与功能 合的位置。V阳和V通过非共价相互作用组成一个Fv区。单个g分子具有2个抗原结合位 点(antigen-binding site),二聚体分泌型IgA具有4个抗原结合位点，五聚体IgM可有l0 个抗原结合位点。C和CH上具有部分同种异型(allotype)的遗传标记。lgG的C2具有补 体Cq的结合点，能活化补体的经典途径。母体1gG借助C2部分可通过胎盘主动传递到 胎体内。IgG的C3具有结合单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞和NK细胞FC段受体 的功能。IgM的C3具有补体结合位点。gE的C2和Ce3功能区与结合肥大细胞和嗜碱性 粒细胞FcRI有关。各功能区位置及其主要功能见表2l。 表2-1免疫球蛋白功能区的主要功能 功能区位置 主要功能 Va、V 抗原结合部位 CH1-3和C Ig遗传标志所在 CH2lgG、CH3lgM C1q结合部位 CH2~CH3(lgG) 结合并通过胎盘 CH3(IgG) FCYR结合部位 Cu4(IgE) FcgR结合部位 三、水解片段 如前所述，抗体分子的铰链区对木瓜蛋白酶、胃蛋白酶敏感，当用这些蛋白酶水解免疫 球蛋白分子时常发生裂解。Porter等最早用木瓜蛋白酶(papain)水解兔lgG,从而获知了g 四肽链的基本结构和功能。抗体片段的水解特性不仅有助于我们了解抗体的结构，而且对认 识抗体的功能及功能改进和应用具有意义。 (一)木瓜蛋白酶的水解片段 木瓜蛋白酶水解gG的部位在铰链区H链链间二硫键近N端侧。切断后可得到三个片 段（图2-8）： ①两个Fab段(fragment of antigen binding,抗原结合段)，每个Fab段由一条完整的L 链和一条约为12的H链组成，Fb段分子量为54kD。一个完整的Fab段可与抗原结合， 表现为单价，但不能形成凝集或沉淀反应。Fab中约1/2H链部分称为Fd段，约含225个氢 基酸残基，包括V、CHl和部分较链区。 ②一个Fc段(fragment crystallizable,可结品段)，由连接H链二硫键和近羧基端两条 约1/2的H链所组成，分子量约50kD。lg在异种间免疫所具有的抗原性主要存在于F℃段。 -15
第二章 抗体的结构与功能 - 15 - 合的位置。VH和 VL通过非共价相互作用组成一个 FV 区。单个 Ig 分子具有 2 个抗原结合位 点（antigen-binding site），二聚体分泌型 IgA 具有 4 个抗原结合位点，五聚体 IgM 可有 10 个抗原结合位点。CL和 CH 上具有部分同种异型（allotype）的遗传标记。IgG 的 CH2 具有补 体 Clq 的结合点，能活化补体的经典途径。母体 IgG 借助 CH2 部分可通过胎盘主动传递到 胎体内。IgG 的 CH3 具有结合单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B 细胞和 NK 细胞 Fc 段受体 的功能。IgM 的 CH3 具有补体结合位点。IgE 的 Cε2 和 Cε3 功能区与结合肥大细胞和嗜碱性 粒细胞 FCεRI 有关。各功能区位置及其主要功能见表 2-1。 表 2-1 免疫球蛋白功能区的主要功能 功能区位置 主要功能 VH、VL 抗原结合部位 CH1～3 和 CL Ig 遗传标志所在 CH2(IgG)、CH3(IgM) C1q 结合部位 CH2～CH3(IgG) 结合并通过胎盘 CH3(IgG) FcγR 结合部位 CH4(IgE) FcεR 结合部位 三、水解片段 如前所述，抗体分子的铰链区对木瓜蛋白酶、胃蛋白酶敏感，当用这些蛋白酶水解免疫 球蛋白分子时常发生裂解。Porter 等最早用木瓜蛋白酶（papain）水解兔 IgG,从而获知了 Ig 四肽链的基本结构和功能。抗体片段的水解特性不仅有助于我们了解抗体的结构，而且对认 识抗体的功能及功能改进和应用具有意义。 （一） 木瓜蛋白酶的水解片段 木瓜蛋白酶水解 IgG 的部位在铰链区 H 链链间二硫键近 N 端侧。切断后可得到三个片 段（图 2-8）： ① 两个 Fab 段（fragment of antigen binding，抗原结合段）,每个 Fab 段由一条完整的 L 链和一条约为 1/2 的 H 链组成，Fab 段分子量为 54kD。一个完整的 Fab 段可与抗原结合， 表现为单价，但不能形成凝集或沉淀反应。Fab 中约 1/2H 链部分称为 Fd 段，约含 225 个氨 基酸残基，包括 VH、CH1 和部分铰链区。 ② 一个 Fc 段（fragment crystallizable，可结晶段）,由连接 H 链二硫键和近羧基端两条 约 1/2 的 H 链所组成，分子量约 50kD。Ig 在异种间免疫所具有的抗原性主要存在于 Fc 段
第二章抗休的结构与功能 木瓜蛋白 图2-8免疫球蛋白水解片断示意图 (二)胃蛋白酶的水解片段 Nisonoff等最早用胃蛋白酶(pepsin)裂解免疫球蛋白。胃蛋白酵在较链区H链链间二 硫键近C端切断lg分子，获得一个F(ab2片段及若干pFc'小分子片段（图1-8）。F(ab) 2包括一对完整的L链和一对由链间二硫键相连的略大于Fb中Fd的H链（称为Fd),约 含235个氨基酸残基，包括V、Vl和较链区。F(b)2具有双价抗体活性，与抗原结合 可发生凝集和沉淀反应。双价的F(ab)2与抗原结合的亲合力要大于单价的Fb。由于应 用F(b)2时保持了结合相应抗原的生物学活性，又减少或避免了F℃段抗原性可能引起的 副作用，因而在生物制品中有较大的实际应用价值。例如白喉抗毒素、破伤风抗毒素等均是 抗体经胃蛋白酶消化后精制提纯的生物制品。虽然F(b'),与抗原结合特性方面同完整的 g分子一样，但由于缺乏Ig中F心部分，因此不具备固定补体以及与细胞膜表面F心受体结 合的功能。F(b)2经还原等处理后，H链间的二硫可发生断裂而形成两个相同的Fab片 段。Ig的Fc段被胃蛋白酶水解成若干小分子片段，称为pFc',失去生物学活性。 四、其它成分 (一)J链 免疫球蛋白具有单体、双体和五聚体等形式。单体是由一对L链和一对H链组成的基 本结构，如lgG、lgD、lgE血清型IgA:双体是由J链连接的两个单体，如分泌型lgA(se IgA,SlgA)二聚体（或多聚体）IgA结合抗原的亲合力(avidity)要比单体lgA高：五聚体 是由J链和二硫键连接五个单体，如IgM。μ链Cys414(Cu3)和Cys575(C端的尾部)对于 gM的多聚化极为重要。在J链存在下，通过两个邻近单体gM链Cys之间以及J链与邻 μ链Cys575之间形成二硫键组成五聚体。由粘膜下浆细胞所合成和分泌的gM五聚体，与 粘膜上皮细胞表面plgR(poly-g receptor,.plgR)结合，穿过粘膜上皮细胞到粘膜表面成为分泌 型IgM(secretory IgM0. J链(joining chain)存在于二聚体分泌型lgA和五聚体lgM中（图2-9）。J链分子 -16
第二章 抗体的结构与功能 - 16 - 图 2-8 免疫球蛋白水解片断示意图 （二）胃蛋白酶的水解片段 Nisonoff 等最早用胃蛋白酶（pepsin）裂解免疫球蛋白。胃蛋白酶在铰链区 H 链链间二 硫键近 C 端切断 Ig 分子，获得一个 F(ab’)2 片段及若干 pFc’小分子片段（图 1－8）。F（ab'） 2 包括一对完整的 L 链和一对由链间二硫键相连的略大于 Fab 中 Fd 的 H 链（称为 Fd'），约 含 235 个氨基酸残基，包括 VH、VH1 和铰链区。F（ab'）2具有双价抗体活性，与抗原结合 可发生凝集和沉淀反应。双价的 F（ab'）2 与抗原结合的亲合力要大于单价的 Fab。由于应 用 F（ab'）2时保持了结合相应抗原的生物学活性，又减少或避免了 Fc 段抗原性可能引起的 副作用，因而在生物制品中有较大的实际应用价值。例如白喉抗毒素、破伤风抗毒素等均是 抗体经胃蛋白酶消化后精制提纯的生物制品。虽然 F（ab'）2 与抗原结合特性方面同完整的 Ig 分子一样，但由于缺乏 Ig 中 Fc 部分，因此不具备固定补体以及与细胞膜表面 Fc 受体结 合的功能。F（ab'）2 经还原等处理后，H 链间的二硫可发生断裂而形成两个相同的 Fab'片 段。Ig 的 Fc 段被胃蛋白酶水解成若干小分子片段，称为 pFc’，失去生物学活性。 四、其它成分 （一） J 链 免疫球蛋白具有单体、双体和五聚体等形式。单体是由一对 L 链和一对 H 链组成的基 本结构，如 IgG、IgD、IgE 血清型 IgA；双体是由 J 链连接的两个单体，如分泌型 IgA（secretory IgA,SIgA）二聚体（或多聚体）IgA 结合抗原的亲合力（avidity）要比单体 IgA 高；五聚体 是由 J 链和二硫键连接五个单体，如 IgM。μ 链 Cys414（Cμ3）和 Cys575(C 端的尾部)对于 IgM 的多聚化极为重要。在 J 链存在下，通过两个邻近单体 IgMμ 链 Cys 之间以及 J 链与邻 μ 链 Cys575 之间形成二硫键组成五聚体。由粘膜下浆细胞所合成和分泌的 IgM 五聚体，与 粘膜上皮细胞表面 pIgR(poly-Ig receptor,pIgR)结合，穿过粘膜上皮细胞到粘膜表面成为分泌 型 IgM(secretory IgM)。 J 链（joining chain） 存在于二聚体分泌型 IgA 和五聚体 IgM 中（图 2-9）。J 链分子
第二章杭体的结构与功能 量约为15kD,由于124个氨基酸组成的酸性糖蛋白，含有8个半胱氨酸残基，通过二硫键 连接到μ链或α链的羧基端的半胱氨酸。J链可能在g二聚体、五聚体或多聚体的组成以及 在体内转运中的具有一定的作用。gG、gD和gE是单体，没有J链。 2-9J链和分泌片断示意图 (二)分泌成分 分泌成分(secretory component,.SC),又称分泌片(secretory piece),是分泌型lgA上 的一个辅助成分（图1一9）。分子量约为75kD,为一种糖蛋白，由上皮细胞合成，以共价 形式结合到g分子，并一起被分泌到粘膜表面。SC的存在对于抵抗外分泌液中蛋白水解酶 的降解具有重要作用。 第二节抗体的分类 免疫球蛋白能与抗原特异性结合，具有抗体活性。动物经天然抗原免疫后可产生针对该 抗原上不同决定簇的多种抗体，显示出异质性。同时免疫球蛋白也属于蛋白质大分子，其本 身也具有免疫原性。决定g抗原特异性的决定簇位于g分子结构的不同链和区，并据此可 将免疫球蛋白分为不同的类型。 一、免疫球蛋白的分类 免疫球蛋白根据其分子结构、大小、带电量、溶解度及其与抗原的作用等的不同，可以 分成不同的类、亚类、型和亚型。 (一)类 抗体分子的重链根据其恒定区抗原特异性的差异可分成μ链、Y链、α链、6链和ε链。 根据重链类别可将同一种属所有个体内的g分成5类(cass),分别称之为gM、lgG、gA gD和gE。这种差异是由重链恒定区氨基酸组成、排列顺序、构型及二硫键等不同而决定 的。每一g分子内其各条重链的类别都相同。各类免疫球蛋白的理化特性和生物学特性见 表2-2。 17
第二章 抗体的结构与功能 - 17 - 量约为 15kD，由于 124 个氨基酸组成的酸性糖蛋白，含有 8 个半胱氨酸残基，通过二硫键 连接到 μ 链或 α 链的羧基端的半胱氨酸。J 链可能在 Ig 二聚体、五聚体或多聚体的组成以及 在体内转运中的具有一定的作用。IgG、IgD 和 IgE 是单体，没有 J 链。 2-9 J 链和分泌片断示意图 （二）分泌成分 分泌成分（secretory component,SC），又称分泌片（secretory piece）,是分泌型 IgA 上 的一个辅助成分（图 1－9）。分子量约为 75kD，为一种糖蛋白，由上皮细胞合成，以共价 形式结合到 Ig 分子，并一起被分泌到粘膜表面。SC 的存在对于抵抗外分泌液中蛋白水解酶 的降解具有重要作用。 第二节 抗体的分类 免疫球蛋白能与抗原特异性结合，具有抗体活性。动物经天然抗原免疫后可产生针对该 抗原上不同决定簇的多种抗体，显示出异质性。同时免疫球蛋白也属于蛋白质大分子，其本 身也具有免疫原性。决定 Ig 抗原特异性的决定簇位于 Ig 分子结构的不同链和区，并据此可 将免疫球蛋白分为不同的类型。 一、免疫球蛋白的分类 免疫球蛋白根据其分子结构、大小、带电量、溶解度及其与抗原的作用等的不同，可以 分成不同的类、亚类、型和亚型。 （一）类 抗体分子的重链根据其恒定区抗原特异性的差异可分成 μ 链、γ 链、α 链、δ 链和 ε 链。 根据重链类别可将同一种属所有个体内的 Ig 分成 5 类（class），分别称之为 IgM、IgG、IgA、 IgD 和 IgE。这种差异是由重链恒定区氨基酸组成、排列顺序、构型及二硫键等不同而决定 的。每一 Ig 分子内其各条重链的类别都相同。各类免疫球蛋白的理化特性和生物学特性见 表 2-2