第 6 章 抗体 antibody,Ab

抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁； 两者既是好朋友，又是一对冤家。

内 容• 一、基本概念• 二、免疫球蛋白的分子结构• 三、抗体的生物学活性• 四、五类免疫球蛋白的特点与功能• 五、免疫球蛋白的抗原性• 六、免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性• 的机制• 七、抗体的制备

一、基本概念 1. 抗体（ Antibody ， Ab ） 指 B 淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖、分化

成为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。

存在形式： 膜型（ membrane immunoglobulin,

mIg ） — B 细胞膜上的抗原受体； 分泌型 (secreted immunoglobulin, sIg) — 分泌进入体液 , 介导体液免疫应答。

2. 免疫球蛋白（ Immunoglobulin ， Ig ）

指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 包括： 具有免疫活性的正常抗体，没有抗体活性的异常

免疫球蛋白。

• 抗体一定是免疫球蛋白； 免疫球蛋白不一定都是抗体。

4. 体液免疫 抗体是机体免疫应答的重要产物，且主要存

在于血清及其它体液、外分泌液中，所以将抗体介导的免疫称为体液免疫。

二、免疫球蛋白的分子结构二、免疫球蛋白的分子结构（一）免疫球蛋白的基本结构： 由四条多肽链组成，呈“ Y” 或“ T” 型 1. 组成：• 2 条长链，又称重链（ Heavy chain ， H 链）： 含 450-550aa ，分子量为 55-75KD 。

• 2 条短链，又称轻链（ Light chain ， L 链）： 含 214aa ，分子量为 25KD 。

• 2. 分类、分型：（ 1 ）根据重链氨基酸组成、序列及结构的差异，将 Ig 分为

五类：

IgM (IgM (µµ) ) 、、 IgG(IgG(γγ)) 、、 IgA(IgA(αα)) 、、 IgD(IgD(δδ)) 、 、 IgE(IgE(εε) ) • 亚类亚类：： IgGIgG ：： IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgAIgA ：： IgA1, IgA2IgA1, IgA2 IgM: IgM1, IgM2IgM: IgM1, IgM2

（（ 22 ）分两型：）分两型： 根据轻链氨基酸组成、序列及结构的差异，可将轻根据轻链氨基酸组成、序列及结构的差异，可将轻 链分为两型：链分为两型： κκ 和和 λλ 型 型 • 每一每一 IgIg 单体分子两条重链必须同类，两条轻链必须单体分子两条重链必须同类，两条轻链必须• 同型。同型。

• 3. 分区： 根据 H 、 L 链氨基酸组成及序列变化大小， 可分为：

（ 1 ）可变区（ variable region ， V 区）： 近氨基端（ N 端） L 链的 1/2 （ VL ）和 H 链 的 1/4 或 1/5 （ VH ）

表位

• I I 超变区（超变区（ HVRHVR ）） 在 V 区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定

部位。 HVR1,HVR2,HVR3;• II II 决定簇互补区决定簇互补区：： complementarity—determin

ing region ， CDR(CDR1CDR(CDR1 ，， CDR2CDR2 ，， CDR3CDR3 ）） VL 、 VH 的超变区受链内二硫键作用而折叠成

特定的空间构型，供抗原决定簇互补结合， 故将超变区又称为互补决定区。• III III 独特型决定簇独特型决定簇（（ idiotype determinantsidiotype determinants ，，

Id)Id) Ig 超变区结构是该 Ig 分子所独特具有的遗传标

记结构，故又称为独特型决定簇。

• 事实上 : • IgV 区的超变区、 Ig 与抗原结合的 CDR 区及 I

g 的独特型决定簇指的是 Ig 分子 V 区中的同一结构部分，所不同的是分别从其结构特点、功能及该区抗原性三个不同角度来表示的。

• 骨架区： Ig 超变区之外的部位，其氨基酸序列、组成相对保守，称为骨架区。

• 作用： 稳定 CDR 结构，以利 IgCDR 与抗原决定簇精细

特异地结合。

（ 2 ）恒定区（ constant region ， C区）

近羧基端（ C 端） L 链的 1/2 （ CL ） 和 H 链的 3/4 或 4/5 （ CH ）

（二） Ig 的其它结构：

J 链（ Joining chain ）

由浆细胞合成的酸性糖蛋白。

作用 :在 Ig 羧基端连接 Ig单体成为双体（ SIgA ）或五聚体（ IgM ）——

稳定多聚体结构、参与体内运转。

1.连接链（ joining chain ， J 链）

• 分泌片（ secretory piece ， SP） 由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。

• 作用：保护SIgA抵抗外分泌液蛋白酶的降解。 利于 SIgA 分泌到粘膜表面。

（三） Ig 的功能区及功能：• 1. 定义： Ig 的 H 链、 L 链每隔 110 个氨基酸由链内

二硫键• 连结成一个能行使特定功能的球形结构，称为 Ig 的• 功能区（（ domain)domain) 。。

• 2. 功能分区：• L 链： VL 、 CL• H 链： VH 、 CH1 、 CH2 、 CH3 （ CH4 ）• 铰链区：位于 CH1 、 CH2之间， 富含大量脯氨酸和二硫键， 不易形成 α螺旋； 对蛋白酶敏感。

3.各功能区的作用：

1 ） VL 、 VH ：与抗原特异结合的部位2 ） CL 、 CH1 （ allotype) ： Ig 同种异型的的遗传标

记3 ） IgG CH2/IgM CH3 ：补体结合位点所在 , 激活补体 ; IgG: 传递作用——母体的 IgG ，借助 CH2 区通过胎盘 主动传递给胎儿——选择性通过胎盘。 sIgA:转运作用——分泌型 IgA ，粘膜下浆细胞合成 的 Ab ，转运至粘膜表面—乳腺中的 sIgA 。4 ） CH3/CH4 ：具有与多种细胞结合的功能。不同的 Ig

结合不同的细胞，产生不同的免疫效应。 opsonization ， ADCC ， I 型超敏反， 与 SPA 结合（ 5 ） CH1/CH2:铰链区发生构型变化（变构）。 利于结合抗原； 利于激活补激活补体。

（ 5 ）铰链区：

• 利于抗体分子超变区与抗原决定簇吻合—结合抗原。

• Ag 和 Ab 结合后，铰链区发生构型变化，使存在于 CH2 区补体结合位点暴露，使补体得以结合—激活补体。

(( 四 ）四 ） IgIg 的水解片的水解片段：段：

1.1. 木瓜蛋 白酶木瓜蛋 白酶（ papain ）

酶解部位：重链间二硫键近氨基端

形成片段：两个相同的单价抗原结合片段（ Fab ） ;

一个可结晶片段（ Fc ）

功能：Fab ：与抗原特异结合，单价结

合，肉眼不可见（凝集、沉淀反应）

Fc ：保留重链的抗原性及相应功能区的生物活性

2.2.胃蛋白酶（胃蛋白酶（ pepsinpepsin ））

酶解部位：重链间二硫键近羧基端形成片段：双价的抗原结合片段： F(ab’)2 、 pFc’功能： F(ab’)2 ：与抗原特异结合，呈双价结合的。 pFc’：无任何生物活性的小分子多肽碎片。

3.Ig水解片段研究意义

• 阐明 Ig 的结构及生物活性；• 应用治疗：经酶降解的 Ig ，经浓缩制备，提高疗效，可减少超敏反应的发生。

三、抗体的生物学活性三、抗体的生物学活性1．特异性结合抗原（ Fab;VL/VH;HVR;CDR)2．激活补体： IgG 、 IgM3．与组织细胞结合• 调理吞噬作用： IgG 、 IgM• ADCC 作用： IgG 、 IgA 、 IgE• I 型超敏反应： IgE4．与葡萄球菌 A 蛋白结合： IgG5．选择性传递： IgG （胎盘）， SIgA （粘膜）6．具有抗原性：分类鉴定，分离纯化， 免疫诊断，自身免疫。

 

四、五类免疫球蛋白的特点与功能四、五类免疫球蛋白的特点与功能

11．． IgGIgG （单体）（单体） 1 ）分 4 个亚类： IgG1 、 IgG2 、 IgG3 、 IgG4 （激活补体能力： IgG3,IgG1,IgG2) 2 ）血清含量最高（ 75%），分子量最小 3 ）半衰期长 (21 天左右 ),出生后 3月开始合成 4 ）唯一通过胎盘的 Ig （ IgG4 不通过胎盘） 5) 其 Fc段与 SPA(葡萄球菌蛋白 A) 结合 6 ）抗感染抗体（抗菌、抗病毒、中和毒素 ;ADCC) 参与自身免疫、超敏反应。 IgG 是再次免疫的主要抗体。

22．． IgMIgM （五聚体或单体）（五聚体或单体）• 五聚体五聚体 IgMIgM ：： 1 ）分子量最大 ( 存在于血流中，抗败血症 ), 血清含量占 5%-10%。 2 ）合成最早 (半衰期短， 5d) ，用于早期诊断、产前诊断 3 ）在早期感染中具重要的免疫防御作用—在早期感染中具重要的免疫防御作用— 具有强大的调理、激活补体及杀菌作用 4 ）血型抗体主要为 IgM, 也有少量分泌型 IgM 。 5 ）参与自身免疫、超敏反应参与自身免疫、超敏反应• 单体单体 IgMIgM ：： 为为 mIgM ，是 B 细胞的重要表面标志，是最早出现的 BC

R 。

3.IgA3.IgA ：： 1 ）血清型 IgA ：单体单体，存在于血清中，免疫作用弱。

2 ）分泌型 IgA ：双体、三体及多体双体、三体及多体• 存在于乳汁、唾液及外分泌液中• 局部免疫防御（第一道防线）： 激活补体（替代途径） 免疫调理作用、 ADCC IgA 的跨细胞膜转运 : • 带有 J链的 IgA 多聚体，与粘膜上皮细胞表达 poly-Ig

受体（ pLgR) 结合；被细胞吞噬，在转运小体里再被转运到粘膜表面。

44．． IgDIgD ：：（ 1 ）血清含量低（ 1%）（ 2 ） B 细胞分化受体（ 3 ）防止免疫耐受（成熟 B 细

胞表达mIgM 和 IgD ； Ba 与 Bm 细胞无mIgD)

55．． IgEIgE ：：（ 1 ）正常时含量极低（ 0.002%）（ 2 ）两类 Fc 受体： 高亲和力受体 (FcεRIⅠ): 与 I 型超敏反应有关 低亲和力受体 (FcεRⅡ): 与 ADCC 有关

五、免疫球蛋白的抗原性五、免疫球蛋白的抗原性1. 同种型：指同一物种内所有个体共有的 Ig 的抗

原特异性结构。同种型抗原决定簇存在于 Ig 的CH 、 CL 区。

2. 同种异型：指同一物种内不同个体间的 Ig 在抗原性上的差异。同种异型抗原决定簇存在于 Ig的 CH1 、 CL 区的特定部位。

3. 独特型：同一个体内不同 B 细胞克隆产生的 Ig V 区的抗原特异性各不相同，其超变区各自具备的独特抗原决定簇结构，称为抗体的独特型。

独特型决定簇存在于 Ig 的超变区。

六、六、 IgIg 的基因结构与的基因结构与 AbAb 多样性的机制多样性的机制

（二）（二） IgIg 的基因结构的基因结构1.Ig 重链 VDJ基因重排及

C 基因类别转换 V 区： V 、 D 、 J基因编码

V 基因： CDR1 、 CDR2 D 基因及 V-D ：大部分 CD

R3 D-J基因： CDR3 其余部

分及骨架区 C 区： CC 基因编码基因编码 存在类别转换存在类别转换

（一）免疫球蛋白的基（一）免疫球蛋白的基因库因库

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 链基因连 锁群）第 22号染色体

2.Ig 轻链基因结构与 VJ 重排（ 1 ） Ig κ 型轻链基因： V 、 J 、 C κ

V 基因： CDR1 、 CDR2

V-J 基因： CDR3

C 基因： C 区（ 2 ） Igλ 型轻链基因： V 、 J 、 C λ

V 基因： CDR1 、 CDR2

V-J ： CDR3

C 基因： C 区

Human antibody genes

( 三 )Ig 的基因结构及其重排和表达

1.κ 链 : Vκ(约 100 个 ) 、 Jκ(5 个 ) 、 Cκ(1 个 )2.λ 链 : Vλ(约 30 个 ) 、 Jλ-Cλ(4 个 )

3.H 链 : V 基因 (约95 个 )• D 基因 (27 个 )• J基因 (6 个 )• C 基因 (9个 )

（四）（四） IgIg 的类别转换的类别转换

1. 定义 一个 B 细胞克隆在分化过程中 V-D-J功能性基因片段保持不变，而发生 C 基因重排，使其表达的抗体分子发生 H 链类的改变，称为类别转换（ class switching ） 。

2.举例 B 细胞克隆 IgM

IgGIgGIFN-γIFN-γ

IL-4IL-4 IgEIgE

IL-5 IgA

( 五 ) 抗体多样性机制 : 1.Ig 受多基因控制 2.V-D-J及 V-J 连接的多样性 3. 体细胞的基因突变 4.H 、 L 链的随机组合

七、抗体的制备

1. 多克隆抗体 (PcAb ， polyclonal antibody)

第一代抗体多数天然抗原具有多种抗原决定簇 ,注入机体后可刺激多个 B细胞克隆发生免疫应答 ,产生多种相应抗体 ---这种由多个克隆细胞产生的多种抗体混合物 ,即为多克隆抗体 .

一、多克隆抗体（ polyclonal antibody ）， 第一代抗体 1. 定义 指由不同 B细胞克隆产生 的针对抗原物质中多种抗原决 定簇的多种抗体混合物。 如 :免疫血清（含多种特异性、 抗体）。2.实际意义 （ 1）预防、治疗感染性疾病 （ 2）临床诊断

七、抗体的制备

二、单克隆抗体（ monoclonal antibody, McAb ），第二代抗体

1. 定义 由单一克隆 B细胞杂交瘤产生的，只识别抗 原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。 2. 特点 具有高度均一性。 3. 杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞 — 无限增殖； 免疫 B细胞 — 合成、分泌特异性抗体。 4. 杂交瘤技术 HAT 培养基：次黄嘌 (H), 氨基蝶呤 (A) 和胸腺嘧 啶核苷 (T) 。

•3. 基因工程抗体 (GeAb): 第三代抗体 由基因重组技术制备的抗体 , 称为基因工程抗

体。• 嵌合抗体 (chimeric Ab) • 人源抗体（ humanized Ab)• 双特异性抗体（ bispecific Ab) • Fab/ScFV （ single chain FV fragment) 单域抗体（ single chain Ab)

抗体的结构与功能的关系，所展现出的生物学功能是其结构的完美表演者。