07抗体分子、抗体基因重排及B细胞发育
2023年细胞真题
一名词解释(３’X10)杂交瘤，荧光原位杂交,孔膜区，Genome，受体,Ｃｙtｏｋine,细胞程序性死亡,Ｍeｉosｉs ，内吞,ＥＣM 二 填空(每空1分,40空,都是基础知识,部分题目不全)1 内质网的两种类型_____和_＿___. 2 神经系统由＿____和__＿_＿两类细胞组成。
３染色质分为____＿和_____两种，＿_＿_＿的嗜碱性更强。
４叶绿体的长轴范围为___＿_微米，短轴范围为_＿___微米。
5 线粒体的结构：＿＿＿＿_、_____、_____、___＿_．为_____自主性细胞器。
６高尔基体的功能是__＿＿＿的合成，加工与转运，列举高尔基体中的三种酶_____、_＿___、＿＿＿__. 7 植物细胞在受到高温，＿____,__＿__，＿____时细胞膜易损伤。
8 干细胞的分类 三问答（１０’X5) １物质通过细胞质膜运送的三种方式? 2 举例说明干细胞的特点以及其应用。
３动物细胞和植物细胞的区别。
4 细胞减数分裂的过程? 5 举例说明细胞增殖调控与肿瘤发生的关系。
四 论述(15‘Ｘ2)1 设计细胞生物学实验，研究一个新基因的功能(限８０0字以内）。
2通过了解细胞生物学的发展过程，谈谈你对生命科学研究的结识和体会(限80０字以内）。
一、名词解释（每题3 分） 1. 染色体端粒2. 细胞周期3. 光合作用原初反映４. 溶酶体 5. 原癌基因６. 核小体 ７. 线粒体半自主性 8. 肌醇磷脂信号通路９. 细胞质基质 1０.分子伴侣 二、填空(每空 1 分) 1. 在粗面内质网上合成的＿___，除进行糖基化修饰外,还可进行_＿__、＿___＿和＿＿＿_＿__等修饰作用,以使新生多肽链折叠成对的的三维结构。
2．在膜泡和细胞器的胞内运送中，微管为运送物质提供轨道和方向,而运送的动力则来自__＿_____ ． 3．磷脂合成是在光面内质网的____面上进行的,合成的磷脂向其他细胞部位转移的方式重要是＿__＿和____ . 4. 线粒体中ＡTP 的合成是在___上进行的，ＡTP 合成所需能量的直接来源是__ ． 5. 在细胞骨架系统中较为稳定的一种骨架纤维是＿___,其重要组成为＿___ . 6. 按功能来分类，细胞连接结构可分为____、＿__＿和_＿__ ．7. 组蛋白是构成___＿核生物染色体的基本结构蛋白，富含带___＿电荷的Ａｒg和____等碱性氨基酸,等电点一般在pH_＿__以上，属于碱性蛋白。
抗体、基因重排及B细胞发育
Diversity of Ab (抗体分子的多样性)
白蛋白
球蛋白
a1 a2
b
g
（a）
（b）
（c）
对健康人用疫苗进行主 动免疫，免疫前（a）和 免疫后10天 （b）分别 采血并对血清蛋白进行 凝胶电泳分析。免疫前 血清中的g 球蛋白条带较 宽，免疫之后则相对集 中。Bruton 氏病患者血 清蛋白中的 g 球蛋白条 带缺失（c）。
P otential Variation
Som atic hypermutation
1010-1011 突变频率是其它基因的百万倍以上。 使 抗 体 对 抗 原 的 亲 和 力 增 加 100-1000 倍 。
IG H
50 12 6 3600
IG K
60 5 300
IG L
30 7 210
IGH /IG K(IGL) Imprecise Joining
3 6 0 0 x(3 0 0 + 2 1 0 )= 1 .6 x1 0 6 多 样 性 至 少 增 加 100 倍
Nucleotide Addition
多 样 性 增 加 2000 倍
.
5
Diversity - Different Classes and Subclasses IgM Igm IgG Igg IgA Iga IgE Ige IgD Igd
Diversity - Different Sequences and Specificity
.
6
酸 相 50 残 应 40 基位 的 置 30 变上 异 氨 20 率基
除，IGHD2和IGHJ2之间
被修复酶连接在一起。
32
Heavy chain diversity created by variable recombination
抗体的结构与功能
抗体的产生：由B细胞在抗原刺激下产生 抗体的种类：IgG、IgM、Ig、IgE、IgD等 抗体的调节：由T细胞和B细胞相互作用调节 抗体的寿命：短寿命抗体和长寿命抗体 抗体的效应：中和作用、调理作用、补体结合作用等
自身免疫性疾病： 如系统性红斑狼疮、 类风湿性关节炎等
过敏性疾病：如 哮喘、过敏性鼻 炎等
抗体在生物技术中的应用：用于基因工程、细胞工程、酶工程等生物技术的研究与开发
抗体药物的研发：通过基因工程技术 将抗体基因导入到细菌、酵母或哺乳 动物细胞中进行大规模生产
抗体药物的前景：随着基因工程技 术的不断发展抗体药物的研发和应 用将更加广泛和深入
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抗体药物的应用：用于治疗癌症、 自身免疫性疾病、感染性疾病等
抗体与自身免疫疾病相关可能 导致自身免疫性疾病
参与免疫调节：抗体可以调节免疫 反应防止免疫系统过度反应
参与细胞分化和增殖：抗体可以影 响细胞的分化和增殖影响细胞的生 长和发育
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参与细胞信号传导：抗体可以与细 胞表面的受体结合传递信号影响细 胞功能
参与细胞凋亡：抗体可以诱导细胞 凋亡清除受损或异常细胞维持机体 健康
抗体的产生和调节
抗原刺激：抗原进入机体刺激免疫系统产生抗体 B细胞活化：抗原刺激B细胞使其活化并开始产生抗体 抗体生成：B细胞通过基因重排和表达生成特异性抗体 抗体分泌：抗体通过B细胞的分泌途径释放到血液中 抗体调节：免疫系统通过反馈机制调节抗体的产生和分泌
亲和力成熟：抗体与抗原结合的能力逐渐增强的过程 类别转换：抗体从一种类别转变为另一种类别的过程 免疫球蛋白重链和轻链的基因重排：抗体产生的基础 抗体的亲和力成熟和类别转换的机制：免疫系统对病原体的识别和反应
免疫球蛋白的基因重排
免疫球蛋白的基因重排（最新版）目录一、免疫球蛋白的概述二、免疫球蛋白的基因重排1.基因重排的概念2.免疫球蛋白基因重排的过程3.基因重排的意义三、免疫球蛋白的类型及特征1.IgG2.IgA3.IgM4.IgD5.IgE四、免疫球蛋白的应用正文一、免疫球蛋白的概述免疫球蛋白，又称为抗体，是一类重要的免疫效应分子。
它是由高等动物免疫系统淋巴细胞产生的蛋白质，经抗原的诱导可以转化为抗体。
免疫球蛋白根据结构不同，可以分为 IgG、IgA、IgM、IgD 和 IgE 五种，多数为丙种球蛋白。
可溶性免疫球蛋白存在于体液中，参与体液免疫；膜型免疫球蛋白是 B 淋巴细胞抗原受体。
二、免疫球蛋白的基因重排1.基因重排的概念基因重排是指在免疫球蛋白生成过程中，B 淋巴细胞将自身携带的免疫球蛋白基因进行重新排列组合，从而产生多样性的免疫球蛋白。
这个过程是免疫球蛋白生成的关键步骤，使得机体能够应对多种不同的抗原。
2.免疫球蛋白基因重排的过程免疫球蛋白基因重排主要发生在 B 淋巴细胞的前体细胞和浆细胞阶段。
在这个过程中，B 淋巴细胞通过基因重排，产生不同类型的免疫球蛋白。
基因重排主要涉及到免疫球蛋白重链和轻链基因的拼接，从而形成多种不同的免疫球蛋白。
3.基因重排的意义基因重排对于机体免疫应答具有重要意义。
首先，基因重排使得免疫球蛋白具有高度的多样性，从而增加了机体对各种抗原的识别能力。
其次，基因重排有助于机体产生针对同一抗原的不同亚型的免疫球蛋白，从而增强免疫应答的效果。
三、免疫球蛋白的类型及特征1.IgGIgG 是免疫球蛋白中最常见的类型，占血清免疫球蛋白的 70% 以上。
IgG 具有一个可变区（VH）和三个恒定区（CH1、CH2 和 CH3），是血清型IgA 的主要类型。
2.IgAIgA 分为血清型 IgA 和分泌型 IgA（SIgA）。
血清型 IgA 占血清免疫球蛋白的 10% 左右，具有一个可变区（VH）和三个恒定区（CH1、CH2、CH3）。
抗体分子抗体基因重排及B细胞发育共15页
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
抗体基因重排原理
抗体基因重排原理咱先得知道啥是抗体。
抗体就像是咱们身体里的小卫士，专门去识别那些外来的坏家伙，像细菌啊、病毒啊之类的。
那这些抗体是怎么来的呢？这就和基因重排有大大的关系喽。
在咱们的细胞里啊，抗体基因可不是一开始就整整齐齐地排好队准备工作的。
它们就像一堆乱七八糟的小积木块。
对于抗体来说，有好几个不同的基因片段，就比如说有V（可变区）片段、D（多样性区，这个不是每个抗体都有的哦）片段还有J（连接区）片段。
这些片段就散落在基因的各个角落。
当一个B淋巴细胞（这可是产生抗体的小工厂细胞呢）开始准备制造抗体的时候，就像是一场超级大抽奖。
这个细胞会从众多的V片段里挑出一个，然后呢，如果有D片段的话，再从D片段里选一个，最后从J片段里挑一个。
这一挑啊，那可就是随机的，就像你从好多不同颜色的糖果里乱抓一把一样。
选好这些片段之后呢，它们就要凑在一起啦。
这就像是把不同的小零件组装成一个超级武器。
细胞里有专门的酶来把这些片段连接起来，这个过程就像是小工匠在精心打造一件独一无二的宝贝。
一旦这些片段连接好了，就形成了抗体的可变区。
这个可变区可不得了，它就像是一把专门为识别特定敌人打造的钥匙。
为啥要这么复杂地重排基因来制造抗体呢？这就是大自然的智慧啦。
因为外界的细菌和病毒那可是千奇百怪的，如果抗体都是固定不变的，那肯定应付不过来呀。
通过这种基因重排，就可以产生数不清的不同抗体。
就好比你有了无数把不同的钥匙，总能找到一把去打开那些入侵坏家伙的锁。
而且哦，这个基因重排还不是一次性的。
在B淋巴细胞的发育过程中，还可能会发生一些小变化，让抗体变得更加多样化。
这就像是给小卫士们不断升级装备一样。
你看，咱们身体里的这个小世界多神奇呀。
这些微观的小基因，就像一群小精灵，通过这种奇妙的重排方式，为咱们的健康打造出强大的防御体系。
每次想到这个，我都觉得大自然真的是一个超级有创意的大艺术家呢。
它用这种看似有点“调皮”的方式，让我们的身体有了应对各种危险的能力。
抗体种类千千万，你知道原因么？
抗体种类千千万，你知道原因么？人类生活在复杂多变的环境中，每时每刻都会接触到各种各样的微生物，受到一些类似抗原物质的侵扰，从而使机体致病。
为了抵御这些外来侵扰，使自身得以继续生存，人体必须形成几十万、几百万甚至更多种相应的特异性抗体以抵抗外界的抗原物质，才能免遭其害，保护自己。
我们会从抗体的产生及多样性进行其原因的阐述与分析。
1.抗原的呈递抗原呈递细胞（antigen presenting cell, APC）的抗原呈递作用是一个涉及抗原摄取、处理与呈递的复杂过程[1]。
最主要的抗原呈递分子是主要组织相容性复合物（majorhistocompatibility complex, MHC）[2]。
MHC分为两个大类：MHC-I和MHC-II,它们呈递的抗原蛋白来源不同，降解抗原的方式不同，结合肽段长度也不同，可以分别将抗原呈递给细胞毒性T细胞 (CD8 T cell) 和辅助型T细胞 (CD4 T cell)[3,4]。
结合现以MHC-II呈递外源性蛋白为例简述抗原提成过程。
外源性抗原经APC吞噬或吞饮作用，被摄入胞内形成吞噬体，后者与溶酶体融合形成吞噬溶酶体。
抗原在吞噬溶酶体内酸性环境中被蛋白水解酶降解为小分子多肽，其中具有免疫原性的称为抗原肽[3,5]。
内质网中合成的MHC-II类分子进入高尔基体后，由分泌小泡携带，通过与吞噬溶酶体融合，使抗原肽与小泡内MHC-Ⅱ类分子结合形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物。
所形成的复合物可能在高尔基复合体参与下被转运到细胞膜表面，被T细胞受体（TCR）识别并呈递给TH细胞[6]。
供TCR识别的先决条件是两种细胞的直接接触并相互作用。
这种细胞间的相互作用涉及APC与TH表面多种分子。
除了TCR特异性地同时识别多肽-MHC-Ⅱ分子的复合物外，某些粘附分子也参与抗原呈递过程。
活化的TH细胞可分泌各种细胞因子，用于B细胞、Tc细胞等的激活过程，产生可清除抗原的特异性抗体。
抗体的重链
抗体的重链是抗体分子的重要组成部分，其在抗体的特异性识别和生物学活性中发挥着关键作用。
重链的种类和结构对于抗体的功能和特异性具有重要影响。
重链的种类繁多，根据其结构和功能的不同，可以分为五类，包括IgG、IgA、IgM、IgD 和IgE。
这些重链在免疫应答中发挥着不同的作用，其中IgG是最主要的抗体类型，具有广泛的生物学功能，包括中和毒素、调理吞噬等。
重链的结构由恒定区和可变区组成。
恒定区在所有抗体分子中都是高度保守的，而可变区则具有高度的多态性，是决定抗体特异性的关键区域。
可变区的氨基酸序列决定了抗体的特异性，使其能够与相应的抗原结合。
重链的合成和表达受到基因重排和选择性剪接的影响。
B细胞在发育过程中，其基因组中的重链基因通过随机重排，产生不同的重链类型。
此外，重链基因还可以通过选择性剪接，产生不同的重链亚型，进一步增加了抗体的多样性。
重链的糖基化对于其生物学活性也具有重要影响。
糖基化是一种重要的翻译后修饰，可以影响重链的稳定性、溶解度和生物学活性。
不同类型的抗体糖基化程度不同，其中IgG 的糖基化程度最高，这与其在免疫应答中的功能密切相关。
在抗体的生物学活性中，重链的作用不仅仅局限于特异性识别。
例如，IgA可以通过与黏膜表面的结合，阻止病原体侵入；IgM可以介导补体激活，增强免疫应答的效果。
这些生物学活性都与重链的结构和功能密切相关。
综上所述，抗体的重链是抗体分子的重要组成部分，其种类、结构和糖基化程度对于抗体的特异性识别和生物学活性具有重要影响。
深入了解重链的结构和功能有助于更好地理解抗体的作用机制，为免疫学研究和疾病治疗提供新的思路和方法。
同时，随着免疫学和生物技术的不断发展，对于重链的研究和应用也将不断深入和拓展。
免疫系统中的B细胞发育
免疫系统中的B细胞发育免疫系统是人体的防卫系统，它能识别和攻击入侵人体的病原体，保护人体健康。
而B细胞是免疫系统中的重要成分，主要负责产生体液免疫反应，包括分泌抗体等重要功能。
那么B细胞是如何发育成熟的呢？IgH和IgL的重排和选择B细胞的分化和发育是一个复杂的过程，必须在正确的时间和地点进行不同的细胞信号传递。
在骨髓中，干细胞开始分化为原始B细胞，通过IgH和IgL的重排和选择，它们开始快速增殖和分化，形成成熟的B细胞。
IgH（免疫球蛋白重链）和IgL（免疫球蛋白轻链）是B细胞抗体的两个关键结构，它们决定了抗体的结构和种类。
IgH和IgL基因的选择和排列是一个非常复杂的过程，需通过基因剪接和重排的方式来构建出完整的IgH和IgL基因，然后进行表达和功能选择。
IgH和IgL基因的选择包括三个阶段：重组、表达和选择。
在第一阶段中，V、D和J基因段通过随机重组形成IgH和IgL基因，并与C区域相连，形成完整的免疫球蛋白基因。
在第二阶段中，完整的IgH和IgL基因被表达在B细胞表面，并进一步汇集和成熟。
在第三阶段中，只有那些对自身抗原不会产生负面影响的B细胞才能生存和继续分化，其他B细胞则会死亡（自我容忍）。
信号通路和细胞交互作用B细胞发育需要一系列的信号通路和细胞交互作用。
根据目标抗原的不同，B细胞可以发育成为两种不同的亚群：T依赖性和T非依赖性B细胞。
对于T依赖性B细胞，它们需要和T辅助细胞进行交互作用和刺激，才能产生高亲和力的抗体。
在这个过程中，T细胞需要通过MHC（主要组织相容性复合体）介导抗原呈递，来刺激B细胞快速增殖和分化。
随后，B细胞会分化为浆细胞和记忆B细胞，分别产生和储存高亲和力的抗体。
与此相反，T非依赖性B细胞可以独立地产生抗体，无需T细胞的帮助。
这种情况下，B细胞会通过直接接触抗原来进行刺激和激活，从而分化为浆细胞和记忆B细胞。
总体来说，B细胞的发育过程是一个复杂而多样化的过程，需要依赖多种信号通路和细胞交互作用。
抗体、基因重排及B细胞发育共48页文档
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
抗体、基因重排及B细 胞发育
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
抗体及基因重排PPT课件
Figure 3-3
• 木瓜蛋白酶（papain）的水解部位位于Ig铰 链区重链间二硫键近N端处，水解后可得到 2个相同的抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）和1个可结晶的片段 （fragment crystallizable，Fc）。
• Fab段具有抗体活性的部分，可单价与抗原 结合；
• 白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精 制的制剂，由于去除了重链的Fc段可减少超 敏反应的发生。
Figure 3-3 part 2 of 2
四、 Ig的其他结构
• 1、J链 • 连接链（joining chain，J链）是由浆细胞合
成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可将单 体Ig连接为多聚体并使之稳定。如连接分泌 型IgA（secretory IgA，SIgA）成双体，连 接IgM成为五聚体。
四、IgE
• IgE是血清中含量最少的Ig，仅0.3μ g/ml 左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层 的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组 织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒 细胞表面的I型IgE Fc受体（Fcε RI）结合 ，与I型超敏反应的发生有关。
• IgE在抗寄生虫感染免疫中有重要功能，在 单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有II型 IgE Fc受体（Fcε RII，CD23），可介导依 赖于IgE的抗寄生虫细胞毒效应。
• Fc段不能与抗原结合，保留了Ig重链的免疫 原性及其相应功能区的生物学活性。
Figure 3-3 part 1 of 2
胃蛋白酶水解片段
• 用胃蛋白酶（pepsin）可使Ig在重链间二硫 键近C端处断开，获得1个仍由二硫键连接 的F（ab′）2片段和若干小分子多肽碎片 pFc′。F（ab′）2是由两个Fab及铰链区 组成，可同时结合两个抗原表位。pFc′无 生物活性。
抗体的基因结构及重排机制
重排信号序列（RSS）
12
基因重排的12/23原则
❖包含12 bp-RSS的基因片段只能与包含23 bpRSS的基因片段连接
❖保证正确重排和连接
13
RAG复合物分别 结合12 bp-RSS 和23 bp-RSS
RSS介导的基因重排过程
复合物之间相互
结合，将待连接 的DNA片段整合
在一起
在Ig基因片段的 末端形成发夹结 构，发夹DNA片
《抗体工程》 抗体分子的基因结构及其重排机制
1
COVID-19全球疫情-中国大国担当
❖中国科学院微生物研究所 严景华研究员领衔的科研团队
❖该团队研制的新冠重组蛋白疫苗
已获国家药品监督管理局临床试
～
验许可，是国内首个获批临床试
～
～
验的新冠重组蛋白疫苗。
2
抗体分子的多样性
什么是抗体分子多样性？
数百万的抗原 对所有的抗原都有特定的抗体产生 多样性
9
参与Ig基因重排的酶
❖RAG1/RAG2酶复合物
• RAG (Recombination Activating Gene) 重组激活酶基因
• 特异性识别并切除RSS
❖DNA外切酶 ❖DNA合成酶 ❖TdT（末端脱氧核苷酸转移酶）
Figure.2 Mahnoush Bahjat (IJMS, 2017)
6பைடு நூலகம்
人类Ig胚系基因的结构
编码Ig各分子多肽链的功能基因片段数
7
Ig基因结构及其重排机制
8
Ig基因的重排
❖通过基因重排，每种基因片段选取一个 ❖形成V-J（轻链可变区）和V-D-J（重链可变区）连接 ❖再与C基因（恒定区）片段连接 ❖最终可编码完整的Ig多肽链。
获得性免疫系统的 “五项基本原则”
NH2
CDR3
CDR2
COOH
铰链区（hinge region）
位于CH1和CH2之间，富含脯氨酸，易发生伸展和一定 程度的移动，便于抗体更好地与抗原结合;而且易被木瓜蛋 白酶、胃蛋白酶等水解。
铰链区
免疫球蛋白的辅助结构
J链（joining chain）
参与 IgA (H2L2)2与 IgM (H2L2)5连接
五、抗原性 六、免疫调节功能
中和作用
激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞
调理吞噬作用
ADCC 效 应
NK
ADCC
肥大细胞
I型超敏反应
7-2
免疫球蛋白类别及亚类的特性与功能
Properties of Antibody Classes and Subclasses
IgG
血清中含量最高、半衰期最长的抗体
获得性免疫系统的 “五项基本原则”
1、淋巴细胞和淋巴样器官 (Lymphocytes and lymphoid
organs)
2 、一个克隆，一种受体 (One clone，one receptor
TCR,BCR)
3 、克隆选择与扩增 ( Clonal selection and expansion 特异性)Βιβλιοθήκη 亦不相同。IgG3
IgG4
IgM
分子量最大的 Ig（五聚体，有4个CH结构域） 在个体发育过程中最早出现的抗体（胚胎发育晚期即可出现） 初次应答的主要抗体 近期感染的指标 激活补体、裂解细菌、调理吞噬等作用均比IgG更有效 不能通过血管进入组织。 血清IgM是五聚体结构，膜型IgM（serfase IgM，sIgM） 是单体结构。 sIgM 是 BCR。
抗体分子的基本结构
抗体分子的基本结构引言抗体是动物免疫系统中一类特殊的蛋白质，可以识别和结合特定的抗原，起到免疫应答和病原体清除的重要作用。
抗体分子具有特定的结构，包括含有抗原结合部位（Fab）和活性效应部位（Fc）的基本单元。
本文将详细讨论抗体分子的基本结构。
抗体的基本结构抗体分子由四个亚基组成，包括两个轻链（light chain）和两个重链（heavy chain）。
轻链和重链通过二硫键连接形成抗体分子的完整结构。
抗体分子中的轻链和重链分别由一系列常见的结构域组成，包括变量区（variable region）和恒定区（constant region）。
轻链的结构轻链是抗体分子中较小的亚基，可分为κ轻链和λ轻链两种类型。
轻链的结构由N端的可变区（VL）和C端的恒定区（CL）组成。
可变区包含了与抗原结合的部位，因此决定了抗体的特异性。
重链的结构重链是抗体分子中较大的亚基，可分为五种类型，即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。
不同类型的重链决定了抗体的同种型（isotype）。
重链的结构由N端的可变区（VH）和C端的恒定区（CH）组成。
可变区与轻链的可变区组合形成抗原结合部位，恒定区则决定了抗体的功能。
抗体分子的多样性抗体分子具有高度多样性的特点，这使得它们能够识别和结合各种不同的抗原。
多样性主要来自于抗体分子中的可变区。
可变区中存在着大量的基因分割和突变，通过这些基因重排和变异机制，人体可以产生数百万种不同的抗体。
重链基因的重排重链基因的重排是抗体分子多样性的重要来源之一。
在B细胞发育过程中，重链基因的可变区和恒定区通过基因重排的方式重新组合，形成新的重链基因。
这个过程称为V(D)J重组，它使得重链的可变区域具有很高的多样性。
可变区的突变抗体分子中的可变区还经常发生突变，这种突变称为亲和力成熟（affinity maturation）。
亲和力成熟发生在B细胞被抗原刺激后的进一步发育过程中，通过选择性增殖和突变，形成亲和力更高的抗体。
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IgM
分 泌 型 IgM IgM
抗
体
结
构
膜 型 IgM
sIgM
J 链
Iga Igb
Iga Igb
IgE 分 子 的 结 构
IgD 分 子 的 结 构
IgA dimer
分泌链
J链
表 7-1 抗体类别 重链类别 重链亚类 轻链类别 分子式 分子量（kDa） 固定补体能力 血清浓度 (mg/100ml) 血清半衰期(天) 穿过胎盘 肥大细胞和嗜碱 性细胞脱颗粒 裂解细菌能力 抗病毒能力 IgG g g g g g 和 l gl2 或 g2 150 + 1000 23 ＋ ？ + +
7-2 Basic Structure of Ab Molecules 抗体分子的基本 结构
IgG分子由两条H 链和两条L链共价 结合而成。轻链 包括VL和CL两个结 构域，重链含有1 个VH和3个CH 结构 域。VH和VL共同组 成抗原结合部位。 Ig分子中线对称， 具有两个相同的 抗原结合部位。
b2m CL
-S-S-
-S-S-
CL
CL
CL
CL
-S-S-
-S-S-
-S-S-
-S-S-
Ig分子超家族的成 员多数为细胞膜表 面分子。图中显示 的是Ig分子超家族 的一些主要成员及 其分子结构。
CD2
C2 C2
ICAM-1
-S-S-
C2
Ig 受体 CD4
-S-S-
C2 C2 C2 C2 C2 C2
VCAM-1
人抗体分子的特性 IgA IgM a m a a 和 l 和 l ml2)5J al2 或al2)5SCJ 或 m2)5J a2 或a2)5SCJ 900 160 或 400 0 ++++ 200 120 6 0 0 + +++ 5 0 0 +++ +
IgD d 和 l d l2 或d2 180 0 3 3 0 0 ? ?
3个 IGLL 基因座
IGLL1 IGLL2 IGLL3
800K b
14K b
60K b
670Kb 30Kb 150Kb
Ig 基 因 的 重 信 号 序 列
7 核苷酸
CACAGTG
9 核苷酸
ACAAAAACC
9 核苷酸
GGTTTTTGT
7 核苷酸
CACAGTG
IGK IGL
V
V
12
J
23
V
23
内含子 外显子3 外显子4
完整基因
外显子1
RNA转录本
mRNA
蛋白质多肽链
前 B 细胞 DNA
V1
V2
V3
Vn
J1
J2
J3
J4
J5
C
基因重排
V1
V2
J4
J5
C
成熟 B 细胞 DNA
V1
V2 J4
J5
C
初级转录本
V1
V2 J4
J5
C
RNA 剪切
V2 J4
J5 C
mRNA
V2
J4
C
VL
CL
Ig
1.胚系基因
重
链
基
因
重
排
V1
V2
V3
Vn
D1
D2
D3
Dn
J1 J2 J3 J4
Cm Cd Cg Ce
Ca
2.基因重排
V1 V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
3.重排基因
V1 V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
4.RNA转录本
V2D2J3 J4 J4 Cm Cd J4 Cm
5.mRNA剪切
Chapter 7
Antibody Molecules, Their Genes and B Cell Development
抗体分子、基因和 B 细胞发育
获得性免疫系统的 “五项基本原则”
1 Lymphocytes and lymphoid organs 2 One clone，one receptor
Diversity - Different Classes and Subclasses
IgM
IgG IgA IgE IgD
Igm
Igg Iga Ige Igd
Diversity - Different Sequences and Specificity
抗 体 分 子 的 多 样 性
酸 残 基 的 变 异 率 相 应 位 置 上 氨 基
抗 体 分 子 的 酶 切 片 段 木瓜蛋白酶作 用于IgG分子 重链间二硫键 的N端侧，将 其裂解为Fab 段和Fc段。胃 蛋白酶则切在 该二硫键之C 端侧，产生 F(ab’)2和pFc 段。
木瓜蛋白酶 胃蛋白酶
Fc
pFc
Diversity and Specificity
抗 体 分 子 的 多 样 性 酸相 残应 基位 的置 变上 异氨 率基
V V V V V V
5个 IGKJ
J J J J J
IGKC
K
11个 IGKV orphons 着丝粒
V V V V
>1.85M b
0.85M b
IGL
V V
（位于染色体 22q11）
60个 IGLV
VPREB1 V V
7个 IGLJ 与 7个 IGLC 交替排列
J1 L1 J2 L2 J3 L3 J4 L4 J5 L5 J6 L6 J7 L7
一个IGHD（如IGHD2）和一 个IGHJ （如IGHJ2）基因 片段通过其两侧的23bpRSS和12bp-RSS被拉拢在一 起。它们之间的DNA片段形 成环状并被剪除，IGHD2和 IGHJ2之间被修复酶连接在 一起。
剪切
3' J2 J3 C
5'
Heavy chain
VH
S107 AGAGA T
IgE e 和 l el2 或 e2 190 0 0.05 2 0 ++++ ? ?
7-4
GOD
Generation of Diversity
Ig and TCR Gene Rearrangement
基 因 的 结 构、 转 录 与 翻 译
染色体DNA
基因1
基因2
基因3
基因4
内含子
内含子 外显子2
95个 IGHV 23个 IGHD
V V D D D D V V
9个 IGHD
D D D D
9个 IGHJ
J J J J M
11个 IGHC
D G3 G1 EP1 A1 GP G2 G4 E1 A2
900 kb
240Kb
22Kb
35Kb
300Kb
IGK
V V
（位于染色体 2p12-p11）
多于90个 IGKV
50 40 30 20 10 0 CDR1 CDR2
CDR3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180 190 200
210 220
抗体分子的抗原结合部位
CDR1 CDR2
NH2
HV4
CDR3
COOH
B
细
表位
胞 表 位
抗原
抗体 CDR
Ag
“Ig-like Domain (Ig样结构域)”
J
12
D
23 12 12 23
J
IGH
V、D和J基因片段两端的重组信号序列按图中所示方式组成，以保
证V、（D）、J之间的正确重排。
Ig 基 因 重 排 序 列
D4
D3 CG CG AT AT AT AT AT CG AT
D23
J1
23bp CC TA GC AT CG AT CG D1 D2
12bp
CCCCCC TGG
CCCCCC TGG
CCCCCC TGG
Recombined DNA
CCC TGG
CCCCGG
CCCCCG
Protein
Pro
Trp
Pro
Arg
Pro
Pro
Generation
of
antibody
DNA
diversity
1 multiple genes
2 variable recombination
3 Clonal selection and expansion
4 Clonal deletion and self-tolerance 5 Antigen processing and presentation（MHC）
Adaptive Immunity
Three Representatives MHC
1010-1011 突变频率是其它基因的百万倍以上。 使抗体对抗原的亲和力增加 100-1000 倍。
7-5 Class switching
L VHn
L VH1
DH1 DH7 DH13
JH
Cµ
Cd
Cg3
Cg 1
IGK
IGL
50 12 6
60 5 300 3600x(300+210)=1.6x106 多样性至少增加 100 倍 多样性增加 2000 倍
30 7 210