南开大学免疫学讲义-第三章 抗体

第三章免疫球蛋白分子—抗体

第一节抗体的发展及其特征

一、抗体的发现

血清中存在一种能特异性中和外毒素的组分称为抗毒素，使细菌发生特异性凝集的组分称之为凝集素。其后将其称为抗体（antibody，Ab），将能刺激机体产生抗体的物质称为抗原（antigen）。

二、抗体的理化性质

40年代初期Tiselius和Kabat用肺炎球菌多糖免疫家兔，证实了抗体活性与血清丙种球蛋白组分相关。

图1. 兔血清电泳分离图2.不同类免疫球蛋白的电泳分离

离心常数7Sγ(16, IgG) ; 19S,β2(β2M,90,IgM); β2A(IgA)

三、抗体的生物学活性

1．抗体与抗原的特异性结合。

2．抗体与补体的结合。

3．抗体的调理作用。

第二节免疫球蛋白的分子结构与功能

一、免疫球蛋白的基本结构

Porter对血

清IgG抗体的

研究证明，Ig

分子基本结构

是由四个肽链

组成的，二条

较小的轻链和

二条较的重

链，轻链与重

链是由二硫键

连接形成，分

为氨基端（N

端），羧基端

（C端）。

（一）轻链和重链

1．轻链（light chain，L链）

214氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量为24KD，有两个由链内二硫键组成的环肽，可分为：Kappa（κ）与lambda（λ）2个亚型。

2．重链（heavy chain，H链）

450-550氨基酸残基组成，分子量55或75KD，含糖数量不同，4-5个链内二硫键，可分为5类，μ、γ、α、δ、ε链，不同的H链与L链（κ或λ）组成完整的Ig分子。

分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。

（二）可变区和恒定区

1．可变区（Variable region，V区）

L链N端1/2处（V L）108-111个氨基酸残基，

H链N端1/5-1/4处（V H）118个氨基酸残基，

V区有一个肽环65-75个氨基酸残基。

高变区（hypervariable region, HVR）

可变区

骨架区（framework region, FR）

V L的HVR在24-34，50-56，89-97氨基酸位置。

V H的HVR在31-35，50-56，95-102氨基酸位置。

分别称为V L和V H的HVR1，HVR2，HVR3。

●高变区为抗体与抗原的结合位置，称为决定簇互补区（complementarity-determining region, CDR），V L和V H的HVR1，HVR2，HVR3又分别称为CDR1，CDR2，CDR3，其中CDR3具有更高的高变程度，H链在与抗原结合中起重要的作用。

2．恒定区（constant region，C区）

L链C端1/2处，105个氨基酸，

H链C端3/4-4/5处，331-431个氨基酸。

●在同一种属动物中是比较恒定的,是制备第二抗体进行标记

的重要基础。

（三）功能区

链内二硫键折叠成球形区称为功能区（domain）约由110个氨基酸组成。氨基酸的顺序具有高度的同源性。

1．L链功能区：

2个，（V L，C L各一个）

2．H链功能区：

IgG，IgA，IgD，4个（V区1个，C区3个）

IgM，IgE，5个（V区1个，C区4个）

3．功能区的作用：

（1）V L和V H是抗原结合的部位（F V区）。

（2）C L和C H上具有同种异型的遗传标记。

（3）CH2具有补体结合点。

（4）CH3具有结合单核细胞，巨噬细胞，粒细胞，B细胞，NK细胞，Fc段受体的功能。

4．铰链区（hinge region）

位于CH1和CH2之间为非独立功能区。

（1）当V L，V H与抗原结合时，此区发生扭曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与两个抗原决定簇

发生互补。

（2）因CH2和CH3构型变化，显示出活化补体，结合组织细胞等生物学活性。

（四）J链和分泌成分

1．J链（joining chain）：

存在于IgA，IgM中，在其组成和体内转运中具有一定作用。2．分泌成分（secretory component，SC）：分泌成分是IgA上的一个辅助成分，对抵抗外分泌液中的蛋白水解酶的降解具有重要作用。

（五）单体，双体，五聚体

1．单体：由一对L链和H链组成的基本结构

2．双体：分泌型的IgA由J链连接的两个单体

3．五聚体：是由J链和二硫键连接的五个单体

IgG IgA IgM

（六）酶解片段

1．木瓜蛋白酶（papain）水解片段

（1）裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端）

（2）裂解片段，2个Fab（54KD），一个Fc（50KD）Fab与抗原结合，不发生凝集反应。

2．胃蛋白酶（pepsin）水解片段

（1）裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端）

（3）裂解片段，F（ab’）2，无Fc片段

与抗原结合可发生凝集反应

二、免疫球蛋白的分子功能

（一）特异性结合抗原

Ig最显著的生物学特点就是能够特异性地与抗原结合，这种特异性结合抗原特性是由其V区（HVR）的空间构型决定的。Ig的抗原结合点由L链和H链超变区组成，与相应抗原上的表位互补，借助静电力，氢键以及范德华力等次级键相结合，这种结合是可逆的，并受到pH、温度和电解质浓度的影响。不同的抗原可能有相同的抗原决定簇，一种抗体可以与两种或两种以上的抗原发生反应，此称为交叉反应（cross reactoion）。

（二）活化补体

1．IgM，IgG1，IgG2和IgG3可通过经典途径活化补体。

2．IgA1，IgG4，IgE等可以通过替代途径活化补体。

（三）结合Fc受体

不同细胞表面具有不同Ig的Fc受体（FcγR，FcεR，Fc αR），当Ig与相应抗原结合后，由于构型改变，促使Fc同相应的细胞结合。

由IgE抗体Fc段的结构特点，可在游离情况下与细胞受体结合，称为亲细胞抗体（cytophilic antibody）。

1．介导I型变态反应

IgE诱导的细胞脱颗粒，释放组胺，合成由细胞质来源的介质，如：白三烯，前列腺素，血小板活化因子等引起的I型变态反应。

2．调理吞噬作用

调理作用（opsonization）是指抗体，补体等调理素（opsonin），促进吞噬细胞吞噬细胞等颗粒性抗原。

由于补体对热不稳定，称热不稳定调理素（heat-labile opsonin），抗体又称为热稳定调理素（heat-stable opsonin）。

抗体的调理机制：