第四章 免疫球蛋白（immunologlobulin） 一、概述 1、抗体和免疫球蛋白的概念：

（1）抗体（antibody,Ab）：B 细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的，

能与相应抗原特异性结合的糖蛋白。

性质：抗体为血清球蛋白，抗体活性存在于从α到γ的广泛区域，主要存在

于γ区。

（2）免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的

球蛋白。

Ig：分泌型（secreted Ig，sIg）、膜型（membrane Ig，mIg）

2、Ab 与 Ig 的区别与联系

（1）概念不同

（2）Ab 都是 Ig，Ig 不一定是 Ab（Ig 包含 Ab）

（3）Ab 是生物学功能上概念，Ig 是化学结构上概念

第一节 免疫球蛋白的结构

一. 免疫球蛋白的基本结构

四肽链结构 ：

由两条完全相同的重（长）链和两条完全相同的

轻（短）链，通过链间二硫键连接形成对称形式

——单体，分子式H2L2。（图 1）

（一）重链和轻链

1. 重链（heavy chain H 链） 免疫球蛋白的基本结构

长的含糖多肽链，约为 50-75 kDa，有 440-550 个 AA，含 4-5 个环肽。根据

重链抗原性不同（C区分子结构）：

1) 分类（AA 组成和排列顺序不同）：

H 抗原性 μ γ α δ ε

Ig 类别 IgM IgG IgA IgD IgE

2) 分亚类（同类 Ig 铰链区 AA 组成、重链-SS-位置、数目不同）：

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IgG：IgG1-IgG4；IgA：IgA1、2

2. 轻链（light chain L 链）

不含糖多肽链，约 25kDa， 214 个 AA，含 2 个环肽。根据轻链化学结构和

抗原性的差异分为 κ、λ两型（type）， 每个单体两条轻链的型别是相同的。λ链

根据个别 AA 不同分 4 个亚型（subtype）：λ1、λ2、λ3、λ4。

（二）可变区与恒定区（图 2）

N 端 1/2 L 链 VL

1/4 ~ 1/5 H链 VH

C 端 1/2 L CL

3/4～4/5 H CH 同一种属动物中同一类 H 和同一型 L 的 AA数目、种类顺序、含糖量均较稳定。

AA 种类和排列顺序变化很大

免疫球蛋白的可变区与恒定区

1. 可变区（variable region V 区）赋予 Ab 特异性，与 Ag 表位结合的部位。

高变区 （hypervariable region HVR） （图 3）

1）位置与特点

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AA 具更大变异性（高度可变），

随 Ab 特异性不同而异 VH 29 ~ 31、49 ~ 58、95 ~ 102 位

VL 28~ 35、49 ~ 56、91 ~ 98 位

H、L 链各三个 HVR 形成稳定的 Ag 接触面

2) 互补决定区(complementarity-determining region，CDR)

H、L 各有 3 个 CDR，分别称：CDR1、CDR2、CDR3

3) 功能： 识别和结合抗原：Ab 与 Ag 表位特异性结合的关键部位

决定抗体特异性：Ig 独特型表位所在部位

抗体的互补决定区与抗原表位结合示意图 骨架区(framework region，FR)

V 区中非 CDR 部分，AA 组成及排列顺序较稳定；V区共 4个 FR，通过 FR，

V 区空间构象可形成稳定的主体结构（即支架结构）

2. 恒定区（constant region，C 区）

C 区 AA 仅少数可被取代、增加或缺如。

功能： 1）Ig 骨架

2）参与免疫应答的启动和效应（具多种生物学效应）

（三）铰链区（hinge region）

位于CH1 和CH2 之间，即H链的链间-SS-连接处附近。由 2～5 个链间-SS-、

CH1 尾部、CH2 头部构成，约含 30 个AA。

特点：富含脯氨酸和胱 AA ，伸展态，具相当柔曲性，易与各种蛋白酶接近。

功能：1）弹性和调节作用，使 HVR 尽量与不同距离 2 个表位结合。

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2）利于 Ig 分子变构。

3）对蛋白酶敏感。

五类 Ig 铰链区不尽相同：IgG1、2、4，IgA 较短、I gG3、IgD 较长；IgM、

IgE 无铰链区。

（四）结构域

1. 结构域（功能区 domain）

Ig 多肽链通过链内二硫键折叠形成的几个球形结构域，约由 110 个 AA 组成。

L 链：有两个功能区——VL、CL

H 链：有四~五个结构域——VH、CH1、CH2、CH3（γαδ）CH4（με）

二、免疫球蛋白的其他成分

（一）连接链 (joining chain，J 链)

1、浆细胞合成的糖蛋白（20KD）

2、以-SS-共价结合到 H 链上，连接两个或两个以上 Ig 单体

3、稳定 Ig 多聚体（图 4）

（二）分泌片(secretory piece，SP) （分泌成分 secretory component，SC）

1、上皮细胞合成 （60 ~70 KD），可游离存在。

2、与 IgA 非共价连接，保护其不被环境中酶破坏。

3、介导 IgA 的转运：IgA-J（浆细胞内）→通过黏膜上皮细胞→IgA-J-SC（实

际为 IgA 的 FcR）→黏膜表面（受体断裂，膜外部分即为 SC）→SIgA（图 4）

图 4 J 链与分泌片的结构

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三、免疫球蛋白的水解片段

免疫球蛋白的结构和功能，是通过水解片段研究证明的

（一）木瓜蛋白酶（papain）水解片段

1、裂解部位 于 IgG 的 H 链间-SS-近 N 端将两条 H 链切断。

2、裂解片段 得到 3 个片段（图 5）

1）2 个 Fab 段（抗原结合片段 fragment antigen binding，Fab）

完整 L 和 1/2H（Fd）包括 VH、CH1：单价抗体活性，不形成凝集、沉淀反

应

2）1 个 Fc 段 （可结晶片段 fragment crystallizable，Fc）

两条 H 链 C 端的一半（CH2、CH3），低温下可结晶，无抗原结合活性；抗

体与效应分子、细胞作用部位；具 Ig 的各类抗原表位；

（二）胃蛋白酶（pepsin）水解片段

1、裂解部位 于 IgG 的 H 链间-SS-近 C 端将两条 H 链切断。

2、裂解片段 得到 1 个F（ab＇）2段和若干小分子多肽碎片。（图 5）

1）1 个F（ab＇）2段 双价抗体活性：可见Ag、Ab反应。

2）pFc＇段 若干小分子多肽碎片 无任何生物学活性，无抗原性。

图 5 免疫球蛋白的水解片断

第二节 免疫球蛋白的异质性

异质性：Ab 由多种多样 Ig 分子组成——即指 Ig 的不均一性。

含义：尽管所有的免疫球蛋白分子在结构上均由 V 区和 C 区组成，但不同

抗原甚至同一抗原刺激 B 细胞产生的免疫球蛋白，在其特异性以及类型等诸多

方面均不尽相同，呈现出明显的异质性。

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表现：1、不同抗原表位刺激所产生的不同类型的 Ig，其识别抗原的特异性不同，

其 H 链类别和 L 链型别也有差异；

2、不同抗原表位诱导的同一类型的 Ig，其识别抗原的特异性不同。

外源因素所致的异质性——免疫球蛋白的多样性

内源因素所致的异质性——免疫球蛋白的血清型（图 6）

（一）同种型 isotype

概念：同一物种所有个体 Ig 分子共有的抗原特异性标志。

因种而异，主要存在于 C 区，不能作为遗传标志，为种属型标志。根据 H、

L 链 C 区的 AA、糖种类、顺序、分子结构不同分为不同类、亚类、型与亚型：

1. 类（class）——同一种属的所有个体内，Ig H 链 C 区所含抗原表位的不同。

分为五种肽链，相对应五类 Ig。

2. 亚类（subclass）——同一类 Ig，根据其 H 链 C 区抗原性及二硫键位置、数目

不同分亚类。

1） γ——γ1、γ2、γ3、γ4；IgG1、IgG2、IgG3、IgG4

2） α——α1、α2：IgA1、IgA2

3. 型（type）——同一种属的所有个体内，根据 Ig L 链 C 区抗原性差异分型。

κ：λ 人类血清 Ig 中约 2：1

4. 亚型（subtype）——同一型 Ig 中，根据其 L（λ）链近 N 端的 C 区氨基酸排

列稍有差异，分亚型。

Ab 与 Ag 结合特异性与 Ig 同种型无关，机体针对同一 Ag 常形成各类、

亚类、型、亚型的 Ig，它们具有相同的 Ag 结合特异性。

（二）同种异型（allotype）

1、同一种属但不同个体来源的抗体分子所具有的不同的免疫原性。

2、个体型标志，存在于 C 区和 V 区。

3、反映在一个或数个氨基酸的差异上。

4、类似血型抗原，是由于不同个体的遗传基因决定的故又称为遗传标志。

5、同种异型抗原决定簇在异种、同种异体间可诱导产生免疫应答。

（三）独特型（idiotype，Id）

1、每一种特异性 Ig 分子，其 CDR 区氨基酸序列不同而显示的不同的

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免疫原性。

2、Ig V 区高变区的遗传标志

决定因素：CDR 的 AA 组成、排列、构型不同——Ab 特异性的分子基础

结构互补

同种型 同种异型 独特型

图 6 免疫球蛋白的同种型、同种异型和独特型

第三节 免疫球蛋白的功能

一、V 区的功能

1、功能：识别并特异性结合抗原，Ig 的首要功能。（图 9）

2、特异性结合的分子基础：

抗体 HVR（CDR）的空间构型————抗原表位的空间构型

3、免疫效应：

体内：

1) 生理效应：中和毒素，中和病毒，阻断病原体入侵(直接保护作用)；

识别 Ag(启动体液免疫效应)

2) 病理效应：各种病理免疫过程

体外：各种 Ag、Ab 反应

4、结合价：

单价：Fab 段

双价：IgG、IgD、IgE、血清型IgA、F（ab）’2段

四价：SIgA

五价：IgM

二、C 区的功能（见图 9）

（一）激活补体

1. 激活经典途径：Ag-Ab→Ig 分子变构→补体结合点暴露→C1q 识别结合

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2. 激活旁路途径：凝聚的 IgG4、IgA

（二）结合 Fc 受体（FcR）

Ag-Ab：Ig 构型改变，Fc 可与相应受体结合——发挥生物学作用

IgE 在游离情况下可与 FcR 结合——亲细胞 Ab

1、调理作用（opsonization） 指抗体的 Fc 段与吞噬细胞表面的 FcR 结合，

从而增强吞噬细胞的吞噬作用。（图 7）

图 7 抗体介导的调理作用

2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cell-mediated

cytotoxicity，ADCC） 指具有杀伤活性的细胞通过其表达的 FcR，识别结合于靶

抗原上的抗体 Fc 段，直接杀伤靶抗原。表达的 FcR 的细胞通过识别抗体的 Fc

段直接杀伤被抗体包被的靶细胞。（图 8）

图 8 抗体依赖细胞介导的细胞毒作用

3、介导Ⅰ型超敏反应

IgE 的 Fc 段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力 IgE Fc 受体

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（FcεR Ⅰ）结合，并使其致敏。若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面

的特异性 IgE 结合，即可使之脱颗粒，释放组胺等生物活性介质，引起Ⅰ型超敏

反应 。

（三）穿过胎盘与粘膜

通过胎盘：IgG 为唯一能通过胎盘的 Ig，可介导胎儿天然被动免疫。IgG 通

过 Fc/FcR，主动进入胎儿血液。

1．母体侧滋养层细胞（表达特异性 IgG 输送蛋白 FcRn）摄取 Ig

2．吞噬泡内：FcRn（FcγR）—IgGFc，其余未结合的其他类 Ig 被降解

3．细胞外排，进入胎儿侧。

通过粘膜：SIgA 通过粘膜细胞进入粘膜与胞浆面，或进入外分泌液中。

1．消化道、呼吸道、泌生道： 局部免疫

2．初乳：介导新生儿天然被动免疫

图 9 免疫球蛋白的功能

第四节 五类免疫球蛋白的特性与功能

一、IgG 分子式：γ2κ2 / γ2λ2

1．血清中含量最高（1200~1600mg / 100ml）占血清 Ig 总量的 75~80%

多为单体；有四个亚类；出生后 3 个月开始合成，3~5 岁接近成人，半寿期

长，约 20~23 天。

2．机体血液和细胞外液中的主要抗体，含量高、分布广，易弥散到组织中。

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血清：组织为 50%：50%

3．机体抗感染的主要抗体，多数抗毒素、抗菌性、抗病毒性抗体属于 IgG；

再次免疫应答的主要 Ig（免疫预防、免疫治疗、免疫病理）；通常为高亲和力抗

体。

4．重要的免疫学效应

激活补体 IgG3>IgG1>IgG2

结合 FcR 调理作用、ADCC

结合 SPA IgG1、2、4

5．唯一能通过胎盘的 Ig（新生儿抗感染）。

二、IgM （μ2κ2）5-J /（μ2λ2）5-J

1．分子量最大。五聚体，巨球蛋白，占血清 Ig 总量 5~10 %。

2．抗原结合部位多，作用强。

3．血液中抗感染的重要 Ig。 分子量大不能透过血管壁，主要分布在血流

中。缺乏可引起致死性败血症。

4．最早出现的 Ig。

种系 / 个体（膜结合、分泌）发育；

免疫应答中均最早出现；在早期免疫防御中起重要作用。

5．天然血型抗体及某些自身抗体为 IgM。

6．B 细胞的抗原识别受体（BCR 组分）。

未成熟 B 细胞的标志——mIgM

三、IgA 分血清型和分泌型，有两个亚类。

1．血清型 IgA 占血清 Ig 总量的 10~15%。 多为单体，IgA1 居多； 占血

清 Ig 总量的 10%。调理作用、ADCC、抗菌、抗病毒、抗外毒素。

2．分泌型 IgA 多为双体，IgA2 居多。

结构：J 链连接的 IgA 双体和分泌片。

产生：由呼吸道、消化道、泌尿生殖道粘膜固有层浆细胞产生。

存在：粘膜或浆膜表面；各种外分泌液中。

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作用：粘膜局部免疫的重要因素

1）阻抑粘附；2）溶解细菌；3）介导 ADCC；4）中和病毒；

5）中和毒素； 6）免疫排除；7）新生儿重要的自然被动免疫。

意义：

1）局部 SIgA 缺乏：反复感染；菌群失调。

2）指导预防接种。

3）母乳喂养。

四、IgD

1．血清中含量低（约 30μg/ml），占血清 Ig 总量 0.2 %；

2．对酶敏感（铰链区较长），很不稳定，故半寿期仅 3 天；功能不清，与超

敏反应、自身抗体有关。

3．B 细胞抗原识别受体（BCR 组分），可作为 B 细胞分化成熟标志

成熟 B 细胞（ 初始 B 细胞 ）——mIgM（耐受性受体）

mIgD（激活性受体）

活化 B 细胞（或记忆 B 细胞）——mIgD 逐渐消失。

五、IgE 反应素 / 亲细胞抗体

1．血中含量极微（5x10-5mg/ml），单体，糖含量达 12%。粘膜下淋巴组织中

浆细胞产生。

2．亲细胞性。引起Ⅰ型超敏反应。

3．介导 ADCC、免疫调理，参与抗寄生虫的作用。

第五节 人工制备抗体的类型

一、多克隆抗体（polyclonal antibody，pAb）

概念：由多个 B 细胞克隆产生的，针对多种抗原决定簇的混合抗体。

获得 pAb 的主要途径：动物免疫血清；恢复期或预防接种人群。

优势：作用全面——中和抗原、免疫调理、CDC、ADCC 等作用；

来源广泛、制备容易。

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缺点：特异性不高、易发生超敏反应——应用受限

二、单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb）

概念：由一个识别一种抗原表位的 B细胞克隆产生的同源抗体。（图 10）

图 10 杂交瘤技术制备单克隆抗体

特点：理化性质、分子结构、遗传标志、生物学特性等完全相同的均一性抗体

优点：结构均一、纯度高、特异性强、效价高、血清交叉反应少/无，制备成本

低。

缺点：鼠源性，对人具有较强的免疫原性。

三、基因工程抗体（genetic engineering antibody）

概念：采用基因工程方法制备的抗体。

特点：既保持 mAb 的均一性，特异性强的优点，又能克服鼠源性的不足。

优点：人源化或完全人源化抗体均一性强，可工业化生产

缺点：亲和力弱，效价不高。

小结

免疫球蛋白或抗体的基本结构是由 2条相同的重链借链间二硫键连接构成。

每条肽链都具有可变区和恒定区，并且以典型的折叠成球状的功能区呈现。可变

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区特别是其中的超变区与识别抗原、特异性结合抗原的中和效应相关；恒定区进

一步介导其它免疫细胞或免疫分子的各种生物学效应。免疫球蛋白分子可被木瓜

蛋白酶解离为 2个 Fab 片段和 1个 Fc 片段，被胃蛋白酶解离为 F(ab’)2 片段和

pFc 片段。免疫球蛋白具有抗原特异性（同种型、同种异型和独特型）。根据 C

区肽段及其氨基酸构成的不同，又分为若干类和亚类，型和亚型。五大类免疫球

蛋白具有不同的理化特性和生物学功能。抗体的多样性源于免疫球蛋白基因组在

B细胞发生时的重排组合以及 B细胞抗原刺激后诱发的高频突变。当今医学发展

中的单克隆抗体和基因工程抗体研究正在迅速展开。

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