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11 抗体及基因重排

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普通遗传学第十四章 基因表达的调控

普通遗传学第十四章 基因表达的调控

第一节 原核生物的基因调控
一、转录水平的调控
→原核生物基因表达的调控主要发生在 转录水平。
→当需要某一特定基因产物时，合成这 种mRNA。当不需要这种产物时， mRNA转录受到抑制。
1、乳糖操纵元模型
大肠杆菌的乳糖降解代谢途径： Monod等发现，当大肠杆菌生长在含有乳 糖的培养基上时，乳糖代谢酶浓度急剧增 加；当培养基中没有乳糖时，乳糖代谢酶 基因不表达，乳糖代谢酶合成停止。 为此，Jacob和Monod（1961）提出了乳糖 操纵元模型，用来阐述乳糖代谢中基因表 达的调控机制
转录效率更高
→在有葡萄糖存在时，不能形成cAmp， 也就没有操纵元的正调控因子cAmp-CAP 复合物，因此基因不表达。
乳糖操纵元的正调控
2、色氨酸操纵元
大肠杆菌色氨酸操纵元是合成代谢途径中 基因调控的典型例子。
◆trp操纵元由5个结构基因trpE、trpD、trpC、
trpB和trpA组成一个多顺反子的基因簇。 5′端是启动子、操纵子、前导顺序（trpL）和 衰减子（attenuator）。
❖ 负调控：存在细胞中的阻遏物阻止转录过程的 调控。
❖ 正调控：调节蛋白和DNA以及RNA聚合酶相 互作用来帮助起始。诱导物通常与另一蛋白质结 合形成一种激活子复合物，与基因启动子DNA序 列结合，激活基因起始转录。
原核生物中基因表达以负调控为主, 真核生物中 则主要是正调控机制。
图 14-1 正调控和负调控
2、反义RNA调控
反义RNA可与目的基因的5’UTR（ untranslated region ）互补配对，配对的区域 通常也包括启动子的SD序列，使mRNA不能与 核糖体有效结合，从而阻止蛋白质的合成。
反义RNA基因已被导入真核细胞，控制真核生 物基因表达。例如，将乙烯形成酶基因的反义 RNA导入蕃茄，大大延长了蕃茄常温贮藏期。

第二章 免疫分子 1 2 Ig和补体系统

第二章 免疫分子 1 2 Ig和补体系统

第五章 免疫分子第一节 免疫球蛋白( Immunoglobulin, Ig )免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)包括成熟B 细胞的膜表面Ig(SmIg)和某个B 细胞克隆受抗原刺激、激活、分化、转化为浆细胞后分泌的Ig 。

由于Ig 具有与相应抗原发生特异结合的功能，故称为抗体(antibody,Ab)。

在人体内约有1×１07个B 细胞克隆，各个B 细胞克隆的SmIg 分子的VL 、VH 结构都不一样，能识别差异极其微小的各种抗原决定簇，产生相应的Ig 分子。

分泌于血清中的Ig 分子结构极不均一，与抗原结合的特异性千差万别，Ig 自身表现的抗原性(血清型)也多种多样。

关于Ig 产生的遗传控制及多样性的起源，遗传学家们一直在进行研究，并存在分歧，提出的学说主要有胚系学说、体细胞突变学说和基因重排学说。

随着分子生物学技术的发展，基因重排学说不断被实验证实和完善，受到普遍赞同。

一、免疫球蛋白分子的基本结构Ig 分子的基本结构为，两条相同的轻链(light chain, L 链)在两条相同的重链(heavy chain, H 链)外侧，L 链和H 链之间，H 链与H 链之间，由二硫键连接成一个“Y ”字型。

每条L 链由210～230氨基酸组成，分子量约23ku ，每条H 链由420～446个氨基酸组成，分子量50～70ku 。

所有Ig 的L 链和H 链从氨基端起的100多个氨基酸的组成和顺序多变，称为可变区(variable region, V 区)，L 链的V 区(VL)由108个氨基酸组成，H 链的V 区(VH)由107～130个氨基酸组成，VL 和VH 共同组成与相应抗原决定簇结合的部位。

在VL 和VH 中氨基酸组成的变化仅集中3个区域(占氨基酸总量的15%~20%),称为超变区(hypervariable region, HV)。

超变区是Ig 与抗原结定簇结合的互补决定区(complementarity-determining region,CDR)。

抗体多样性的遗传学原理

抗体多样性的遗传学原理

抗体多样性的遗传学原理摘要日本分子生物学家利根进川凭借抗体多样性遗传机制的发现，获得了1987年诺贝尔生理学或医学奖。

他主要运用限制酶酶切和重组DNA技术，通过演示一个DNA分子的突变和重组或重新排列证明了体细胞突变理论。

本文将就该成就的取得过程、实验原理和实验经过进行详细阐述。

关键词利根进川体细胞突变理论限制酶酶切重组DNA1、问题的产生二十世纪是生命科学迅猛发展的时代，免疫学是其中一个飞速发展的领域。

免疫学研究的基本问题之一是机体识别“自我”和“非我”。

生物体受到外源物质感染后，会启动体液免疫而产生某些特殊的蛋白质进行抵御，即抗体。

[1]由于可作为抗原刺激机体产生免疫应答的物种成千上万，理论而言可产生相应数量的抗体。

但一个物种只有数量有限的编码基因，因此20世纪70年代前，抗体多样性的产生机制一直是免疫学家争论不休的问题。

主要分歧为生殖系理论和体细胞突变理论。

生殖系理论认为，所有抗体都有专一基因负责，但该理论问题在于生物体内基因数目无法满足众多的抗体；体细胞突变理论认为，抗体基因可以发生突变和重组，该理论可以解释很少基因数能够产生大量微小差异的抗体，但缺乏有力的实验支持。

1971年，日本分子生物学家利根进川加入巴塞尔研究所工作，他相信凭借自己的分子生物学基础并应用当时的新技术——限制酶酶切和重组DNA等能够解决这个难题。

[2]2、抗体多样性产生遗传机制的发现2.1实验基础60年代中期抗体结构已被阐明，即一个免疫球蛋白分子包含两个相同的轻链（L 链）和两个相同的重链（H链），链链之间通过二硫键相连，两链各有一个恒定部分一个变异部分。

抗体分子氨基酸顺序分析表明，从氨基端起的大约110个氨基酸构成了可变区（V区），功能主要是抗原结合部位，抗体多样性的结构基础存在于此；而其余同源性较高的氨基酸顺序则称为稳定区（C区）。

可变区的氨基酸并非全部易变，变化最大的集中区域称之为高变区；而可变区其余部分的氨基酸变化很小，称之为骨架区。

第四章 免疫球蛋白

第四章 免疫球蛋白

Ab=Ig,Ig≠Ab；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；
第二节 免疫球蛋白的结构
一 、Ig的基本结构
（一）、重链和轻链 Ig的两条长链称为重链（Heavy chain, H链）,
含 450-550aa，分子量为50-75kD。
重链可分为μ、γ、α、δ、ε链
IgM IgG IgA IgD IgE
2.功能区的作用
VL+VH区： 抗原结合部位（2个）
V区
CL和CH 区：具有同种 异型抗体的遗传标记。 （2个）
铰链区：赋予弹性 和伸展性. CH2区：IgG的补体结 合点和通过胎盘的部位
C区
CH3区：是Ig与多种
细胞Fc受体结合的部 位.
二、Ig的其他结构
（一）连接链（J链）：富含半胱氨酸得多肽链
由浆细胞合成的一种糖蛋白。
IgA和IgM含有J链
可稳定Ig多聚体的成份
（二）分泌片 是分泌型IgA(sIgA）的一个辅助成分，
为一种糖肽，由粘膜上皮细胞合成和分泌。
介导IgA二聚体的转运
保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏
sIgA
分泌片
J链
三 Ig的酶解片断
1.木瓜蛋白酶
2个Fab 段：结合抗原 1个Fc段：结合细胞 2.胃蛋白酶 F(ab’)段:双价抗体活性 pFc’段：无生物学活性
第四节Ig的基因及抗体的多样性
一、Ig的基因结构 1.Ig轻链基因结构 （1）Ig κ 型轻链基因：Vκ
小鼠：350
、Jκ 、Cκ
5 1
人：100
5
1
（2）Igλ 型轻链基因：Vλ
小鼠：2
、Jλ
4
、Cλ
4
人：2

鸡免疫球蛋白基因结构与抗体多样性产生的分子机制_张红

鸡免疫球蛋白基因结构与抗体多样性产生的分子机制_张红

收稿日期:20061028基金项目:国家自然科学基金重点项目资助(30230270)作者简介:张 红(1967),女,河南光山人,副教授,在读博士研究生,研究方向:分子免疫学。

通讯作者:张改平(1960),男,河南内黄人,研究员,博士生导师,博士,主要从事动物免疫学与生物技术研究。

鸡免疫球蛋白基因结构与抗体多样性产生的分子机制张 红1,2,3,刘钧珂3,张改平2*,王 丽2,席 俊2,宋海涛1,2(1.河南农业大学,河南郑州450002; 2.河南省动物免疫学重点实验室,河南郑州450002;3.河南教育学院,河南郑州450003)摘要:鸡具有独特的免疫球蛋白基因结构,抗体多样性产生机制有别于啮齿动物和灵长类动物。

种系基因重排产生了有限的抗体基因类型,抗体多样性的产生机制主要源于体细胞的基因转变,一种由胞嘧啶核苷脱氨酶(AID)启动的同源重组,V 基因上游的假基因取代了重排后有同源序列的可变区基因片段。

基因重排和基因转变过程受启动子、增强子和沉默子序列的调控,通过碱性螺旋-环-螺旋结构的转录因子E2A 进行调节。

关键词:鸡;免疫球蛋白基因;基因转变;抗体多样性;AID;E2A 中图分类号:S858.31 文献标识码:A 文章编号:10043268(2007)02010204鸡免疫系统具有十分独特的结构和抗体产生机制。

法氏囊是鸡重要的中枢免疫器官,在B 淋巴细胞分化增殖和抗体形成过程中发挥着至关重要的作用;抗体基因数量少且结构独特,抗体多样性机制与哺乳动物及人类有根本性差异。

所有这些特征激发了科研工作者对鸡免疫系统研究的兴趣,也使鸡成为抗体产生和B 细胞发育研究重要的模式生物物种。

文中阐述了有关鸡抗体基因结构及抗体多样性机制的最新研究进展。

1 免疫球蛋白功能性基因数量少,结构简单鸡抗体基因结构与啮齿动物、灵长类动物相比有很大差异。

小鼠抗体有3个独立的基因座编码,2个编码轻链( 和 )、1个编码重链。

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？

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。

免疫学名词解释和问答题

一、名词解释1．半抗原2．佐剂3．顺序决定簇4．Arthus反应5．H因子6．CD7．Ig8．ELISA9．AID10．MLR 11．Haplotype 12．Cytokine 13．mitogen 14．Isotype switch 15．Positive selection 16．免疫突触17．调节性T细胞18．抗原调变19．阴性选择20．MHC多态性21．AICD 22．GVHR23．KIR24．MHC 25．Affinity 26．Allergins 27．Autoimmunity 28．Clonal anergy 29．Molecular mimicry 30．Self tolerance 31．Chemokine 32．Epitope 33．SCID 34．GVHR 35．Hypersensitivity 36．MHC 37．Class switch 38．KIR39．CD40．Affinity四、问答题1．何谓免疫？简述免疫的功能？2．何谓抗原？半抗原及抗原决定簇？3．何谓人工自动免疫及人工被动免疫，并比较二者主要不同点？4．简述细胞因子的主要生物学作用？5．简述I型超敏反应产生的过程。

6．免疫球蛋白有哪些生物学功能？7．简述肿瘤的免疫逃逸机制。

8．简述T细胞介导的免疫应答过程。

9．抗体再次免疫应答有哪些特点？10．简述TCR基因重排的过程并试述其生物学意义。

11．试述注射青霉素后，机体可能产生超敏反应的类型、过程及其机制。

12．试比较同种异型器官移植过程中，抗原的直接识别与间接识别的机制有何不同。

13．图示补体活化的过程，并简要说明其活化的调控机制。

14．什么是T细胞活化的双信号系统？如何利用这一系统解释肿瘤细胞逃避免疫应答的现象？15．简述固有免疫应答的特点，以及机体固有免疫系统防御病原微生物入侵中过程中参与固有免疫细胞和分子的功能。

16．简述补体生物学作用。

17．比较人工自动免疫与人工被动免疫。

分子生物学名词解释哦

1、SD序列shine-Dalgarnoa sequence：存在于原核生物mRNA起始密码上游7-12个核苷酸的富含嘌呤的保守片段，能与16SrRNA3’端富含嘧啶的区域进行反向互补，所以将mRNA 的AUG起始密码子置于核糖体的适合位置以便起始翻译作用。

2、分子伴侣：他是细胞中一类能够识别并结合到不完全折叠或装备的蛋白质上帮助这些多肽链正确折叠、转运或防止它们聚集的蛋白质。

3、简并性：由一种以上的密码子编码同一个氨基酸的现象，对应于同一个氨基酸的密码子称为同义密码子。

4、遗传密码：指mRNA上每三个核苷酸翻译成多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子。

5、终止密码子：不代表任何氨基酸，任何tRNA分子都不能识别的，但可以被终止因子或释放因子并引起新和成多肽链从核糖体上释放的密码子。

UGA UAA UAG6、密码子偏爱性：指不同种属的生物对简并密码具有不同的使用频率。

7、非编码区：不编码目标蛋白质的mRNA序列。

8、蛋白质糖基化：一种翻译后修饰，是氨基酸侧链共价键修饰中的一种，包括O-糖基化：侧链通过GalNAc连接在蛋白质的Ser或The的羟基处；N-糖基化：糖链连接在蛋白质的天冬酰胺的氨基侧链处。

9、反密码子：tRNA分子的反密码子环上的三联体核苷酸残基序列。

10、密码子变偶性：处于密码子3’端的碱基和与之互补反密码子5’端的碱基之间的配对有一定的自由度。

如I可以和密码子上3’端的U C A配对。

这种现象称为密码子的变偶性。

11、开放阅读框：指一组连续的含有三联密码子的能被阅读翻译成多肽链序列的DNA序列。

由起始密码子开始，到终止密码子结束。

12、多聚核糖体：核糖体在细胞内并不是单独执行功能的，而是由多个甚至几十个核糖体串联在一条mRNA分子上高效的进行多肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。

13、移码突变frame shift mutation：由于单个碱基或者非三的整倍数的碱基的插入或缺失一起的从突变位点整个可读框的改变，从而产生完全不一样的氨基酸序列。

抗体医疗宣教


•Ⅱ型超敏反应
▪IgG和IgM旳Fab段与细胞膜上旳相应抗原或半抗原结合，形成抗
原—抗体复合物
增进吞噬，ADCC作用杀伤靶细胞
Ⅲ型超敏反应： IgG和IgM与可溶性抗原结合形成抗原-抗体复合物可在局部沉积 激活补体，引起组织损伤。
❖ 四、穿过胎盘和粘膜： ❖ IgG以主动转运方式经过胎盘 ❖ IgA可经过呼吸道和消化道粘膜，粘膜局部免疫。
旁路途径激活补体系统。
VH VL
CH1
CL
CH2
CH3
三、结合Fc受体——介导免疫细胞活性
❖经过结合细胞表面旳Fc受体，介导调理和 细胞毒作用,介导Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型超敏反应。
1.调理作用：是指抗体、补体增进巨噬细胞吞噬细菌等
颗粒性抗原旳作用。
Fc受体
抗体
细菌
巨噬细胞
2.抗体依赖、细胞介导旳细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC））： 是指体现Fc受体（FcR)旳细胞经过辨认抗体旳Fc段直接杀伤抗体 包被旳靶细胞。 NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞。
① VH 和VL 是结合抗原旳部位。 ② CL 和CH上具部分遗传标识(同种异型）。 ③补体结合位点（ CH2 或CH3 ）。 ④ CH3 或CH4与免疫细胞表面相应受体结合 ⑤ CH2 和CH3 介导IgG 经过胎盘。
ห้องสมุดไป่ตู้
氨基端
抗
原
结
合 部 位
VL
生
物 学
铰链区
活
性
区
VH
CH 2 CH 3 羧基端
重链 轻链
❖ 独特型抗原决定簇由Ig超变区特有旳氨基酸序列和
构型决定。 ❖ 人体体内具有数目庞大旳不同旳独特型决定簇。在

第四章__蛋白质与免疫


有助于感染性疾病的早期诊断
天然的血型抗体 单体IgM是细胞膜表面免疫球蛋白(mIgM)
六大免疫器官





骨髓：能生成红血球和白血球。 胸腺：免疫细胞的训练基地。 扁桃体：是上呼吸道的卫士。 脾脏：储存血液、过滤血液、生成造血干细 胞，激活B细胞产生大量抗体。 淋巴：有淋巴结、淋巴管、淋巴液组成。能 净化血液和淋巴液。 盲肠：有大量T细胞和B细胞，防止下腹部的 疾病。能通知免疫系统敌人在那里（情报员 的作用）。

Progression of Smallpox
天花病毒 (Pox virus)
Day 3
Day 5
Day 7
天花疫苗的发明

据文献追记最早在唐朝我国民间已利用人痘苗来防 治；11世纪(宋真宗时)宰相王旦就曾接请人给儿子王素 种过人痘. 到16世纪初(明隆庆时)，我国医生已广泛用 天花的干痂(人痘)作为免疫原,成功预防了天花，但其术 仍为医家秘传．清康熙时(1662-1722)，医家朱纯嘏公 开了种痘术(<<痘疹定论>>1713)，其后有关技术才广为 人知，传播于天下，并很快传入欧洲，启发后人发明了 牛痘。
CH2～CH3(IgG) --- 结合并通过胎盘；
CH3(IgG)
CH4(IgE)
-----
FcγR结合部位；
FcεR结合部位。
3. 2. 3. 水解片段
木瓜蛋白酶（Papain） IgG Fab段(fragment of antigen- binding,抗原结 合片段) Fc段（fragment crystalizable,可结晶片段） 胃蛋白酶（Pepsin） IgG F( ab′)2 pFc ′ 意义：阐明Ig分子生物学作用； 构建基因工程抗体。
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抗体及基因重排
（Antibody,Ab）
遵义医学院
孙万邦
抗体（antibody，Ab）是B淋巴细 胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细 胞，由浆细胞合成、分泌能与相应 抗原特异性结合的免疫球蛋白 （immunoglobulin，Ig）。 抗体主要存在于血清中，也存在于 各种体液中。
11.1 Ab（Ig）的基本结构及多样性
重点、难点
• • • • • 1、重点：Ab，Ig的概念，Ig的基本结 构，水解片段，五类Ig特性。 2、熟悉： Ig功能区及功能。 3、了解：基因重排。 4、难点：基因重排。
• 病人血清特异性IgM水平增高，表明有近期 感染，因此检测该指标有助感染性疾病的 早期诊断。
• 由于IgM具有较多的补体结合位点，因 此具有较IgG更强大的激活补体经典途 径的能力，是抗感染、特别是抗早期 感染的主要抗体，当人体缺乏IgM可能 发生致死性败血症。
• 类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗 体均为IgM类。
三、IgA
• IgA有血清型和分泌型两型。血清型IgA主 要为单体，有IgA1和IgA2两个亚型，凝聚 的IgA可通过旁路途径激活补体，有一定的 免疫作用。 • 分泌型IgA（secretory IgA，SIgA）由J链 连接的二聚体和分泌片组成。IgA在出生后 4～6个月才开始产生，粘膜固有层的浆细 胞合成和分泌二聚体IgA，在与粘膜上皮细 胞合成的分泌片结合后，穿过粘膜上皮细 胞，转运至局部腔道。
2.分泌片
• 分泌片（secretory piece，SP）又称分泌成 分（secretory componnent，SC），是由粘 膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共价形 式与IgA二聚体结合，使其成为分泌型IgA（ SIgA）。其功能是保护SIgA免受外分泌液中 蛋白水解酶的水解作用，并能介导SIgA转运 ，是其分泌至粘膜表面，发挥粘膜免疫作 用。
11.5 Ig基因及其重排
一、基因结构
• Ig基因群：V,D,J,C
• IGH: IGHV, IGHD, IGHJ, IGHC • IGK/IGL:IGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,IGKC/IGLC
人Ig基因片段
• • • • 基因 IGH IGK IGL V总/功能 95/51 90/50 60/31 D总/功能 23/23 0 0 J总/功能 9/6 5/5 4/4 11/9 D40L）和IL4诱导下，B细胞IGH二次重排
五、膜型Ig
Ig重链C区基因3′端2个外显子（M1、M2）， 带M1/M2指导膜mIgM，剪除M1/M2 指导Igμ。
• 幼稚B细胞的分化过程中，首先表达 SmIgM，尔后表达SmIgD；SmIgD是B细 胞的重要表面标志. • B细胞若仅表达SmIgM，在接受抗原刺 激后易形成耐受性，若同时表达SmIgM 和SmIgD，则受抗原刺激后可被激活。 故SmIgD可作为B细胞分化发育成熟的 标志，活化的B细胞或记忆B细胞的 SmIgD逐渐消失。
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。
五、IgD
• IgD在循环中的量很低（在成人血 清中为0.3mg/ml）； • 易被蛋白酶水解，在血清中半衰期 很短，约为3天。 • 目前对IgD的生物学功能尚不明确 ，可能与超敏反应或自身免疫病有 关系。 •
11.3 抗体分子的 Fc受体
11.4 Ig分子超家族
IgSF类似IgV或C去折叠机构， 氨基酸与Ig一定同源性的分子。
五、高变区（抗体分子立体结构）
• 重链和轻链V区（ VH和VL）中各有 3个区域的氨基酸 组成和排列顺序变 化最为明显，称为 高变区或超变区（ hypervariable region，HVR）。
★六、功能区的功能
• 1.VH、VL：是Ig分子特异性识别和结合抗 原的部位。 • 由于超变区的氨基酸组成和排列随所结合 的抗原特异性不同而不同，故其氨基酸的 种类和排列顺序千变万化，可形成很多能 与不同特异性抗原表位结合的抗体。
溶细胞、细菌，调理作用，ADCC作用， 中和毒素，致超敏反应
11.2 五类Ig的特性和功能 一、IgG
• IgG的功能和结构在五类Ig中研究得最为充 分。人类Ig共有4个亚类，即IgG1、IgG2、 IgG3和IgG4。 • IgG主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，是 血清中含量最多（约占血清Ig总量的75%） 、半衰期最长（约23天）的Ig； • 机体在出生后3个月就开始产生IgG，3～5 岁达到成人水平。
重链和轻链的恒 定区分别称为 CH和CL。 Ig的C区与抗体 的生物学功能相 关。
二、铰链区
• 铰链区 • 在CH1和CH2之间 ，即重链的链间二 硫键连接处附近， 有一个可转动的铰 链区（hinge region ）。
• 含较多的脯氨酸残 基，富于柔性，可 赋予较大的自由活 动度。该区由于是 一段较伸展的肽链 ，对蛋白酶敏感， 易被木瓜蛋白酶、 胃蛋白酶水解。
• IgG抗病毒和细菌感染，中和毒素的重要抗 体，多数抗菌、抗病毒和抗毒素的抗体均 为IgG类。 • IgG的Fc段可与多种细胞表面的Fcγ R结合 ，发挥调理作用及ADCC效应。IgG的某些亚 类有亲细胞性，与I型超敏反应发生有关； 还可与葡萄球菌A蛋白（staphlococcus protein A，SPA）结合。某些自身抗体， 也多属IgG类。
IgG是五类Ig中 唯一可主动穿 过胎盘的Ig， 对防止新生儿 感染有重要作 用。
二、IgM
• IgM为五聚体，在五类Ig中分子量最大 ，又称为巨球蛋白，
• 含量约血清Ig总量的10%。 • 胚胎晚期开始合成或是在抗原刺激诱 导的体液免疫应答中最早产生的Ig。
• IgM也是初次免疫应答中的主要Ig，由 于其不能通过胎盘，因此脐血中IgM异 常增高提示胎儿有宫内感染；
• Ig分子的基本结 构是由两条相同 的重链和两条相 同的轻链通过二 硫键连接而成的 四肽链结构,称 为Ig的单体。
• 一、重链和轻链 • 1.重链（heavy chain ，H链） Ig 的重链由450~550 个氨基酸残基组成， 分子量约为50~75kD。
重链 根据重链免疫原性的不同，可将重链分为 μ、γ、α、δ和ε五类（class）， 与轻链结合为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。 某些又可亚类。γ分为四个亚类（γ1-4） ，α分为2个亚类（α1-21-2）。
2．轻链（light chain，L链） Ig的轻链约含 214个氨基酸， 约为重链的1/2， 分子量约25kD。
轻链 轻链免疫原性的不同，分为κ、λ两型。
同一个体内可存在分别带有为κ和λ链 的Ig分子，同一天然Ig分子中不可能同时 有κ和λ链，两条轻链的型别必然相同。
二、可变区和恒定区
• 1.可变区 Ig近氨 基端轻链的1/2和 重链的1/4 （γ、α、δ）或 1/5（μ、ε）.
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。
三、水解片段
• 在一定条件下，可通 过蛋白酶将Ig消化成 不同的片段，从而研 究Ig的结构和功能， 最常用的蛋白酶是木 瓜蛋白酶和胃蛋白酶 。
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； • 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。
二、基因重排
VDJ两端为重排信号序列（7核苷酸序列） 12—23原则：带12-bp-RSS只与23bp-RSS结合
基因片段两端RSS互相靠拢， 它们间DNA环被剪除，D，J连接
三、多样性产生机制
• 表11-4
• 基因 V功能 D功能 IGH 51 23 6 IGK 50 0 5 IGL 31 0 4 J功能 C功能 V×D×J 9＝9180 1＝250 7＝124
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。 • 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。
• 可变区
• 氨基酸排列顺序 在不同抗体分子 间变化较大称为 可变区（ variable region ，V区）。
2.恒定区
• Ig分子近C端，轻链 的1/2和重链的3/4 （或4/5）区域中氨 基酸的数量、种类 、排列顺序及含糖 量均较为恒定，称 为恒定区（ constant region，C 区）。
• SIgA广泛存在于唾液、泪液和与外界相通 的呼吸道、消化道和泌尿生殖道的外分泌 液中，以初乳中含量最高，新生儿可从初 乳中获得SIgA。
• SIgA具有局部抗感染作用，阻止病原体粘 附到细胞表面，或通过中和毒素的毒性作 用而在粘膜局部发挥重要的抗感染作用， 是防御粘膜表面微生物入侵的第一道防线 。老年性支气管炎以及幼儿易患呼吸道或 消化道感染，均可能与SIgA合成降低有关 。