抗体(antiboby，Ab)是机体免疫系统B淋巴细胞或记忆B细胞接受抗原刺激后产生的能与相应抗原在体内外特异性结合的球蛋白，又称为免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）。主要分布在血清中，也分布于组织液、外分泌液及某些细胞膜表面，约占血浆蛋白总量的20%。
第一节抗体的结构
一、抗体的基本结构
抗体的基本结构是由两条较长的多肽链和两条较短的多肽链通过二硫键连接呈“Y”形构成。每条肽链分别由2~5个约含110个氨基酸，序列相似但功能不同的结构域（又称功能区）组成。结构域的二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的β片层经一个链内二硫键连接稳定的“β桶状”结构。
（一）重链和轻链
1．重链(heavy chain，H) 两条相同的长链称为重链（H链），约由450~550个氨基酸组成，分子量大约为50~75kD。不同的重链其抗原性存在着一定的差异，因此可将其分为5类：μ链、γ链、α链、δ链、ε链，这五类重链分别与轻链组成完整的抗体分子，各自被命名为IgM、IgG、IgA、IgE和IgD。不同类的抗体分子具有不同的特征及功能，如链内二硫键的数目和位置、结构域的数目、连接寡糖的数量以及铰链区的长度等均不完全相同。即使是同一类抗体，铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此可将其分为不同的亚类。如人IgA可分为IgA1和IgA2；IgG可分为IgG1~IgG4；IgM、IgE和IgD尚未发现有亚类。
2．轻链(light chain，L) 两条相同的短链称为轻链（L链），约由214个氨基酸组成，分子量大约为25kD。轻链分为κ链和λ链，这两种轻链决定了Ig的型别，可将抗体分为两型，即κ型和λ型。一个天然抗体分子上两条轻链的型别总是相同的，但同一个体内可存在分别带有κ或λ链的抗体分子。五类抗体中每类抗体的轻链中都可以有κ链或λ链，两型轻链的功能无差异。不同种属生物体内两型轻链的比例不同，正常人血清免疫球蛋白κ:λ约为2:1，而在小鼠则为20:1。κ:λ比例的异常可能反映免疫系统的异常，例如人类人类免疫球蛋白λ链过多，提示可能有产生λ链的B细胞肿瘤。由于λ链恒定区个别氨基酸之间存在一定差异，又可将λ链分为四个亚型：λ1、λ2、λ3和λ4。
（二）可变区和恒定区
通过分析不同抗体分子重链和轻链的氨基酸组成和排列顺序，发现重链和轻链靠近N端的约110个氨基酸的序列变化很大，其他部分氨基酸的组成和排列顺序则相对恒定。因此，将抗体分子中轻链和重链靠近N端氨基酸序列变化较大的结构域称为可变区(variableregion，V区)，分别占重链和轻链的1/4和1/2；而将靠近C端的氨基酸序列相对恒定的区域称为恒定区（constant region，C区)，分别占重链和轻链的3/4和1/2。
抗体分子V区和C区结构示意图
抗体分子重链和轻链折叠形成的环形结构域，CDR为互补决定区，FR为骨架区。
1．可变区由于V区中氨基酸的种类和排列顺序千变万化，故可形成种类极多且具有不同特异性的抗体。重链V区（VH）和轻链V区（VL）各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区(hypervariableregion，HVR)；因该区域形成与抗原表位互补的空间构象，又被称为互补决定区(complementarity determining region，CDR)，分别用CDR1(HVR1)、CDR2(HVR2)和CDR3(HVR3)表示，一般CDR3变化程度更高。VH和VL共6个CDR共同组成Ab的抗原结合部位(antigen-binding site)，决定着抗体结合抗原的特异性，负责识别及结合抗原，并发挥免疫效应。V区中的其他氨基酸残基称为骨架区或构架区(frameworkregion，FR)。VL或VL各有4个骨架区，分别用FR1、FR2、FR3、FR4表示，大约占整个V区75%，该区域的氨基酸组成和排列顺序变化不大。构架区的功能是支持变变区并维持V区三维结构的稳定性。
2．恒定区重链和轻链的C区分别称为CH和CL。不同型（κ或λ）抗体其CL的长度基本一致，但不同类抗体CH的长度不一，其结构域数目也不同，如IgG、IgA和IgD重链C区有CH1、CH2和CH3三个结构域，IgM和IgE重链C区有CH1、CH2、CH3 和CH4四个结构域。同一种属的个体，所产生针对不同抗原的同一类别抗体，尽管其V区各异，但其C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定，其免疫原性相同。例如，针对不同抗原的人IgG抗体，它们的V区不同，所以只能与相应的抗原发生特异性结合，但C区是相同的，均含γ链，因此抗人IgG抗体均能与之结合。
3．铰链区位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，富有弹性、柔软，易伸展弯曲，能改变“Y”形两个臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位。铰链区易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。其功能包括：①当VL、VH与抗原结合时，铰链区伸展弯曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与相应的两个抗原表位互补；②当抗体与抗原结合时，铰链区可使Ig分子的构型发生改变从“T”到“Y”，从而使位于CH2功能区的补体结合点得以暴露，从而为补体经典途径激活提供条件。
二、抗体的辅助成分
（一）J链
J链(joining chain)是由124个氨基酸组成、富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，分子量约15kD，由浆细胞合成；主要功能是将单体抗体分子连接为二聚体或多聚体。2个IgA单体由J链连接形成二聚体，5个IgM单体由二硫键相互连接，并通过二硫键与J链连接形成五聚体。IgG、IgD和IgE常为单体，无J链。
抗体分子的J链和分泌片
分泌型IgA（SIgA）二聚体和IgM五聚体均由J链将其单体Ab分子连接为二聚体或五聚体。分泌片（SP，图中橙色球组成的肽链）为一含糖肽链，是多聚免疫球蛋白受体（pIgR）的胞外段，其作用是辅助SIgA由黏膜因有层，经黏膜上皮细胞转运，分泌到黏膜表面，并保护SIgA链链区免遭蛋白水解酶降解。
（二）分泌片
分泌片(secretory piece，SP)又称分泌成分(secretory component，SC)，是分泌型IgA分子上的辅助成分，分子量约为75kD，为含糖的肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，并以非共价键的方式结合于IgA二聚体上，与J链共同组成分泌型IgA（SIgA）。分泌片具有保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导SIgA二聚体从黏膜下通过黏膜上皮细胞转运到黏膜表面。其功能是抗消化，可保护sIgA不被分解。
三、抗体分子的水解片段
在一定条件下，抗体分子肽链的某些部分能够被蛋白酶水解为不同的片段。最常用的两种蛋白水解酶是木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)，借此可研究抗体的结构和功能，分离和纯化特定的抗体多肽片段。
（一）木瓜蛋白酶水解片段
用木瓜蛋白酶可作用于IgG单体的铰链区二硫键，使其近N端切断，而得到三个片段，其中两个片段完全相同，称为抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab)，该段包含量了轻链和重链的可变区，能特异性地结合抗原；另一片段可形成结晶，称为可结晶片段(fragment crystallizable，Fc)，具有多种生物活性，如激活补体、结合细胞、通过胎盘和黏膜等。Fab由VL、CL和VH、CH1结构域组成，只与单个抗原表位结合（单价）。Fc由一对CH2和CH3结构域组成，含重链大部分C区，因而具有重链相应功能区的功能，是抗体与细胞表面Fc受体相互作用的部位，无抗原结合活性。
（二）胃蛋白酶水解片段
IgG单体在胃蛋白酶作用下可在其铰链区二硫键近C端被切断，从而得到一个具有双价抗体活性的抗原结合片段F（ab’)2和一些不具有任何生物活性的小分子多肽碎片pFc’。F（ab’)2片段由2个Fab及铰链区组成，因此为双价，能够同时结合两个抗原表位。由于F（ab’)2片段保留了相应抗原的生物学活性，同时又避免了Fc段抗原性可能引起的副作用和超敏反应，因而被广泛用作生物制品。从动物体内提取的抗毒素经胃蛋白酶水解后，可除去大部分Fc段，降低其免疫原性，给人注射时可减少超敏反应的发生。pFc’片段由于最终被降解，因此不发挥生物学作用。
