免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)與功能

1、學(xué)號： 姓名：楊寶欽 班級：信息（5）班免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)與功能免疫球蛋白(英文：immunoglobulin，ig)是一組具有抗體活性的蛋白質(zhì)，由漿細胞產(chǎn)生，主要存在于生物體血液和其他體液(包括組織液和外分泌液)中，約占血漿蛋白總量的20%,還可分布在B細胞表面。一、免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu) Ig分子的基本結(jié)構(gòu)是由四肽鏈組成的。即由二條相同的分子量較小的肽鏈稱為輕鏈和二條相同的分子量較大的肽鏈稱為重鏈組成的。輕鏈與重鏈?zhǔn)怯啥蜴I連接形成一個四肽鏈分子稱為Ig分子的單體，是構(gòu)成免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)。Ig單體中四條肽鏈兩端游離的氨基或羧基的方向是一致的，分別為氨基端（N端）和羧基端（C

2、端）。圖1 免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)示意圖（1）輕鏈和重鏈1輕鏈(L鏈)輕鏈大約由214個氨基酸殘基組成，通常不含碳水化合物，分子量約為24kD。每條輕鏈含有兩個由鏈內(nèi)二硫鍵內(nèi)二硫所組成的環(huán)肽。輕鏈共有兩型：型與型，同一個天然Ig分子上L鏈的類型總是相同的。2重鏈（H鏈） 重鏈大小約為輕鏈的2倍，含450550個氨基酸殘基,每條H鏈含有45個鏈內(nèi)二硫鍵所組成的環(huán)肽。不同的H鏈由于氨基酸組成的排列順序、二硫鍵的數(shù)目和位置、含的種類和數(shù)量不同，其抗原性也不相同，根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為5類：鏈、鏈、鏈、鏈和鏈，不同H鏈與L鏈（或鏈）組成完整Ig的分子分別稱之為免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋

3、白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白D（IgD）和免疫球蛋白E(IgE)。、和鏈上含有4個肽，和鏈含有5個環(huán)肽。（2）可變區(qū)和恒定區(qū) 氨基端（N-末端）氨基酸序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)（V），而羧基末端（C-末端）則相對穩(wěn)定，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)。1可變區(qū)（V區(qū)）:位于L鏈靠近N端的1/2（約含108111個氨基酸殘基）和H鏈靠近N端的1/5或1/4（約含118個氨基酸殘基）。每個V區(qū)中均有一個由鏈內(nèi)二硫鍵連接形成的肽環(huán)，每個肽環(huán)約含6775個氨基酸殘基。V區(qū)氨基酸的組成和排列隨抗體結(jié)合抗原的特異性不同有較大的變異。由于V區(qū)中氨基酸的種類為排列順序千變?nèi)f化，故可形成許多種具

4、有不同結(jié)合抗原特異性的抗體。L鏈和H鏈的V區(qū)分別稱為VL和VH。在大多數(shù)情況下H鏈在與抗原結(jié)合中起更重要的作用。2恒定區(qū)（C區(qū)）:位于L鏈靠近C端的1/2（約含105個氨基酸殘基）和H鏈靠近C端的3/4區(qū)域或4/5區(qū)域（約從119位氨基酸至C末端）。H鏈每個功能區(qū)約含110多個氨基酸殘基，含有一個由二锍鍵連接的5060個氨基酸殘基組成的肽環(huán)。這個區(qū)域氨基酸的組成和排列在同一種屬動物Ig同型L鏈和同一類H鏈中都比較恒定。（4）高變區(qū)在V 區(qū)內(nèi)，重鏈有四處，輕鏈有三處氨基酸殘基的組成和排列次序比可變區(qū)內(nèi)其他位置上的氨基酸殘基更易變化。如在輕鏈第26 32 、48 55 、90 95 三個部位，在重

5、鏈第31 37 、51 58 、84 91 和101 110 四個部位的氨基酸殘基變化特別劇烈，這些小區(qū)稱為高變區(qū)。輕、重鏈上的高變區(qū)位置大致相當(dāng)?？勺儏^(qū)中其它較少變化的部分稱為骨架氨基酸殘基，其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。特異性抗原決定簇與Ig 結(jié)合的位置就在Ig 的高變區(qū)，抗體的獨特型決定簇也在這里。（3）功能區(qū)Ig分子的H鏈與L鏈可通過鏈內(nèi)二硫鍵折疊成若干球形功能區(qū)，每一功能區(qū)約由110個氨基酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度同源性。1L鏈功能區(qū)分為L鏈可變區(qū)（VL）和L鏈恒定區(qū)（CL）兩功能區(qū)。2H鏈功能區(qū)IgG、IgA和IgD的H鏈各有一個可變區(qū)（VH）和三個恒定區(qū)（CH1、CH2和CH3）共四個

6、功能區(qū)。IgM和IgE的H鏈各有一個可變區(qū)（VH）和四個恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3和CH4）共五個功能區(qū)。IgL鏈和H鏈中V區(qū)或C區(qū)每個功能區(qū)各形成一個免疫球蛋白折疊,每個Ig折疊含有兩個大致平行、由二硫連接的片層結(jié)構(gòu)，每個片層結(jié)構(gòu)由3至5股反平行的多肽鏈組成。3鉸鏈區(qū) 鉸鏈區(qū)不是一個獨立的功能區(qū)，但它與其客觀存在功能區(qū)有關(guān)。鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間。不同H鏈鉸鏈區(qū)含氨基酸數(shù)目不等，1、2、1、2和4鏈的鉸鏈區(qū)較短，只有10多個氨基酸殘基；3和鏈的鉸鏈區(qū)較長，約含60多個氨基酸殘基，其中3鉸鏈區(qū)含有14個半胱氨酸殘基。鉸鏈區(qū)包括H鏈間二硫鍵，該區(qū)富含脯氨酸，不形成-螺旋，易發(fā)生伸展及一

7、定程度的轉(zhuǎn)動，當(dāng)VL、VH與抗原結(jié)合時此氏發(fā)生扭曲，使抗體分子上兩個抗原結(jié)合點更好地與兩個抗原決定簇發(fā)生互補。由于CH2和CH3構(gòu)型變化，顯示出活化補體、結(jié)合組織細胞等生物學(xué)活性。IgM和IgE缺乏鉸鏈區(qū)。（4）J鏈和分泌成分1J鏈 存在于二聚體分泌型IgA和五聚體IgM中。J鏈分子量約為15kD，由于124個氨基酸組成的酸性糖蛋白，含有8個半胱氨酸殘基，通過二硫鍵連接到鏈或鏈的羧基端的半胱氨酸。J鏈可能在Ig二聚體、五聚體或多聚體的組成以及在體內(nèi)轉(zhuǎn)運中的具有一定的作用。2分泌成分是分泌型IgA上的一個輔助成分，分子量約為75kD，糖蛋白，由上皮細胞合成，以共價形式結(jié)合到Ig分子，并一起被分泌

8、到粘膜表面。SC的存在對于抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解具有重要作用。（5）單體、雙體和五聚體1單體 由一對L鏈和一對H鏈組成的基本結(jié)構(gòu)，如IgG、IgD、IgE血清型IgA。2雙體 由J鏈連接的兩個單體，如分泌型IgA二聚體（或多聚體）IgA結(jié)合抗原的親合力要比單體IgA高。圖2分泌型IgA結(jié)構(gòu)示意圖3五聚體 由J鏈和二硫鍵連接五個單體。在J鏈存在下，通過兩個鄰近單體及J鏈與鄰鏈之間形成二硫鍵組成五聚體。由粘膜下漿細胞所合成和分泌的IgM五聚體，與粘膜上皮細胞表面結(jié)合，穿過粘膜上皮細胞到粘膜表面成為分泌型IgM。圖3 IgM結(jié)構(gòu)示意圖二、免疫球蛋白分子的功能Ig是體液免疫應(yīng)答中發(fā)揮免疫功能最

9、主要的免疫分子，免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)的特點所決定的。（1）特異性結(jié)合抗原Ig最顯著的生物學(xué)特點是能夠特異性地與相應(yīng)的抗原結(jié)合。Ig的這種特異性結(jié)合抗原特性是由其V區(qū)（尤其是V區(qū)中的高變區(qū)）的空間構(gòu)成所決定的。Ig的抗原結(jié)合點由L鏈和H鏈超變區(qū)組成，與相應(yīng)抗原上的表位互補，借助靜電力、氫鍵以及范德華力等次級鍵相結(jié)合，這種結(jié)合是可逆的，并受到pH、溫度和電解濃度的影響。（2）活化補體 IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通過經(jīng)典途徑活化補體。凝聚的IgA、IgG4和IgE等可通過替代途徑活化補體。（3）結(jié)合Fc受體不同細胞表面具有不同Ig的Fc受體。當(dāng)Ig與相應(yīng)抗原結(jié)合后，由于構(gòu)型的改變，其Fc段可與具有相應(yīng)受體的細胞結(jié)合。抗體與Fc受體結(jié)合可發(fā)揮不同的生物學(xué)作用。1.調(diào)理吞噬作用：調(diào)理作用是指抗體、補體等調(diào)理素促進吞噬細菌等顆粒性抗原。抗體的調(diào)理機制一般認(rèn)為是：抗體在抗原顆粒和吞噬細胞之間“搭橋”，從而加強了吞噬細胞的吞噬作用；抗體與相應(yīng)顆粒性抗原結(jié)合后，改變抗原表面電荷，降低吞噬細胞與抗原之間的靜電斥力；抗體可中和某些細菌表面的抗吞噬物質(zhì)，使吞噬細胞易于吞噬；吞噬細胞結(jié)合抗原抗體復(fù)合物，吞噬細胞可被活化。2發(fā)揮抗體依賴的細胞介導(dǎo)的細胞毒作用 當(dāng)IgG抗體與帶有相應(yīng)抗原的靶細胞結(jié)合后，可與有受體FcR的中性粒細胞、單