存在于血漿中的一類具有抗體活性的或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。人和動(dòng)物的免疫血清中的免疫球蛋白極不均一,其組成、結(jié)構(gòu)、大小、電荷、生物學(xué)活性等都有很大差異,約占機(jī)體全部血清蛋白的20~25%。目前已在人、小鼠等血清中先后分純得到5類免疫球蛋白,1968年,世界衛(wèi)生組織統(tǒng)一命名為免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白D(IgD)、免疫球蛋白E(IgE)。各類免疫球蛋白的化學(xué)結(jié)構(gòu)雖有不同,但都是由二硫鍵連接的四條多肽鏈組成。其中一對多肽鍵較長,約含有450個(gè)氨基酸,分子量為50000道爾頓,稱為重鏈(H鏈);另一對多肽鏈較短,約含有214個(gè)氨基酸,分子量約為25000道爾頓,稱為輕鏈(L鏈)。兩條相同的重鏈由二硫鍵連接起來,呈Y型;兩條相同的輕鏈則由二硫鍵連接在其氨基端(N端)的兩側(cè),形成對稱的高分子結(jié)構(gòu)。這種四肽鏈結(jié)構(gòu)稱為單體。各類免疫球蛋白重鏈的結(jié)構(gòu)及抗原均不相同。不同的重鏈分別以希臘字母γ、α、μ、δ、和ε表示。并以此將免疫球蛋白相應(yīng)地分為IgG、 IgA、 IgM、IgD和IgE五類。而輕鏈則只有兩種類型,即κ及λ。每一個(gè)Ig分子中,兩條輕鏈及兩條重鏈都是同型的。
單體的每條重鏈或輕鏈均可分為兩部分,即可變區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。多肽鏈N端輕鏈的1/2與重鏈的1/4,氨基酸排列順序隨抗體特異性的不同而有所變化,稱為可變區(qū)(V區(qū))。該區(qū)的多肽鏈折疊形成抗原結(jié)合點(diǎn)?贵w的不同特異性,可由重鏈及輕鏈V區(qū)中氨基酸性質(zhì)及順序的改變而體現(xiàn)。多肽鏈羧基端(C端)輕鏈的1/2及重鏈的3/4氨基酸排列順序比較穩(wěn)定,稱為穩(wěn)定區(qū)(C區(qū))。免疫球蛋白的免疫原性、穿過胎盤及結(jié)合補(bǔ)體等生物學(xué)特性,一般認(rèn)為是在C區(qū)。所有的輕鏈都有兩個(gè)功能區(qū),即VL區(qū)和CL區(qū);而重鏈則不相同。IgG、IgA及IgD的重鏈各有一個(gè)V功能區(qū)(VH區(qū))和三個(gè)C功能區(qū)(CH1區(qū)、CH2區(qū)、CH3區(qū))、而IgM及IgE的重鏈多一個(gè)C功能區(qū),即CH4區(qū)。現(xiàn)一般認(rèn)為,CH1、CL區(qū)是遺傳標(biāo)志所在區(qū);CH3區(qū)是補(bǔ)體活化部位,并有通過胎盤的作用,CH3區(qū)又是固定組織細(xì)胞的部位;CH3及CH4還可參與I型變態(tài)反應(yīng)。另外,在CH1及CH2之間還有一樞紐區(qū)或稱絞鏈區(qū)。該區(qū)富含脯氨酸,對木瓜蛋白酶及胃蛋白酶敏感,具有彈性,可自由折疊及展開至180度。絞鏈區(qū)與抗體分子的變構(gòu)有關(guān)。
如用木瓜蛋白酶處理Ig,可在絞鏈區(qū)斷開,形成兩個(gè)Fab段和一個(gè)Fc段。Fab段能與抗原結(jié)合,不過它是單價(jià)的。在體外條件下不能形成肉眼可見的結(jié)合反應(yīng)。Fc為結(jié)晶片段、無抗體活性,但具有穿過胎盤(IgG)、結(jié)合補(bǔ)體、結(jié)合細(xì)胞等性質(zhì)。如用胃蛋白酶IgG分子的構(gòu)型變化處理Ig,可從Ig絞鏈區(qū)二硫鏈的C端切開,將Ig分成一個(gè)由二硫鍵連接的含有兩個(gè)Fab的片段,其功能與Fab相同,但能與相應(yīng)抗原形成肉眼可見的結(jié)合反應(yīng)。余下的部分是小于Fc段的多肽鏈,不再具有任何生物學(xué)活性。通過對Ig水解片段的研究,不僅對闡明Ig的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性有重要理論意義,對制備免疫制品和臨床治療也有重要意義。如白喉或破傷風(fēng)抗毒素經(jīng)胃蛋白酶降解后,可降低其引起變態(tài)反應(yīng)的能力。而丙種球蛋白經(jīng)降解后,可用以靜脈注射。
免疫球蛋白在漿細(xì)胞中進(jìn)行生物合成。漿細(xì)胞核中的DNA將合成Ig的信息轉(zhuǎn)錄給mRNA,mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)到達(dá)核糖體,在tRNA的參與下,再將信息翻譯成免疫球蛋白。由于抗體形成細(xì)胞的遺傳性有所不同,所以,即使是同一種抗原免疫機(jī)體,產(chǎn)生的免疫球蛋白在抗原決定簇上也有差別。免疫球蛋白的這種差異,可通過血清學(xué)反應(yīng)來測定及分類。