第二章 免疫球蛋白

免疫球蛋白具有蛋白质的通性，能被多种蛋白水解酶裂解；可以在乙醇、三氯醋酸或中性盐类中沉淀，常用50％饱和硫酸铵或硫酸钠从免疫血清中提取抗体球蛋白。血清电泳时免疫球蛋白主要分布于γ区，因而以往曾称抗体为γ球蛋白。其实具抗体活性的球蛋白除存在于γ区外，也可延伸到β区，甚至α2区，这反映了抗体由不同细胞克隆产生的不均一性和结构的多样性。自从发现骨髓瘤患者尿中的本周蛋白是Ig的轻链以后，对其氨基酸顺序的研究大大促进了对Ig化学性质的了解。
（一）Ig的基本结构
Ig分子由4条肽链组成，2条长链称为重链(heavychain，H)，由大约440个氨基酸残基组成，分子量约50～70kD；2条短链称为轻链(lightchain，L)，由大约220个氨基酸组成，分子量约22.5kD。4条肽链通过链间二硫键(-S·S-)连在一起。其结构模式见图2-1。
Ig分子肽链的N端，在L链1/2和H链1/4处（约在110位前）氨基酸的种类和顺序各不相同，称为可变区（variableregion，V区）；肽链C端其余部分的氨基酸，在种类和顺序上彼此间差别不大，称为稳定区或恒定区(constantregion，C区)。
V区位于N端，H链和L链各有3个高变区(hypervariableregion)，其中的氨基酸残基种类和顺序特别多变。这此都与识别抗原直接有关，为Ig分子的抗原结合部位，故亦称为互补决定区(complementaritydeterminingregion，CDR)。
可变区中的其他氨基酸残基称为构架区(frameworkregion，FR)，大约占整个V区近75％，其顺序很少变化（约5％）。FR的功能为支持CDR，并维持V区三维结构的稳定性。H和L链的FR在某些位置上具有相同的氨基酸残基。根据VH/VL氨基酸顺序同源程度的差异，可将Ig分为群和亚群。
mianyixuehemianyixuejianyan006.jpg免疫球蛋白（IgG）结构模式图
图2-1免疫球蛋白（IgG）结构模式图
（二）Ig的三维结构
Ig分子的每一条肽链，都由链内二硫键将相邻的二级结构单元折叠成球形局部性区域（图2-2）；每个球形区约由110个氨基酸残基组成，不同Ig分子对应球形区的氨基酸残基顺序具有高度的相似性，因此称为同源区（domain）。IgG、IgA和IgD分子共有12个同源区，其中Lκ或Lλ各2个：VL和CL；H链各4个：VH、CH1、CH2和CH3。IgM和IgE分子各有14个同源区，因为其H链上多一个CH4。虽然H链和C区的不同区域彼此同源，并且与L链的CL同源，但它们与V区的氨基酸排列顺序极少相同，说明V区和C区是由不同的基因（V基因和C基因）分别编码的。每个同源区担负着一定的免疫功能，因而也称为功能区(fumctionalregion)。可变区中的氨基酸排列顺序呈高度变异性，其高变区对应的VL和VH形成袋状，随氨基酸残基的不同形状各异，以能与多种多样的抗原决定簇相适应，构成抗体特异性的分子基础。同时CH和CL区的氨基酸排列顺序相对稳定，又适应其发挥许多特定的生物学效应，如固定补体和调节Ig分解代谢率等功能位于CH2，而亲和细胞的功能则在CH3或CH4。
mianyixuehemianyixuejianyan007.jpg免疫球蛋白（IgG）的功能区示意图
图2-2免疫球蛋白（IgG）的功能区示意图
在重链CH1和CH2之间的区域富含脯氨酸和半胱氨酸和半胱氨酸，这两类氨基酸的游离基团少，几乎不与邻近的区域形成固定的二级或三级结构。这一自由柔曲的肽段称为铰链区(hingeregion)。该区结构的柔韧性允许抗体分子的抗原结合部位随意改变方向，使抗体分子结合抗原的能力大大增强。同时也因Ig变构而使补体结合点暴露出来。
（三）Ig的水解片段
Ig分子可被许多蛋白酶水解，产生不同的片段；免疫学研究中常用的酶是木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)。
木瓜蛋白酶在生理pH下将IgG分子从H链二硫键N端219位置上断裂，生成两个相同的Fab片段和一个Fc片段（图2-3）。Fab段即抗原结合片段(antigenbindingfragment)，含1条完整的L链和H链的一部分(Fd)段，分子量为45kD；Fab段仍具有抗原结合活性，但结合能力较弱，只有一价。Fc段即可结晶片段(crystallizablefragment)，为2条H链C端剩余的部分，分子量55Kd，在一定条件下可形成结晶。Fc段不能与抗原结合，但具有许多其他生物学活性，如固定补体、亲和细胞（巨噬细胞、NK细胞和粒细胞等）、通过胎盘、介导与细菌蛋白（如蛋白A和G）的结合，以及与类风湿因子反应等。
mianyixuehemianyixuejianyan008.jpgIgG分子的水解片段模式图
图2-3IgG分子的水解片段模式图
胃蛋白酶于于低pH下可将IgG分子从H链间二硫键C端232位置切断，形成含2个Fab段的F(ab＇)2片段和1个较小的pFc＇片段。F(ab＇)2段即双价抗体活性片段，经还原后可得2个Fab＇。Fab＇的分子量略大于Fab，而生物活性与Fab相同。pFc＇比Fc分子量小，虽然仍保持亲和巨噬细胞及与某些类风湿因子结合的能力，但失Fc片段原有的固定补体等活性。
（四）Ig的辅助成分
1．连接链除了H链和L链外，多聚体形式的Ig分子如IgA和IgM尚含1分子连接链(joiningchain，J链)；但单体IgA或IgM单体均无J链。J链在连接单体形成多聚体Ig分子中并非必要，但可能与保持已形成的多聚体的稳定性有关。人类J链的分子量约15kD，与其他物种的J链有高度同源性。J链基因并不是Ig基因簇的一部分，它定位于15号染色体。J链有仅产生于合成IgA和IgM的浆细胞，而且也产生于合成IgG的未成熟浆细胞，但它并不与IgG分子结合。
2．分泌片在分泌型IgA分子中还含有1个分泌成分(secretorycomponent，SC)，或称分泌片(secretorypiece，SP),是上皮细胞上的多免疫球蛋白受体(polyimmunoglobulinreceptor，poly-IgR)的一部分，Poly-IgR为免疫球蛋白超族)Igsuper-family）的一个成员。此受体由上皮细胞产生后，与多聚体IgA牢固结合；IgA-poly-IgR复合物由上皮细胞内输出的过程中，受体分子被蛋白酶裂解，仍附着于Ig的剩余部分即为分泌片。游离分泌片的分子量为80Kd，借二硫键与SigA共价结合。分泌片的功能是保护SigA分子不被分泌液片内的蛋白酶降解，从而使SigA在粘膜表面保持稳定和有利于其发挥生物活性。

免疫蛋白为大分子蛋白质，具备抗原的各种性质，对异种、同种异体，甚至宿主自身都是良好的抗原，而且是一个抗原复合体，带有多种抗原决定簇。Ig分子的这种异质性反映了抗体形成细胞的遗传性差异，代表抗体分子在不同水平上的遗传变异性；通常可用血清学方法检测出来，并据此将Ig及其肽链（H和L链）分成不同的血清学类型。 需要指出的是，在正常状态下，1个Ig分子的2条H链是均一的，2条L链也是均一的，在任何层次上都不会出现2条链不同类或不同型的情况。 （一）同种型 同种间所有正常个体都具有的Ig抗原特异性，称同种型(isotype)。包括IgH链的类和亚类及L链的型和亚型，以及VH/VL的群和亚群的抗原；亦即同种生物所有正常个体都有各类、亚类及不同型别、群和亚群等多种Ig的变异体。这种同种型变异体并不具有个体特异性。 1．类和亚类依H链C区的结构和抗原性的不同，可将H链分为α、γ、δ、ε和μ5类，相应Ig分子也分为5类，分别为IgA、IgG、IgD、IgE和IgM。有的同类H链C区之间的氨基酸顺序仍有一些差别，再分成若干亚类；例如IgG可以分为4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4；IgA可分成2个亚类：IgA1和IgA2（表2-1）。 表2-1Ig的类型及其理化特点

性状	IgG	IgA	IgM	IgD	IgE
分子量（kD）	150	160,400	900	180	190
沉降系数（S）	7	7,11	19	7	8
电泳位置	γ	γ～β	γ～β	γ	γ
含糖量（％）	3	8	10	10	12
重链类别	γ	α	μ	δ	ε
重链亚类	γ1～4	α1,α2	－	－	－
重链同种异型	Gm（＞20）	Am（2）	－	－	Em（1）

2．型和亚型根据L链和C区的结构和抗原性的不同，可将L链分为κ和λ两型。λ类κ链只有1个同种异型；但λ链至少有4种非等位（同种型）基因的产生，为λ链上一定位置的1个氨基酸置换而形成的变异体。例如Kern（＋）指链上第150位是甘氨酸，而Kern（－）则为丝氨酸；Oz（＋）为第190位上是赖氨酸，Oz（－）为精氨酸。 （二）同种异型 同种不同个体间Ig结构和抗原性的差异称同种异型（allotype）。与同种型的区别在于，同种异型的特异性只存在于同种的某些个体中，而同种型的特异性则普遍存在同一物种的所有个体。同种异型表位在C区，由同一基因位点上几个等位基因控制，反映在CH和CL上只有1～2个氨基酸的差异。这此关键氨基酸构成的同种异型抗原称为遗传标志。它包括与H链相关的Gm、Am、Em系统和与L链相关的Km系统。Gm是γ链（γ4除外）上的同种异型标志，由许多种不同抗原决定簇组成，用字母或数字命名。Am为IgA2亚类α2链标志，有2种Am特异性。Km有Km1、Km2、Km3三种，是κ链C区153和191位氨基酸残基置换的结果。在入λ链中尚未发现同种异链标志。 （三）独特型 同一种属某一个体产生的抗体分子具有独特的抗原决定簇，不但与其他个体受同一抗原刺激产生的特异性抗体不同，而且与自身其他特异性抗体也有区别，称为独特型(idiotype)。独特型是单克隆的，其抗原决定簇位于V区，与高变区决定簇的互补空间相关联，反映Ig分子高变区抗原决定簇的差异。 独特型抗原可用抗独特型抗体直接特异性检出。抗独特型抗体有两型，一为直接与抗体分子的抗原结合部位决定簇反应，从而能阻断抗原结合，成为抗原内影像，可作为抗独特型抗体疫苗；另一针对抗原结合部位以外的V区其他决定簇。虽然Ig分子V区球形构象提示抗体高变区、抗体的抗原结合部位和抗体的独特型决定簇三者关系密切，但不完全重合。一些独特型抗原与抗体活性无关。抗独特型抗体可因单独的H和L链或肽链的V而产生，亦即独特型决定簇或称独特位(idiotope)，可完全位于H和L链的结合体。 Ig分子的独特型抗原具有自身免疫原性，在正常免疫应答过程中产生抗独特型抗体（Ab2），这种抗抗体再生引发另一B细胞产生抗Ab2抗体(Ab3)，如此继续下去，独特型和抗独特型将整个抗体产生系统联成一个网络，称为独特型网络(idiotypicnetwork)。独特型网络在免疫应答的调控中起重要作用。

免疫球蛋白的重要生物学活性为特异性结合抗原，并通过重链C区介导一系列生物学效应（表2-2），包括激活补体、亲和细胞而导致吞噬、胞外杀伤及免疫炎症，最终达到排除外来抗原的目的。
（一）抗原结合作用
抗体分子在结合抗原时，其Fab片段的V区与抗原决定簇的立体结构（构象）必须吻合，特别与高变区的氨基酸残基直接有关，所以抗原－抗体的结合具有高度特异性。
尽管某些氨基酸残基在肽链的氨基酸顺序上相距很远，但由于肽链沿功能区长轴平行方向往返折叠，使他们能紧紧接近，形成一双层排布的凹形或袋状包围抗原的活性部位，双层间存在许多硫水氨基酸侧链。抗体分子与抗原的相互作用靠各种非共价力，如氢键、静电引力和VanderWaal力等，是一种可逆性反应。抗体与抗原结合后才能激活效应功能，天然Ig分子不能起这种作用。但在无抗原存在时，某些物理处理（例如加热、凝聚等）也可模拟Ig分子构象的变化而起激活效应机制的作用。
（二）补体活化作用
补体C1q与游离Ig分子结合非常微弱，而与免疫复合物中的IgG或IgM（经典途径）或凝集Ig（替代途径）结合则很强。C1q与IgGFc段的CH2功能区起反应，其结合位点在3个氨基酸侧链上。所有IgG亚类的单独Fc片段对C1q具同样的亲和性；但完整蛋白则主要是IgG1和IgG3才能结合C1q结合的影响有关。
IgM激活补体能力最强。IgG至少需两紧密并列的分子才能有效地激活C1q，而IgM单个分子在结合抗原后即可激活补体。循环IgM仅显示低亲和性的单个C1q结合点，与IgG的效能相近似；但当IgM分子与大分子抗原的多个决定簇结合后，改变其构象呈钩环状，以致暴露了原来被相近亚单位隐蔽的C1q结合点而增强了激活补体的能力。
IgG4、IgA1和IgA2虽不能通过经典途径激活补体，但其Ig聚合物均可激活C3旁路。
（三）亲细胞作用
IgG分子能与细胞表面的Fc受体结合。这些受体均属Ig超族成员，主要有FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ（CD32）和FcγRⅢ（CD16）。FcγRⅠ在单核细胞表面很丰富，中性粒细胞受适当细胞因子调节以后也可表达此受体；FcR为一高亲和性受体，与IgG1和IgG3有很强的结合性，与IgG4也可作用，但与IgG2则不能结合。FcγRⅡ和FcγRⅢ受体在很多细胞上都存在，包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和血小板，与IgG1和IgG3有低亲和相互作用。活化B细胞表面有一个IgM结合蛋白（FcμR），但在T细胞、单核细胞或粒细胞都没有。在单核细胞和中性粒细胞表面有FcαR，因而IgA亦有调理素作用。近年有T细胞上存在IgD受体的报道，但其意义仍不基清楚。FcεRⅠ受体存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞上；在B细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和血小板上有FcεRⅡ，它们的相互作用与调节IgE应答有关。
细胞通过表面Fc受体与相应Ig结合后，可诱发一系例的生物效应，不同细胞的效应不同。例如在单核－巨噬细胞和中性粒细胞可促进其吞噬功能，称为调理作用(opsonization)；在NK细胞和巨噬细胞或诱导抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）；在肥大细胞和嗜碱性粒细胞可诱导Ⅰ型变态反应等等。
（四）其他生物活性
1．结合A蛋白和G蛋白人类IgG1、IgG2和IgG4的Fc段可结合葡萄球菌A蛋白，其结合位点在IgG的CH2～CH3之间；黄种人的IgG3也可结合A蛋白，而在白种人则不能，可能因为其IgG3的组氨酸被精氨酸置换。链球菌G蛋白可与人IgG的个亚类结合，也可与几乎所有哺乳动物的IgG结合，其结合能力远比葡萄球菌A蛋白强。但是这两种蛋白对其他类的Ig均无亲和力。
2．透过细胞膜人的IgG可通过胎盘传递至胎儿的血液循环，这不是被动的扩散，而是由IgG的Fc段选择性地与胎盘微血管发生可逆结合透过；这种特性仅为γ链所特有，其他类Ig不具备这种能力。IgA通过与分泌成分的结合可以从粘膜下转运至外分泌液中，例如转运至肠道和乳汁中。

五类免疫球蛋白都有结合抗原的共性，但它们在分子结构、体内分布、血清水平及生物活性等方面又各具特点（表2-2）。 表2-2五类Ig的代谢、分布及生物活性

性状	IgG	IgA	IgM	IgD	IgE
血清含量(mg/dL)	1200	200	120	3	0.04
相对含量(％)	75～85	10～15	5～10	0.05	0.03
合成率(mg/kg·d)	33	24	7	0.4	0.02
分解率(％/d）	7	25	8	37	71
半衰期(d)	23	6	5	3	2
血管内分布(％)	50	50	80	75	50
外分泌液中	－	＋	±	－	＋
结合补体	＋	－	＋	－	－
透过胎盘	＋	－	－	－	－
与肥大细胞结合	(IgG4)	－	－	－	＋
与Mφ和B-C结合	＋	－	－	－	＋

（一）IgG IgG为标准的单体Ig分子，含1个或更多的低聚糖基团，电泳速度在所有血清蛋白中最慢。IgG是再次免疫应答的主要抗体，具有吞噬调理作用、中和毒素作用、中和病毒作用、介导ADCC、激活补体经典途径、并可透过胎盘传输给胎儿；IgGFc片段可结合类风湿因子及其他抗γ球蛋白抗体，致敏异种（豚鼠）皮肤；还有抗核抗体、抗Rh抗体、肿瘤封闭抗体等均属IgG；因而IgG有多能免疫球蛋白之称。 IgG合成速度快、分解慢、半衰期长，在血内含量最高，约占整个Ig的75％；各亚类所占比例大约为：IgG160％～70％，IgG215％～20％，IgG35％～10％，IgG41％～7％，各亚类的比例随年龄及遗传背景而有变化；同时各亚类的生物学和免疫学性质也不尽相同（表2-3）。 表2-3IgG各亚类的生物活性

性状	IgG1	IgG2	IgG3	IgG4
激活补体	＋＋	＋	＋＋＋	－
透过胎盘	＋＋＋	＋＋＋	＋＋＋	＋＋＋
结合FcγRⅠ	＋＋＋	－	＋＋＋	＋＋
结合FcγRⅡ	＋＋＋	＋	＋＋＋	－
结合FcγRⅢ	＋＋＋	－	＋＋＋	－
结合A蛋白	＋＋＋	＋＋＋	±	＋＋＋
结合G蛋白	＋＋＋	＋＋＋	＋＋＋	＋＋＋
结合类风湿因子	＋＋	＋＋	＋＋	＋＋
致敏异种皮肤	＋＋	－	＋＋	＋＋
中和毒素	＋＋＋	＋	＋	＋＋
抗Rh抗体	＋＋＋	－	＋＋＋	－

（二）IgM IgM为五聚体，是Ig中分子最大者。分子结构呈环形，含一个J链，各单位通过μ链倒数第二位的二硫键与J链互相连接。结构模式见图2-4。μ链含有5个同源区，其CH3和CH4相当于IgG的CH2和CH3，无铰链区。 mianyixuehemianyixuejianyan009.jpg免疫球蛋白多聚体结构 mianyixuehemianyixuejianyan010.jpg免疫球蛋白多聚体结构 图2-4免疫球蛋白多聚体结构 从化学结构上看，IgM结合抗原的能力可达10价，但实际上常为5价，这可能是因立体空间位阻效应所致。当IgM分子与大颗粒抗原反应时，5个单体协同作用，效应明显增大。IgM凝集抗原的能力比IgM大得多，激活补体的能力超过IgG1000倍；由于吞噬细胞缺乏IgM的特异受体，因而IgM没有独立的吞噬调理作用；但当补体存在时，它能通过C3b与巨噬细胞结合以促进吞噬。虽然IgM单个分子的杀菌和调理作用均明显高于IgG抗体，但因其血内含量低、半衰期短、出现早、消失快、组织穿透力弱，故其保护作用实际上常不如IgG。 血型同种凝集素和冷凝集素的抗体类型是IgM，不能通过胎盘，新生儿脐血中若IgM增高，提示有宫内感染存在。在感染或疫苗接种以后，最先出现的抗体是IgM；在抗原的反复刺激下，可通过Ig基因的类转换而转向IgG合成。当分泌物中IgA缺陷时，IgM也和IgA一样可结合分泌片而替代IgA。IgM也是B细胞中的主要表面膜Ig，作为抗原受体而引发抗体应答。 （三）IgA IgA分为血清型和分泌型两种类型。 大部分血清IgA为单体，大约10％～15％为双聚体，也发现少量多聚体。IgA功能区的分布与IgG十分相似，两个亚类（IgA1和IgA2）的最大差异在铰链区。IgA2缺少H-L链间二硫键区域，容易被解离分开。从含量、稳定性和半衰期看，血清型IgA虽不如IgG，但高于其他类Ig。IgA可以结合抗原，但不能激活补体的经典途径，因此不能象IgG那样发挥许多的生物效应，所以过去曾误以为血清型IgA的意义不大；近年的研究发现，循环免疫复合的抗体中有相当比例的IgA，因而认为：血清型IgA以无炎症形式清除大量的抗原，这是对维持机体内环境稳定的非常有益的免疫效应。 分泌型IgA（SigA）为双聚体，沉降系数11S，分子量400kD。每一SigA分子含一个J链和一个分泌片（图2-4）。α链、L链和J链均由浆细胞产生，而分泌片由上皮细胞合成。J链通过倒数第二位二硫键将2个IgA单体互相连接；结合分泌片后SIgA的结构更为紧密而不被酶解，有助于SIgA在粘在粘膜表面及外分泌液中保持抗体活性。外分泌液中的高浓度IgA主要为局部合成，特别是在肠相关淋巴样组织（GALT）内。 分泌型IgA性能稳定，在局部浓度大，能抑制病原体和有害抗原粘附在粘膜上，阻挡其进入体内；同时也因其调理吞噬和溶解作用，构成了粘膜第一线防御机制；母乳中的分泌型IgA提供了婴儿出生后4～6月内的局部免疫屏障；因此常称分泌型IgA为局部抗体。有关SIgA的免疫作用参见第七章。 （四）IgD IgD的分子结构与IgG非常相似，有明显的铰链区，其蛋白质高度糖基化。IgD性能不稳定，在分离过程中易于聚合，又极易被酶裂解。虽然有些免疫应答可能与特异性IgD抗体有关，但它并不能激活任何效应系统。某些自身免疫病及过敏反应病患者血中存在IgD类抗核抗体或抗青霉素IgD抗体。正常人血清内IgD浓度很低，但在血循环内B细胞膜表层可检出IgD，其功能主要是作为B细胞表面的抗原受体。在B细胞发育的某些阶段，膜IgD的合成增强。大部分慢性淋巴细胞白血病病人B细胞表面带膜IgD，并常同时有膜IgM。 （五）IgE IgE为单体结构，分子量大于IgG和单体IgA，含糖量较高，ε链有6个低聚糖侧链。象IgM一样，IgE也有5个同源区，CH2功能区置换了其他类重链的铰链区。正常人血清中IgE水平在5类Ig中最低，分布于呼吸道和肠道粘膜上的IgE稍多，可能与IgE在粘膜下淋巴组织内局部合成有关。IgE水平与个体遗传性和抗原质量密切相关，因而其血清含量在人群中波动很大，在特应性过敏症和寄生虫感染者血清中IgE水平可升高。IgE不能激活补体及穿过胎盘，但它的Fc段能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的受体结合，介导Ⅰ型变态反应的发生，因此又称亲细胞抗体。

免疫球蛋白反应的特异性和分子的多样性是受基因支配；一条肽链的C区和V区分别由C基因和V基因编码。任何一个B细胞都有3个独立的Ig基因簇：1个H链基因簇和2个L链基因簇（κ和λ），构成Ig的结构基因；在B细胞分化成熟过程中进行基因重排，进而转录与翻译，形成抗体。
（一）Ig基因的结构
1．重链基因人类重链基因位于第14号染色体上，基因结构非常复杂，分为4个不连续的基因节段，从着丝点5＇末端起依次为：可变区（VH）基因、多样性区（diversityregion，DH）基因、接合区（JH）基因和稳定区（CH）基因（图2-5）。
V区基因分成6个亚群，在2500kD的区域内排列有100～200个基因。某些大亚群如VHⅢ含有约25～30个基因，而某些小亚群如VHⅤ或VHⅥ仅含一个或几个基因。每个V基因由一个大的外显子和一个位于前导顺序后的内含子（约100～150bp）组成，前导顺序编码一种疏水肽，指引Ig肽链的转膜作用，V基因3末端是重组酶信号。在VH座内还有一些不具表达功能的假基因。
C基因结构约200kb，含有11个基因。第一个CH为Cμ，以后依次为：Cδ、Cγ3、Cγ1、φε1、Cα1、φγ、Cγ2、Cγ4、Cε、Cα2。其中φε1（φε2不在第14号染色体上）和φγ是两个假基因。除Cδ基因外，其他CH基因上游都有一个转换（S）顺序，负责H链的类转换。临床正常个体的CH座位内可有大片缺失，这种无免疫缺陷症状的个体可能是通过细胞选择在免疫应答中补偿这种基因缺失。
mianyixuehemianyixuejianyan011.jpgIg重链基因及重组示意图
图2-5Ig重链基因及重组示意图
每个CH基因的外显子分别编码相应H链的功能区，由内含子将其隔开。如Cμ基因有4个外显子各自编码链C区上的Cμ1、Cμ2、Cμ3和Cμ4四个功能区。除上述主要的CH基因外，还有其他编码不同形式Ig分子的基因，例如分别编码分泌IgM和膜IgM的μs和μm基因；前者是Cμ45＇端的外加部分，编码μs链C端20个氨基酸；后者位于Cμ基因下游，含2个外显子，共同编码μm链C端41个氨基酸。
V和C基因被中间的另两个基因节段分开，即D基因和J基因。J区有6个功能基因和3个假基因；D区的基因数目尚未确定，但至少不下20个。D和J基因参与重链V区的编码，负责其羧基端的一段氨基酸顺序。
2．轻链基因轻链的基因比重链的基因结构简单，仅有V区和J区而无D基因节段。κ链和λ链的基因互不相同（图2-6）。
人类κ链基因位于第2号染色体上。Cκ基因只有一个，邻近上游的J区座位内有5个Jκ基因，Vκ基因节段大约有80个Vκ基因，约一半以上可能是假基因。
λ链基因位于第22号染色体上。Cλ基因簇比Cκ基因复杂得多，至少有6个非等位基因，其中2个为假基因；每个功能Cλ基因前均有一个（或更多）相关的Jκ基因；对Vλ基因库目前所知甚少，其基因数目尚不清楚。
轻链的J基因参与V区肽链的编码，大约负责十几个氨基酸的顺序。
（二）Ig基因的重排
胚系状态的Ig基因，无论是重链基因还是轻链基因，都不能作为一个独立的单位进行表达，只有经过重排以后才能成为具有表达功能的基因。在成熟Ig基因的产生过程中，Ig基因的重排需遵循一定的顺序，先由V-J连接或V-D-J连接，然后由VJ或VDJ与C区基因连接（图2-5）。在重链，还可以发生类转换。
mianyixuehemianyixuejianyan012.jpgIg轻链基因及其重组
mianyixuehemianyixuejianyan013.jpgIg轻链基因及其重组
图2-6Ig轻链基因及其重组
A：λ基因；B：κ基因
1．V-J或V-D-J连接轻链的V-J连接和重链的V-J-D连接都是在DNA水平发生，均由重组酶介导。V-J或V-D-J的组合都是随机的；重组后的V-J编码轻链的V区，V-D-J编码重链的V区。
V-J基因重排是通过V区3＇端和J区5＇端旁的特殊顺序使V-J靠扰并提供酶切信息，实现V基因和J基因结合成为V-J基因单位。这种V-J重排是随机性的。V基因节段中任何一个V基因可与任何一个J基因重排结合。被结合的J基因上游的J基因丢失，下游的J基因保留。
V-D-J重排中，除V3＇端和J5＇端旁侧外，D两侧亦有上述特殊识别顺序在起作用。V-D-J连接中往往是DJ结合先于VD结合。与V-J连接一样，V-D-J重排也具有不精确性。还有严重排为功能性连接的VH被其中游胚系状态（未重排）的VH所替换。这可能是扩大基因容量和保证胚系状态的VH基因能全部利用的一种机制。
在B细胞成熟过程中，Ig基因存在重排的等级（hierarchy）现象。在多能造血干细胞分化发育成为幼稚B细胞（又称前B细胞）时，就发生V-D-J重排，开始表达H链，邻近J基因的Cμ自然随之表达，这是顺序优先的结果。由于Cμ基因和Cδ基因间的距离很短，两者可以同时得以转录；V-D-J在RNA水平既可与C结合，也可与Cδ结合，使IgM和IgD在单个B细胞上协同表达，而并非缺失性类转换。以后κ基因开始Vκ和Jκ重排，产生κ链。
2．重链类转换类转换是在DNA水平上V-D-J与CH基因连接由Cμ和Cδ转换成其他CH基因的过程，是其他CH基因上游的S顺序间发生重组的结果。S-S重组导致重组S顺序间的所有DNA基因丢失，例如Sμ与Sγ1间发生转换，则Cμ、Cδ和Cγ3基因及其侧面的顺序均一起丢失，使V-D-J连接由一个CH重新定位于另一个CH。类转换只变换Ig的类别，不改变抗体的特异性。
（三）Ig基因的表达及Ig分子的分泌
Ig的合成过程与一般蛋白质合成相似。在细胞内有表达功能的V-J或V-D-J基因单位重组完成后，与C基因簇一起被转录成初级RNA，经过加工剪接，去除内含子，生成mRNA，最后分别翻译成各种肽链，装配成Ig分子，分泌出体外。
Ig基因在表达时存在等位排斥（allelicexclusion）和同型排斥（isotypicexclusion）现象，可能是V-D-J连接或V-J连接的不精确性所造成的结果，以致许多重排无转录产物。一个B细胞不会同时表达κ链和λ链，称同型排斥。κ基因重排总发生在λ基因重排之前，当Vκ-Jκ重排形成有表达功能的基因后，λ基因重排即被抑制；在λ链产生细胞内，常有κ基因缺失。象其他的基因一样，Ig基因的表达过程中也有启动子与增强子来启动和调节基因的转录。
B细胞在接受抗原刺激后迅速分化增殖，除一部分分化记忆细胞外，其余分化为浆细胞。浆细胞在内质网和多聚糖体均显著增加，大量合成Ig分子。合成L与H链的粗面内质网多聚核糖体是不同的。L链在190～200S的多聚核糖体（含4～5个核糖体）上合成，H链在270～300S的多聚核糖体（含11～18个核糖体）上合成。作为一条完整的多肽链，它们从一个起始点（N端）开始（向C端）依次合成。游离的L和H链少数在多聚核糖体上就有非共价结合或共价结合，大部分转移至内质网的贮池中，并装配成完整的Ig分子，然后依赖N端疏水性前导顺序进入高尔基复合体，再分泌至细胞外。在此移动过程中糖残基通过结合在膜上的糖转化酶按一定顺序逐步加到Ig分子上。
（四）抗体分子的多样性
一个机体何以能产生多达106～108种具有不同抗体特异性的Ig分子，其机制至今虽未完全清楚，但从基因的结构组成及重排中可找到一些答案。众多V区基因和一个或少数几个C区基因不连续地排列在染色体上，它们在DNA水平随机地结合是Ig分子多样性的基础，而体细胞突变又可增大V区的库容。
多样性程度可以通过Ig基因在染色体内重组时V-J与V-D-J的乘积来计算：当100个Vκ和5个Jκ重组时所产生的多样性至少是100×5＝5×102个；V-D-J重排时100个VH与10个DH和6个JH连接所的生的多样性至少有100×10×6＝6×103。同时连接这些基因时还会发生不精确性而使多样性增加，因而由κ链和H链组成的抗体分子的多样性最少有5×102×6×103＝3×106之多。另外，在V-J、V-D-J连接过程中发生的碱基缺失和插入又扩大了多样性的程度。