抗体（免疫球蛋白，Immunoglobulin，Ig） 是适应性免疫系统（adaptive immunity） 中由 B 细胞（B cell） 分化来的浆细胞分泌的糖蛋白，也能以 B 细胞受体（B cell receptor，BCR） 形式锚定在膜上。绝大多数天然抗体为 免疫球蛋白单体（Ig monomer） 或其寡聚体：典型 免疫球蛋白 G（Immunoglobulin G，IgG） 为 Y 形 二硫键稳定的 异四聚体（两条重链 + 两条轻链）。本文从「整体形状 → 域级解剖 → 抗原识别 → 铰链与 Fc → 类别差异 → 酶切工具」逐层展开，并配合 SVG 域级示意图（椭圆示 免疫球蛋白折叠域，细线示肽段，引线标注功能分区），便于对照 蛋白质数据库（Protein Data Bank，PDB） 中的结构。
段末注释：Ig 与日常用语「抗体」在多数语境下可互换；BCR 的抗原识别部分与分泌型抗体可变区同源；PDB 为三维结构开放库，检索编号如
1HZH（示例）。
读前说明
- 文中氨基酸位点编号若无特别说明，多为 EU 编号体系（见 §5）或按具体文献/Kabat 编号，读 PDB 时以结构文件为准。
1. 整体外观：Y 形单体与功能分区
在血清中丰度最高的 IgG 常以 单体 形式存在：两条 重链（Heavy chain，H） 与两条 轻链（Light chain，L） 通过 二硫键（disulfide bond） 与大量非共价相互作用组装成 两个抗原结合臂（Fab） + 一条茎部（Fc） 的经典图像。
从功能上划分：
- Fab（抗原结合片段，Fragment antigen-binding）：包含 完整的 VH–CH1 与 VL–CL（各一条 H、一条 L），每个 Fab 有一个 抗原结合位点（抗原结合价 = 1）；IgG 有 2 个 Fab，故 双价（bivalent） 结合同一抗原上的重复表位或邻近表位。
- Fc（可结晶片段，Fragment crystallizable）：主要为 重链的 CH2–CH3（IgG），介导 补体（complement） 激活、与 Fcγ 受体（Fc gamma receptor，FcγR） 结合、与 新生儿 Fc 受体（neonatal Fc receptor，FcRn） 介导的 半衰期调节 等；糖链 多附着在 CH2 域表面（见 §6）。
段末注释：Fab/Fc 名称来自早期蛋白酶切片段能否结晶的习惯；价 指独立结合位点数；FcγR 识别 IgG Fc；FcRn 在酸性内体中结合 IgG、在中性血浆中释放，延长血清半衰期。
功能分区与 图 1 对应：两臂 各为 Fab（VH–CH1 与 VL–CL 配对）；中央铰链 以下为 Fc（两 H 链的 CH2–CH3 茎部）；铰链 为柔性肽段而非独立 β 桶。
2. 链组成与分子量量级
2.1 重链与轻链
- 轻链：约 214 个氨基酸 残基量级，含 一个可变域 VL 与 一个恒定域 CL。哺乳动物中常见 κ（kappa） 与 λ（lambda） 两型，同一抗体分子 两条轻链型别一致。
- 重链：约 450（视类别与铰链长度而定） 残基量级，含 一个可变域 VH 与 若干恒定域。IgG、IgA、IgD 的重链恒定区多为 CH1–铰链–CH2–CH3 格局；IgM、IgE 为 CH1–CH2–CH3–CH4（无经典 IgG 式铰链，或铰链特征不同）。
天然抗体分子式可记为 H2L2；分泌型 IgM 常为 五聚体 (H2L2)5 + J 链，分泌型 IgA 可为 二聚体 + J 链 + 分泌片 等。
段末注释：J 链（Joining chain） 参与多聚 IgM/IgA 的稳定组装；分泌片（secretory component） 与上皮转运相关，属 IgA 黏膜免疫要点，此处仅点出与「整体形状」相关。
2.2 典型分子量（粗略）
| 形式 | 约分子量（kDa） | 备注 |
|---|---|---|
| IgG 单体 | ~150 | 血清主力，半衰期长（人类约 20 天量级，因 FcRn 等） |
| IgM 五聚体 | ~970 | 初次应答早、补体激活强 |
| 分泌型 IgA 二聚体 | ~385 | 黏膜免疫 |
3. 免疫球蛋白折叠与域级线性排列
每个 免疫球蛋白结构域（Immunoglobulin domain） 大致呈 三明治式 β 桶（β-sandwich）：两层反平行 β 折叠片 夹一层 疏水核心，由 二硫键 稳定（域内 保守二硫键 是识别 Ig 折叠的标志之一）。可变域（VH、VL） 与 恒定域（CH、CL） 共享同源折叠，但序列差异与表面暴露决定功能分工。
下图给出 一条重链 + 一条轻链 的 N 端 → C 端 域排列（与晶体结构中从氨基端到羧基端的肽链走向一致；配对时 VH 与 VL、CH1 与 CL 形成界面）。
段末注释：CH2 在 IgG 中因 糖基化 与 柔性 常比 CH3「更鼓」；铰链 不是独立折叠域，多为 富含脯氨酸（Pro） 的延伸肽段，易被蛋白酶攻击（见 §8）。
肽链顺序与 图 2 一致：轻链 为 N 端 VL → CL（C 端）；重链 为 N 端 VH → CH1 → 铰链 → CH2 → CH3（C 端）。VH–VL、CH1–CL 为链间配对界面（另见 图 4 Fv 拓扑）。
4. 可变区、CDR 与抗原结合
4.1 可变区与互补决定区
VH 与 VL 各自包含 3 个高变环状区，合称 互补决定区（Complementarity-determining region，CDR）：重链 CDR-H1、H2、H3，轻链 CDR-L1、L2、L3。CDR-H3 由 V–D–J 重排 产生，长度与构象变化最大，常被视为 抗原识别特异性的主贡献者。其余序列相对保守的框架称 骨架区（Framework region，FR），维持 β 桶 与 VH–VL 配对几何。
抗原表位（epitope） 与 抗体 paratope（互补位） 的接触以 CDR 环 为主；结合模式既有 构象契合（lock-and-key） 的直观图像，也有大量 诱导契合（induced fit） 与 柔性/熵变 参与，热力学上需综合 焓–熵补偿 理解。
段末注释：V(D)J 重组 为淋巴细胞抗原受体基因片段重排机制；paratope 与 epitope 为互补使用的结构免疫学术语。
4.2 编号方案（阅读文献时）
- Kabat 编号：便于比对 CDR 边界，轻链 CDR-L1 常按子类规则截取。
- Chothia 编号：部分环按 结构叠合 重新定义边界。
- IMGT 编号：面向 免疫遗传学 与数据库互操作，广泛用于序列与结构整合。
实际科研中应在方法学中注明 编号方案；人源化（humanization） 与 亲和力成熟（affinity maturation） 常围绕 CDR 移植 与 FR 回复突变 展开。
5. 铰链区：柔性、Fab–Fab 间距与蛋白酶切
铰链（hinge） 位于 CH1 与 CH2 之间（IgG），富含 Pro 与 Cys（形成 H–H 链间二硫键 的关键位点之一，具体数目随 亚类 而变，如人 IgG1 与 IgG4 不同）。铰链赋予 Fab 相对 Fc 的摆动，影响 双价结合的几何（例如膜上抗原 交联（cross-linking） BCR 的信号能力）。
EU 编号（Edelman 等为人 IgG1 建立的编号惯例）常用于讨论 Fc 糖基化位点（如人 IgG1 Asn297 对应 N-连接糖链 附着位点，具体残基编号以序列比对为准）。读晶体结构时，以 PDB 文件中的残基序号 为准最稳妥。
段末注释：交联 指多价结合拉近多个受体分子，触发胞内信号；Asn297 为文献中常见指称，不同编号体系下需映射。
6. Fc、糖基化与效应功能（结构视角）
Fc 表面暴露的 保守氨基酸 与 糖链 共同构成 FcγR、补体 C1q、FcRn 等分子的识别界面。IgG CH2 上的 N-糖基化 影响 Fc 构象 与 效应功能偏向（如 抗体依赖的细胞介导的细胞毒性，Antibody-dependent cellular cytotoxicity，ADCC 与 补体依赖的细胞毒性，Complement-dependent cytotoxicity，CDC 的相对强弱），是 糖工程抗体（glycoengineered antibody） 设计的核心抓手之一。
段末注释：ADCC 多由 NK 细胞 等经 FcγRIIIA（CD16） 识别；CDC 依赖 C1q 与补体级联；糖型分析常用 HPLC、质谱。
7. 类别（isotype）与结构差异要点
| 类别 | 重链 | 结构要点（简） |
|---|---|---|
| IgG | γ | 单体 Y 形；血清半衰期长；亚类 IgG1–4 铰链与二硫键模式不同 |
| IgM | μ | 分泌型多为 五聚体，含 J 链；Fcμ 含 CH4 |
| IgA | α | 血清单体 / 分泌二聚体；黏膜免疫重要 |
| IgD | δ | B 表面表达为主，铰链特长（易酶切） |
| IgE | ε | CH4、与 FcεRI 高亲和力结合（过敏） |
段末注释：isotype 指重链恒定区决定的类；同种异型（allotype）、独特型（idiotype） 为另一套分类维度，本文不展开。
8. 蛋白酶切：Fab、Fc 与 F(ab′)2
经典生化用 木瓜蛋白酶（papain） 在铰链 近 Fab 侧 切割，得到 2×Fab + 1×Fc；胃蛋白酶（pepsin） 在另一侧切割，产生 F(ab′)2（双价、无完整 Fc）与 pFc′ 等小片段。该划分是 免疫检测试剂（二抗标记、ELISA 模块设计）与 治疗性抗体片段（如 Fab 药物） 的历史基础。
段末注释：F(ab′)2 含 铰链区二硫键 连接的两个 Fab′；具体切位随 亚类、物种、缓冲条件 变化，实验需优化。
9. 从序列到结构：读 PDB 的实用提示
- 先定链 ID：重链、轻链在 PDB 中常记为 H、L（依条目而定）。
- 看整体：Y 形、Fab–Fc 相对取向 是否受 结晶堆积 或 融合标签 影响。
- 看界面：VH–VL、CH1–CL 的 疏水堆积 与 盐桥；CDR 环 的 B 因子（温度因子） 高常提示 柔性。
- 看糖链：CH2 糖基化位点电子密度是否完整；去糖 结构常用于 结晶优化。
- 工程变体：Fc 沉默突变（LALA、PG LALA 等） 降低 FcγR 结合；命名随公司与专利演变，以具体序列为据。
10. 小结表：本节核心概念对照
| 术语 | 一句话 |
|---|---|
| Fab | VH–CH1 + VL–CL，单价抗原结合臂 |
| Fc | 重链恒定区茎部（IgG 为 CH2–CH3），介导效应与半衰期 |
| VH/VL | 可变域，含 CDR，决定特异性 |
| CDR-H3 | 多样性最大，常主导识别 |
| 铰链 | 柔性 + 蛋白酶敏感，影响几何与片段化 |
| 糖基化 | Fc 效应与稳定性关键变量 |
参考与延伸阅读（入门向）
- Abbas、Lichtman、Pillai 等《细胞与分子免疫学》教材中 抗体与 B 细胞 章节。
- Kabat 数据库与 IMGT 门户：编号与 CDR 定义。
- PDB 示例检索：
immunoglobulin+human+Fab（按分辨率与实验方法筛选）。
若你接下来关心 单域抗体（single-domain antibody，如 VHH）、双特异性抗体（bispecific antibody） 的 几何约束 或 Fc 工程 与 糖型，可从本文的 Fab / Fc / 铰链 三条主线分别深入。