抗體是一種對我們的健康至關重要的特殊蛋白質。例如，抗體可以幫助我們的身體清除病毒、細菌和寄生蟲等病原體，從而保持健康。當提到“抗體”時，常常相應地提到另一個術語“抗原”。但是，抗體到底是什么？什么是抗原？而且，抗體與其他類型蛋白質的區別是什么？上海通蔚生物將遵循由淺入深的原則來回答這些問題。您將全面了解抗體的各個方面，包括其化學性質、與抗原的相互作用、生物學功能、分類、生產和應用。

  一、化學性質

  首先，讓我們看一下抗體的化學性質。

  從化學角度來看，抗體（Ab）是由4條多肽鏈組成的蛋白質，其中包括兩條輕鏈和兩條重鏈。四根鏈條共同形成“Y”形結構，如圖1所示。

  

圖1 Y型抗體（Antigen Binding Site 抗原結合位點 heavy chain（重鏈） light chain （輕鏈））

  兩條重鏈通過二硫鍵彼此連接，并且每條重鏈通過二硫鍵與輕鏈連接。每條重鏈和輕鏈均由一個可變區 (V) 和一個恒定區 (C) 組成。可變區在每種抗體類型中都是獨特的，并且與特定抗原結合。相比之下，同一類的所有抗體分子（IgG、IgM、IgA、IgD 或 IgE）中的恒定區基本上相同。

  Y形的頂部是片段抗原結合區（Fab）。Y形的尾部是碎片可結晶區（Fc）。因此，抗體具有兩個抗原結合位點，如圖1所示。

  總而言之，抗體是由四個相互結合的部分組成的分子，抗體的 Fab 片段負責與抗原結合。圖 1 是一個簡單的圖像，可幫助您了解抗體的四部分結構。抗體的三維結構更為復雜。

  二、抗原抗體相互作用

  抗原 (Ag) 是一種能夠在宿主生物體中誘導免疫反應（產生抗體）的分子。

  抗原通常是蛋白質、肽或多糖。脂質和核酸可以與這些分子結合形成更復雜的抗原。細菌、病毒和其他微生物的部分可以是抗原。當外來抗原進入體內時，它會刺激免疫系統產生抗體。保護性抗體分子幫助身體對抗抗原。

  有時抗原是宿主本身的一部分。這些抗原稱為自身抗原。針對自身抗原的抗體被稱為自身抗體。一些自身免疫性疾病涉及自身抗原和自身抗體的存在。

  抗體根據抗原的結構和內容識別抗原（通常是蛋白質），并僅與抗原的一小部分（稱為表位或抗原決定簇）結合。由于抗體具有獨特的抗原結合位點，每種類型的抗體都結合一個獨特的表位。簡而言之，抗體與特定抗原特異性結合。圖2顯示了表位和抗體的結構，這將幫助您更好地理解抗原抗體相互作用的特異性。

圖2 抗原抗體特異性結合（Antigen(抗原)、Epitope(表位)和Antibody（抗體））

  在自然界中，大多數抗原都有可能被多種抗體結合，如果宿主生物體暴露于抗原，宿主會產生一系列抗體，每個抗體與抗原的單獨表位結合，因此這些抗體會有所不同特異性并更有效地對抗抗原。

  抗體與抗原的高度特異性結合是許多有用實驗技術的支柱，例如WB、IHC、FC、ELISA、IP等。這些技術廣泛應用于科學研究、疾病診斷和其他行業。

  三. 生物學功能

  從生物學角度來看，抗體是免疫系統響應抗原的存在而產生的保護性蛋白質。更具體地說，抗體是由 B 細胞或 B 淋巴細胞（白細胞的一種）發育而來的漿細胞產生的。當 B 細胞因特定抗原而被激活時，它會分化為抗體分泌細胞、漿細胞。漿細胞釋放特異性結合相應抗原的抗體。

  抗體在體內具有廣泛的功能，依賴于或獨立于效應細胞或效應分子。這里有些例子：

  中和作用

  在免疫學中，中和是指抗體阻斷病原體（例如病毒、細菌、寄生蟲和真菌）的感染性或發病機制的過程。抗體可以特異性地與病原體上的相應抗原結合，使它們不具有傳染性。這些抗體稱為中和抗體 (NAb)。

  病原體可以在其生命周期的不同階段被抗體中和。例如，一些抗體已被證明可以固定病原體和/或使其不穩定，干擾病原體附著和進入宿主細胞，促進蛋白酶體降解病原體，抑制病原體在宿主細胞內的復制，或抑制病原體的釋放。來自受感染細胞的病原體。

  凝集

  凝集是一種反應，其中抗體與大的、容易沉降的顆粒（例如細胞）表面上的相應抗原結合，并導致這些顆粒形成團塊。如上所述，抗體具有兩個抗原結合位點。這種性質允許抗體交聯特定抗原。因此，涂有抗體的抗原聚集在一起，變得不可移動并且容易被破壞。

  調理作用

  在調理作用中，諸如細菌之類的顆粒將被諸如抗體之類的調理素標記，并通過稱為吞噬作用的過程被稱為吞噬細胞的免疫細胞靶向破壞。抗體與病原體上的特定抗原結合后，吞噬細胞被病原體吸引。在此過程中，抗體的 Fab 區與抗原結合，而抗體的 Fc 區與吞噬細胞上的 Fc 受體結合，有助于吞噬作用。

  總體而言，抗體以多種方式發揮其功能。簡單來說，抗體的生物學功能就是與病原體及其產物結合并促進其排出體外。

  四. 分類

  抗體也稱為免疫球蛋白 (Ig)。在人類中，有五種主要類型的抗體，每一類在免疫反應中發揮著獨特的作用。這些類別被確定為 IgM、IgG、IgA、IgE 和 IgD，它們的重鏈恒定區不同，如圖 3 所示。

圖 3 五種免疫球蛋白 (Ig) 類別

  IgM：在五種 Ig 類別中，IgM 的質量最大，因為它是由五個 Y 形部分組成的五聚體。每個 Y 形部分通過二硫鍵連接到稱為 J 鏈的連接單元。IgM 是胎兒產生的第一個 Ig，也是對抗原的初級反應中產生的第一個 Ig。

  IgG： IgM 是循環中最豐富的，占血清中所有 Ig 的 75%。IgM 可以穿過血管甚至胎盤，為胎兒提供保護。IgG 也被認為是最通用的，可以執行所有其他 Ig 類別的功能。

  IgA：血清中發現的 IgA 是單體，但分泌物中發現的 IgA 是含有 J 鏈的二聚體。圖3僅顯示分泌型IgA。IgA是眼淚、唾液、初乳和粘液等分泌物中Ig的主要類別，是粘膜免疫的重要組成部分。

  IgE： IgE 是最不常見的血清 Ig，因為它與免疫細胞（包括嗜堿性粒細胞和肥大細胞）上的 Fc 受體緊密結合。IgE 主要存在于唾液和粘液中。IgE 的主要功能是在過敏反應期間識別抗原。

  IgD： IgD 主要存在于 B 細胞表面，充當抗原受體并向 B 細胞發出激活信號。迄今為止，對于IgD的功能知之甚少。

  總而言之，五種人類 Ig 類別通過重鏈類型進行區分，并且它們的功能并不完全相同。

  五. 生產

  抗體的特殊性質使其成為科學研究、疾病診斷和治療等領域的有用工具。由于抗體的廣泛應用，對抗體的需求不斷增長。人造抗體主要分為兩種類型：單克隆抗體（mAb）和多克隆抗體（pAb）。隨著技術的發展，新型的人造抗體出現了；這就是重組抗體（rAb）。

  單克隆抗體

  單克隆抗體的生產主要采用雜交瘤技術，將免疫原（抗原或任何能夠引發免疫反應的物質）注射到宿主動物體內引發免疫反應，從脾臟中分離出活化的B細胞，融合分離B細胞與骨髓瘤細胞以產生雜交瘤，篩選雜交瘤上清液以選擇能夠產生所需抗體的成功雜交瘤，克隆或擴增所選擇的雜交瘤以產生更大量的抗體，并純化和測試抗體。通過這一過程產生的抗體稱為單克隆抗體，僅識別抗原上的一個表位。

  多克隆抗體

  多克隆抗體的生產與單克隆抗體不同，還涉及對動物的免疫，具體如下：將免疫原注射到宿主動物體內引發免疫反應，抽取免疫動物的全血，從全血中分離血清，分離并純化。從血清中純化抗體，并測試所得抗體。與單克隆抗體的生產相比，這個過程更快、更便宜。多克隆抗體可識別抗原上的多個表位。

  重組抗體

  重組抗體的生產與單克隆或多克隆抗體的生產有很大不同，但與重組蛋白的生產相似。重組抗體的生產依賴于重組DNA技術，該技術涉及利用基因重組將多個來源的遺傳物質匯集在一起，創建基因組中天然不存在的DNA序列，從而生產具有設計特性的抗體。

  六、應用

  抗體可以高度特異性地結合獨特的抗原。特異性是各種實驗方法的支柱。抗體生產的進步使得抗體的高產率生產成為可能。目前，抗體主要應用于：

  研究

  抗體用于免疫測定，例如 ELISA（酶聯免疫吸附測定）、WB（蛋白質印跡）、IHC（免疫組織化學）、IF（免疫熒光）、ChIP（染色質免疫沉淀）、ICC（免疫細胞化學）、FC（流式細胞術）、等等。這些方法有助于蛋白質的檢測和表征。此外，抗體還用于純化蛋白質，促進重組蛋白質的生產。

  疾病診斷

  一些免疫測定也用于診斷目的。通過免疫分析檢測特定蛋白質或抗體有助于確定疾病或感染的存在。例如，建議檢測是否存在 HCV 抗體，以初步識別 HCV 感染者。

  抗體治療

  單克隆抗體已成為多種疾病的重要治療方法，例如癌癥、慢性炎癥性疾病、自身免疫性疾病和感染。治療性抗體以多種方式發揮作用。例如，一些治療性抗體通過與特定分子結合來刺激患者的免疫系統攻擊患病細胞，而另一些則阻斷癌細胞用來逃避免疫攻擊以生存的關鍵分子。

  總之，抗體是生物體中重要的蛋白質保護基團，能夠高度特異性地結合相應的抗原。這些保護性蛋白質是由一組稱為漿細胞的免疫細胞產生的。人體內有五類主要的抗體，每種抗體都有不同的重鏈和功能。由于抗體和抗原之間的相互作用具有高度特異性，因此抗體可用于多種目的，包括研究、疾病診斷和抗體治療。

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