1、第十三章第十三章 抗原抗體反響抗原抗體反響岳岳 華華西南民族大學抗原與相應抗體的特異性結合反響稱為抗原抗體反響(antigen-antibody reaction)。抗原抗體反響既可在體內作為體液免疫應對的效應機制自然發生，也可在體外作為免疫學實驗的結果出現。在體內，可表現為溶菌、殺菌、促進吞噬或中和毒素等作用，有時亦可引起免疫病理損傷，在體外，依相應抗原物理性狀 (顆粒狀或可溶性)以及反響的條件 (電解質、補體等)不同，可出現凝集、沉淀、細胞溶解和補體結合等反響。 西南民族大學概述概述本章表達的抗原抗體反響，主要是指抗原和抗體在體外結合所表現的反響。由于抗體主要存在于血清中，并且臨床上多用血

2、清做實驗，所以體外實驗中的抗原抗體反響曾稱作血清學反響serological reaction)。但是隨著免疫學的開展，血清學的含義已不能概括目前的研討內容，如今多以抗原抗體反響替代血清學反響一詞。 西南民族大學第一節第一節 抗原抗體反響原理抗原抗體反響原理 抗原抗體結合反響是抗原決議簇和抗體分子超變區之間的相互作用，是一種分子外表的特異的可逆的弱結合力。這些弱結合力只能在極短間隔內才干發生效應。因此抗原抗體結合反響的最重要的先決條件是抗原與抗體間的特定部位的空間構造必需相互吻合，具有互補性;其次，抗原決議簇與抗體超變區必需嚴密接觸，才干有足夠的結合力，使抗原抗體分子結合在一同。 西南民族大學

3、一、抗原抗體結合力一、抗原抗體結合力抗原和抗體的結合雖然是互補性的特異性結合，但并不構成結實的共價鍵，只是通 過非共價鍵結合，結合方式類似蛋白質和細胞受體或酶與底物之間的結合。抗原與抗體這種弱的結合力涉及以下幾種分子間的作用力。 西南民族大學l. l. 靜電引力靜電引力抗原和抗體分子帶有相反電荷的氨基和羧基基團之間相互的引力，稱為靜電引力 ，又稱庫倫引力 。例如，抗體分子上帶電荷的堿性氨基酸的游離氨基(-NH3+和酸性氨基酸的游離羧基(COO-可與抗原分子上帶相反電荷的對應基團相互吸引。這種引力的大小與兩個相互作用基團間的間隔的平方成反比。 西南民族大學2.2.范德華引力范德華引力抗原和抗體相

4、互接近時，由于分子的極化作用而出現的引力，稱范德華引力。結合力的大小與兩個相互作用基團的極化程度的乘積成正比、與它們之間間隔的 7 次方成反比，鍵能約為4.2-125kJ/mol。這種引力的能量小于靜電引力。 西南民族大學3.3.氫鍵結合力氫鍵結合力供氫體上的氫原子與受氫體原子間的引力。在抗原抗體反響中，羧基、氨基和羥基是主要供氫體，而羧基氧、羧基碳和肽鍵氧等原子是主要受氫體，能的大小取決于方向即氫鍵具有高度的方向性，因此范德華力更具有特異性。氫鍵結合力與供氫體和受氫體之間間隔的6次方成反比，鍵能約209kJ/mol。 西南民族大學4.4.疏水作用力疏水作用力兩個疏水基團在水溶液中相互接觸時，

5、由于對水分子排斥而趨向聚集的力稱為疏水作用力，或稱為疏水鍵。當抗原抗體反響時，抗原決議簇與抗體上的結合點接近，相互間正、負極性消逝，由靜電作用構成的親水層立刻失去，從而促進抗原與抗體的相互吸引而結合。疏水作用力在抗原抗體反響中的結合是很重要的。提供的作用力最大，約占總結合力的50%。西南民族大學西南民族大學二、抗原抗體親和性二、抗原抗體親和性抗原與抗體的結合受多種要素的影響，為了較妥當地表示抗原與抗體結合力的大小，在免疫化學中，普通用親和性 與親和力兩個術語表示。親和性是指抗體分子上一個抗原結合點與對應的抗原決議簇之間的相適性而存在著的引力，這是抗原與抗體之間固有的結合力。親和力是指反響系統中

6、復雜抗原與相應抗體之間的結合才干。 西南民族大學親和力與親和性有關，也與抗體的結合價和抗原的有效決議簇數目相關。例如，IgG為兩價，其親和力為單價的l03倍;而IgM為510價;其親和力為單價的107倍。親和力越大，抗原抗體結合越結實。而在單克隆抗體反響系統中，只需某些決議簇起作用，因此，單克隆抗體與相應抗原的親和力相對較弱。 西南民族大學抗體與抗原結合是可逆的反響，在平衡對其親和常數 K= 抗原抗體復合物濃度 游離抗原濃度游離抗體濃度K代表抗體結合抗原的親和力。K值大的抗體與抗原結實結合，不易解離，稱該抗體有高親和力。西南民族大學三、親水膠體轉化為疏水膠體三、親水膠體轉化為疏水膠體抗體和大多

7、數抗原同屬蛋白質。在通常的血清學反響條件下均帶有負電荷，使極化的水分子在其周圍構成水化層，成為親水膠體，因此蛋白質不會自行凝集出現沉淀。當抗原與抗體結合后，外表電荷減少，水化層變薄;而且由于抗原抗體復合物構成后，與水接觸的外表積減少，由親水膠體轉化為疏水膠體。此時在電解質(如NaCl，的作用下，使各疏水膠體之間進一步靠攏、沉淀，構成可見的抗原抗體復合物。 西南民族大學第二節第二節 抗原抗體反響的特點抗原抗體反響的特點 一、特一、特 異異 性性特異性特異性 (speecificity) (speecificity)是指任何是指任何一種抗原分子，只能與由它刺激所一種抗原分子，只能與由它刺激所產生的

8、抗體結合而起反響的專注性產生的抗體結合而起反響的專注性能。特異性是抗原抗體反響的最重能。特異性是抗原抗體反響的最重要特征之一，是由抗原決議簇和抗要特征之一，是由抗原決議簇和抗體分子超變區之間空間構造的互補體分子超變區之間空間構造的互補性決議的。抗體分子性決議的。抗體分子N N端可變區構成端可變區構成大小約為大小約為3nm3nm1.5nm1.5nm0.7nm0.7nm的槽的槽溝，其中超變區氨基酸殘基的變異溝，其中超變區氨基酸殘基的變異性使槽外形千變萬化，只需與其空性使槽外形千變萬化，只需與其空間構造互補的抗原決議簇才干如楔間構造互補的抗原決議簇才干如楔狀嵌入，其關系如鎖和鑰匙，因此，狀嵌入，其關

9、系如鎖和鑰匙，因此，抗原抗體結合反響具有高度特異性。抗原抗體結合反響具有高度特異性。 西南民族大學這種高度的反響特異性是一切抗原抗體反響的主體，所以在傳染病的診斷、防治等醫學和生物學領域都已得到了廣泛的運用。 多數的天然抗原物質的構成非常復雜，如微生物抗原，常含有多個不同的抗原決議簇。假設兩種不同的抗原物質具有部分一樣或類似構造的抗原決議簇，那么可與彼此相應的抗血清出現交叉反響 西南民族大學二二 、比、比 例例 性性比例性是指抗原與抗體發生可見反響需遵照一定的量比關系，只需當二者濃度比例適當時，才出現可見反響。以沉淀反響為例，在參與固定量抗體的一排試管中再依次參與一定體積的遞增濃度的抗原進展反

10、響時，發現隨著抗原濃度的添加，沉淀很快大量出現，但超越一定范圍之后，沉淀速度和沉淀量隨抗原濃度添加反而迅速降低，甚至到最后不出現沉淀。沉淀反響的速度反映了參與反響的抗原和抗體濃度的適宜程度，適宜程度高反響快，反之那么慢。通常把最迅速出現沉淀時的抗原抗體的濃度比或量比稱為抗原抗體反響的最適比。 西南民族大學實驗證明，在同一抗原抗體反響系統中，不論抗原和抗體濃度如何變化，其沉淀反響的最適比一直恒定不變(如表抗原與抗體濃度的最適比一直是1:4)。最適比亦稱為抗原抗體反響的等價點。西南民族大學在最適比反響條件下，抗原抗體幾乎全部結合構成沉淀物，上清液中根本無游離的抗原和抗體。當抗原和抗體濃度比超越此范

11、圍時，沉淀速度和沉淀最都會迅速降低，甚至不出現沉淀。抗原與抗體分子比例適宜的范圍稱為抗原抗體反響的等價帶;因抗原抗體比例不適宜而不出現可見反響，稱抑制帶。其中抗體過量時，稱為前帶 ；抗原過量時，稱為后帶 。西南民族大學西南民族大學西南民族大學抗原抗體反響比例性的機制，可用網格學說加以闡明。由于天然抗原大多是多價的，抗體至少為兩價，當抗原與抗體在等價帶結合時，相互交叉銜接成具有立體構造的網格狀復合體，構成肉眼可見的沉淀物。當抗原或抗體過剩時，由于過剩方的結合價得不到飽和，只能構成小網格復合物，并存在有較多游離的抗原或抗體。該學說已得到電子顯微鏡察看的有力支持。但是，當抗原或抗體為單價，不論抗原與

12、抗體的量比關系能否適宜，均不能出現可見反響景象。 西南民族大學西南民族大學三、可逆性三、可逆性可逆是指抗原與抗體結合成復合物后，在一定條件下可解離為游離抗原與抗體的特性。由于抗原抗體反響是分子外表的非共價鍵結合，所構成的復合物并不結實，在一定條件下(如低pH、高濃度鹽等)可以解離。常用于解離抗原抗體復合物的物質有3mol/L硫氰化鉀，7mol/L尿素，pH24、0lmol/L甘氨酸等。解離后的抗原或抗體分子，仍堅持原來的理化特性及生物學性狀。 西南民族大學四、敏感性四、敏感性抗原抗體反響具有高度的敏感性，不僅可以定性，而且可以定量。其敏感度大大超越目前一切化學方法。其敏感度因反響種類不同而異。

13、西南民族大學西南民族大學五、抗原抗體反響的二階段性五、抗原抗體反響的二階段性第一階段為抗原抗體特異性結合階段，反響速度快，幾秒鐘或幾分鐘即可完成，但不出現肉眼可見反響。第二階段為可見階段，表現為凝集、沉淀、補體結合等反響，本階段有兩個特點，一是反響進展慢，需求幾分鐘、幾非常鐘或更長。其二是受電解質、溫度、酸堿度等多種要素影響。西南民族大學第三節第三節 抗原抗體反響影響要素抗原抗體反響影響要素 影響抗原抗體反響的要素較多，主要有兩方面:一方面是遭到抗原、抗體的本身要素的影響;另一方面是遭到電解質、酸堿度、溫度及時間等實驗環境要素的影響。西南民族大學一、應物本身要素一、應物本身要素 1 1、抗原、

14、抗原 抗原的理化性狀、抗原決議簇的抗原的理化性狀、抗原決議簇的數目和種類均可影響血清學反響結果數目和種類均可影響血清學反響結果 例如，可溶性抗原與相應抗體反響出現例如，可溶性抗原與相應抗體反響出現沉淀，而顆粒性抗原與相應抗體反響那沉淀，而顆粒性抗原與相應抗體反響那么出現凝集么出現凝集; ;單價抗原與抗體結合不出現單價抗原與抗體結合不出現可見反響可見反響; ;粗糙型細菌在生理鹽水中易出粗糙型細菌在生理鹽水中易出現自凝；紅細胞與現自凝；紅細胞與IgGIgG類抗體結合不出現類抗體結合不出現直接凝集等。直接凝集等。 西南民族大學抗體是血清學反響中的關鍵要素，對反響的影響表如今以下三個方面:(1)來源:

15、來自不同動物的免疫血清，其反響性有差別。家兔等大多數動物的免疫血清具有較寬的等價帶，通常在抗原過量時才易出現可溶性免疫復合物;馬等大動物和人的免疫血清等價帶較窄，少量的抗原或抗體過剩，均可構成可溶性免疫復合物;家禽免疫血清不能結合哺乳動物的補體，并且在高鹽濃度80g/L NaCl溶液中沉淀景象明顯。單克隆抗體普通不適用于沉淀反響或凝集反響。 2 2、抗體、抗體西南民族大學(2)特異性與親和力:特異性和親和力是影響血清學反響的兩個關鍵要素，它們共同影響實驗結果的準確程度。免疫動物早期獲得的抗血清特異性較好，但親和力低;后期獲得的抗血清普通親和力較高，但長期免疫易使免疫血清中抗體的類型和反響性變得

16、更為復雜。因此，用于診斷的試劑必需盡量選用特異性高、親和力強的抗體，才干保證和提高實驗結果的可靠性。 西南民族大學3濃度:抗體的濃度往往是與抗原相對而言。適宜的濃度才出現明顯的反響景象。因此許多實驗應進展抗體預滴定，找出最適反響濃度。 西南民族大學二、環境條件二、環境條件l.l.電解質電解質 抗原抗體結合后由親水性變為疏水抗原抗體結合后由親水性變為疏水性，此時易受電解質影響，如有適當濃度電性，此時易受電解質影響，如有適當濃度電解質存在，就會使抗原抗體失去一部分電荷解質存在，就會使抗原抗體失去一部分電荷而相互凝集或沉淀，出現可見反響而相互凝集或沉淀，出現可見反響; ;假設無電假設無電解質存在，那

17、么不出現可見反響。通常在血解質存在，那么不出現可見反響。通常在血清學實驗中，以清學實驗中，以85g/LNaCl85g/LNaCl溶液作為抗原抗溶液作為抗原抗體的稀釋液及反響液，其中體的稀釋液及反響液，其中Na+Na+和和Cl-Cl-可分別可分別中和膠體顆粒上的電荷，使膠體顆粒的電勢中和膠體顆粒上的電荷，使膠體顆粒的電勢下降，構成可見的沉淀物或凝集物。但假設下降，構成可見的沉淀物或凝集物。但假設電解質濃度過高，那么會出現非特異性蛋白電解質濃度過高，那么會出現非特異性蛋白質沉淀，即鹽析。質沉淀，即鹽析。 補體參與的溶細胞反響，補體參與的溶細胞反響，除需求等滲的除需求等滲的NaClNaCl溶液外，還

18、需適雖的溶液外，還需適雖的Mg2+Mg2+和和Ca2+Ca2+離子參與。離子參與。 西南民族大學 2. 2.酸堿度酸堿度 適宜的適宜的pHpH是抗原抗體反響的必是抗原抗體反響的必要條件之一。血清學實驗普通以要條件之一。血清學實驗普通以pH6-9pH6-9為宜，超出此范圍可影響抗原和抗體的為宜，超出此范圍可影響抗原和抗體的理化性質，導致假陽性或假陰性結果。理化性質，導致假陽性或假陰性結果。當當pHpH為為3 3左右時，接近細菌抗原的等電左右時，接近細菌抗原的等電點，可出現非特異性酸凝集，呵斥假象。點，可出現非特異性酸凝集，呵斥假象。 西南民族大學 3.溫度 抗原抗體反響普通在15一40范圍內均可進展，最適溫度為37。在此范圍內溫度越高，分子運動速度加快，添加抗原抗體接觸時機，反響速度越快，但亦容易引起復合物解離;溫度越低，反響速度緩慢，但抗原抗體結合結實，易于察看。某些特殊的抗原抗體反響需求特定的溫度，如冷凝集素在4時與紅細胞結合，20以上反而解離。西南民族大學4 4、作用時間、作用時間抗原抗體反呼應有足夠的時間，不同反響時間不同。西南民族大學此外，抗原抗體反響在液相中反響時，適當振蕩與攪拌，也可促進抗原抗體分子的接觸，加速反響。 西南民族大學第四節第四節 抗原抗體反響類型抗原抗體反響類型現代免疫學技術開展很