抗原抗体反应的原理
图解抗原抗体反应类型和原理课件
形成的沉淀物少，上清液中可测出游离的抗体或抗
原的现象。
➢带现象包前括带(prozone)抗体过量时称为。
后代(postzone）抗原过量时称为。
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四、阶段性
第一阶段：抗原与抗体发生特异性 结合阶段
特点：反应快 第二阶段：反应可见阶段
特点：反应时间较长
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第三节 抗原抗体反应影响因素
注意：解离后的抗原或抗体仍然保持其原有生物活性
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三、比例性（proportionality）
1、比例性是指抗原与抗体发生可见反应 遵循一定的量比关系。 2、以絮状沉淀实验为例，受抗原抗体比 例性的影响非常明显。
3、根据所形成的沉淀物及抗原抗体比例 关系绘制反应曲线。
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教学内容：
第一节 抗原抗体反应的原理 第二节 抗原抗体反应的特点 第三节 影响抗原抗体反应的因素 第四节 免疫学检测技术的类型
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第一节 抗原抗体反应的原理
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一、抗原抗体的亲和力和亲合力
* 亲和力（affinity）：是抗体分 子上一个抗原结合点与相应的抗原决 定簇之间的相适应而结合的强度，是 抗原与抗体间固有的结合力。
2、原因：抗原抗体的结合是分子表面的非共价键 结合，因此形成的复合物不牢固。
3、抗原抗体反应动态平衡式如下：
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4、决定抗原抗体解离的因素
（1）抗体与相应抗原的亲合力。 亲合力低的抗体与抗原形成的复合物较易解离。
（2）环境因素对复合物的影响。 PH过高或过低、增加离子强度均可破坏
抗原抗体免疫反应的一般规律
抗原抗体免疫反应的一般规律抗原抗体免疫反应是机体对外来病原体进行识别和清除的重要防御机制。
在这一过程中，抗原和抗体之间的相互作用起着关键的作用。
下面我们来详细探讨一下抗原抗体免疫反应的一般规律。
抗原是一种能够引起机体免疫反应的物质，通常是一种蛋白质或多糖。
当抗原进入机体后，免疫系统会将其识别为外来物质，并启动相应的免疫反应。
抗体则是免疫系统产生的一种特殊蛋白质，能够与特定的抗原结合。
抗体的产生主要通过B细胞介导的体液免疫反应和T细胞介导的细胞免疫反应来实现。
在体液免疫反应中，B细胞受到刺激后会分化为浆细胞，进而产生大量抗体。
这些抗体能够与抗原结合，形成抗原抗体复合物。
这种复合物具有多种功能，包括中和病原体、激活补体系统、促进炎症反应等。
抗原抗体复合物的形成是免疫反应的重要环节，也是机体清除病原体的关键步骤。
另一方面，细胞免疫反应则主要由T细胞介导。
T细胞分为辅助T 细胞和杀伤T细胞两种类型。
辅助T细胞能够激活B细胞产生抗体，促进免疫应答的进行。
而杀伤T细胞则能够直接识别并杀伤感染的细胞，起到清除感染源的作用。
细胞免疫反应在抵御细胞内寄生的病原体方面具有重要意义，如对病毒感染的清除作用。
总的来说，抗原抗体免疫反应遵循一定的规律。
首先，抗原和抗体之间的结合是高度特异的，即每种抗体只能与特定的抗原结合。
这种特异性保证了免疫反应的准确性和有效性。
其次，抗原抗体结合后会引发一系列的生物学效应，包括病原体的中和、吞噬及清除等。
最后，免疫反应通常会伴随着炎症反应，包括发热、红肿、疼痛等症状。
这些症状是免疫系统对抗病原体的正常反应，有助于加快病原体的清除。
总的来说，抗原抗体免疫反应是机体对抗外来病原体的重要防御机制。
通过特异性的抗原抗体结合和一系列的生物学效应，免疫系统能够迅速、有效地清除病原体，保护机体免受感染。
因此，深入了解抗原抗体免疫反应的规律对于预防和治疗传染病具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能对抗原抗体免疫反应有更深入的了解。
抗原抗体反应知识讲义PPT(63张)
特异性示意图
*交叉反应(cross reaction) 两种不同的抗原 物质具有部分相同或类似结构的抗原决定簇
(共同抗原)，则可与彼此相应的抗体反应。
二、比例性（proportionality）
*最适比:是指抗原与抗体发生可见反应，需遵循 一定的量比关系，只有当二者浓度比例适当时， 才出现可见反应。
1．抗原决定簇又称表位（epitope），是指抗原性物质 表面决定该抗原特异性的特殊化学基团，是免疫应答和免 疫反应具有特异性的物质基础。
2．抗原决定簇是很小的，其大小相当于相应抗体的 结合部位，它们可由5-7个氨基酸、单糖或核苷酸残基组成。
3．抗原结合价：是指能与抗体分子结合的抗原决定 簇的总数。每一种半抗原可理解为单一的抗原决定簇，而 天然抗原含有很多不同的抗原决定簇，它是带有大量多种 "天然"半抗原的大分子。
应速度快，几秒钟或几分钟即可完成，但不 出现肉眼可见反应。
第二阶段为可见阶段，表现为凝集、沉淀、
补体结合等反应，本阶段有两个特点，一是 反应进行慢，需要几分钟、几十分钟或更长。 其二是受电解质、温度、酸碱度等多种因素 影响。
二、基本条件：
结合力 亲和力和亲合力 亲水胶体转化为疏水胶体
一、抗原抗体结合力
• 当抗原与抗体结合后，表面电荷减少，水化 层变薄；而且由于抗原抗体复合物形成后， 与水接触的表面积减少，由亲水胶体转化为 疏水胶体。
• 在电解质作用下，各疏水胶体之间靠拢，形 成可见的抗原抗体复合物。
亲水胶体转化为疏水胶体示意图
转化
NaCl
亲水胶体
疏水胶体
可见反应
第二节 抗原抗体反应的特点
特异性 比例性 可逆性 阶段性
絮状沉淀试验
抗原抗体反应原理
抗原抗体反应原理
抗原抗体反应是一种免疫学现象，主要涉及两种重要的生物分子，即抗原和抗体。
抗原是一种能够引起免疫系统产生应答的分子，可以是细菌、病毒、真菌、寄生虫等微生物的组分，也可以是体内异常细胞产生的突变蛋白质。
抗体是由机体的免疫系统产生的一类特异性蛋白质，可以与相应的抗原结合。
抗原抗体反应的原理是基于抗原与抗体之间的化学吸附和结合作用。
抗原与抗体之间的结合可以是非共价的，如静电作用、范德华力等，也可以是共价的，如亲核取代反应。
具体来说，抗原通常有多个表位，而一个抗体分子则有多个结合位点，当抗原与抗体结合时，这些结合位点会与抗原的表位结合形成一个稳定的抗原-抗体复合物。
抗原抗体反应的稳定性和特异性是其重要特点。
抗原与抗体的结合是高度特异性的，即一个抗原分子通常只能与特定的抗体结合，而其他抗体不能结合。
这种特异性使得抗原抗体反应成为一种有效的检测和诊断方法。
此外，抗原抗体反应的稳定性也使得它成为其他领域中重要的应用技术，例如生物医学研究、药物研发和生物工程等。
总的来说，抗原抗体反应是机体免疫系统中重要的一环，其原理基于抗原与抗体之间的特异性结合。
通过这种结合，可以实现抗原的检测、诊断和治疗等应用。
抗原抗体反应的深入研究对于免疫学的发展和疾病的防治具有重要的意义。
第一章抗原抗体反应讲解学习
三、亲水胶体转化为疏水胶体
抗体和大多数抗原同属蛋白质。在通常的 血清学反应条件下均带有负电荷，使极化 的水分子在其周围形成水化层，成为亲水 胶体，因此蛋白质不会自行凝集出现沉淀。 当Ag与Ab结合后，表面电荷减少，水化层 变薄；而且由于Ag-Ab复合物形成后，与水 接触的表面积减少，由亲水胶体转化为疏 水胶体。此时在电解质(如NaCl)的作用下， 使各疏水胶体之间进一步靠拢、沉淀，形 成可见的Ag-Ab复合物。
抗原抗体结合力示意图
l. 静电引力
➢ 抗原和抗体分子带有相反电荷的氨基和羧 基基团之间相互的引力，称为静电引力， 又称库伦引力。
➢例如，抗体分子上带电荷的碱性氨基酸的 游离氨基(-NH3+)和酸性氨基酸的游离羧基 (-COO-)可与抗原分子上带相反电荷的对应 基团相互吸引。这种引力的大小与两个相 互作用基团间的距离平方成反比。
2.范德华引力
➢ 抗原和抗体相互接近时，由于分子的极 化作用而出现的引力，称范德华引力。
➢结合力的大小与两个相互作用基团的极化 程度的乘积成正比、与它们之间距离的 7 次方成反比，键能约为4.2-12.5kJ/moL。 这种引力的能量小于静电引力。
3.氢键结合力
➢ 供氢体上的氢原子与受氢体原子间的引 力。在抗原抗体反应中，羧基、氨基和 羟基是主要供氢体，而羧基氧、羧基碳 和肽键氧等原子是主要受氢体。
➢氢键结合力与供氢体和受氢体之间距离 的6次方成反比，键能约20.9kJ/mol。
4.疏水作用力
➢ 两个疏水基团在水溶液中相互接触时，由 于对水分子排斥而趋向聚集的力称为疏水 作用力，或称为疏水键。
➢当抗原抗体反应时，抗原决定簇与抗体上 的结合点靠近，互相间正、负极性消失， 由静电作用形成的亲水层立即失去，从而 促进抗原与抗体的相互吸引而结合。疏水 作用力在抗原抗体反应中的结合是很重要 的。提供的作用力最大，约占总结合力的 50%。
抗体抗原反应缓冲液
尿素、乙醇、丙酮：它们可以提供自己的羟基或羰基上的氢或氧去形成氢键，从而破坏了蛋白质中原有的氢键，使蛋白质变性。但氢键不是化学键，因此在变化过程中没有化学键的断裂和生成，所以是一个物理变化。
加热、紫外线照射、剧烈振荡等物理方法：主要是破坏蛋白质分子中的氢键，在变化过程中也没有化学键的断裂和生成，没有新物质生成，因此是物理变化。
二、影响抗原抗体反应的因素
1.自身因素
抗原
抗原的理化性状、表面抗原决定簇的种类和数目等均可影响抗原抗体
抗体
抗体对抗原抗体反应的影响主要有以下三个方面：
来源：不同动物来源的免疫血清，其反应性存在差异。
浓度：抗体的浓度是相对于抗原而言的，二者浓度合适时才易出现可见的反应结果
特异性与亲合力：特异性与亲合力是影响抗原抗体反应的关键因素，它们共同影响试验结果的准确度。试验试剂应尽可能选择高特异性、高亲合力的抗体，以保证试验的可靠性。
2.抗原抗体的亲合性和亲合力
亲合性是指抗体分子上一个抗原结合点与对应的抗原表位之间相互适应而存在的引力，它是抗原抗体之间固有的结合力，可用平衡常数 K 来表示：K=K1/K2 ，K值越大，亲合性越高；亲合性越高，与抗原结合越牢。抗体的亲合力是指抗体结合部位与抗原表位之间结合的强度，与抗体结合价直接相关，即所谓多价优势，如 IgG 为两价，亲合力为单价的 103 倍， IgM 为 5～ 10 价，亲合力为单价的 107 倍。由于抗原抗体的结合应是可逆的，若抗体的亲合力高，与抗原分子结合牢固，不易解离；反之即容易解离。
抗原抗体反应原理
抗原抗体反应的原理特点及影响因素?答：抗原与抗体能够特异性结合是基于抗原决定簇（表位）和抗体超变区分子间的结构互补性与亲和性。
这种特性是由抗原、抗体分子空间构型所决定的抗原表位和抗体超变区必须密切接触。
一、抗原抗体结合力，包括静电引力、范德华引力、氢键结合力、疏水作用力（最强）二、抗原抗体亲和力。
亲和力指抗体分子上一个抗原结合点与对应的抗原决定族之间相适应而存在的引力，他是抗原抗体间固有的结合力三、亲水胶体转化为疏水胶体抗原抗体反应的特点：特异性，可逆性，比例性，阶段性。
影响抗原抗体反应的因素：一、反映自身的因素1.抗体因素，不同来源的抗体，反应性各有差异，抗体的浓度、特异性和亲和力都影响抗原抗体反应。
等价带的宽窄也影响抗原抗体复合物的形成，单克隆抗体不适用于沉淀反应2.抗原因素，抗原的理化性状、分子量、抗原决定族的种类及数目均可影响反应结果。
颗粒性抗原出现凝集反应，可溶性抗原出现沉淀反应。
单价抗原与相应抗体结合不出现沉淀现象。
二、环境因素1.电解质，抗原抗体结合后，虽由亲水胶体变为疏水胶体，若溶液中无电解质参加，扔不出现可见反应。
为了促使沉淀物或凝集物的形成，常用0.85%NaCL或各种缓冲液作为抗原抗体稀释液。
2.酸碱度抗原抗体反应一般在pH6~9之间进行。
有补体参与的反应pH为7.2~7.43.温度在一定范围内，温度升高科加速分子运动，抗原抗体碰撞增多，使反应加速。
一般为15~40℃。
常用的抗原抗体反应温度为37℃。
温度高于56℃，可导致已结合的抗原抗体再解离。
适当的震荡也可促进抗原抗体的接触，加速反应。
抗原抗体反应
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第一节 抗原抗体反应原理
抗原抗体结合反应是抗原决定簇和抗体分子 超变区之间的相互作用，是一种分子表面的特 异的可逆的弱结合力。这些弱结合力只能在极 短距离内才能发生效应。因此抗原抗体结合反 应的最重要的先决条件是抗原与抗体间的特定 部位的空间结构必须相互吻合，具有互补性;其 次，抗原决定簇与抗体超变区必须紧密接触， 才能有足够的结合力，使抗原抗体分子结合在 一起。
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概述
本章叙述的抗原抗体反应，主要是指抗原 和抗体在体外结合所表现的反应。由于抗体主 要存在于血清中，并且临床上多用血清做试验， 所以体外实验中的抗原抗体反应曾称作血清学 反应（ serological reaction) 。但是随着免 疫学的发展，血清学的含义已不能概括目前的 研究内容，现在多以抗原抗体反应代替血清学 反应一词。
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2.范德华引力
抗原和抗体相互接近时，由于分子的极化作 用而出现的引力，称范德华引力。结合力的大 小与两个相互作用基团的极化程度的乘积成正 比、与它们之间距离的 7 次方成反比，键能 约为4.2---12·5kJ/mol。这种引力的能量小 于静电引力。
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3.氢键结合力
供氢体上的氢原子与受氢体原子间的引力。 在抗原抗体反应中，羧基、氨基和羟基是主要 供氢体，而羧基氧、羧基碳和肽键氧等原子是 主要受氢体，能的大小取决于方向即氢键具有 高度的方向性，因此范德华力更具有特异性。 氢键结合力与供氢体和受氢体之间距离的6次 方成反比，键能约20·9kJ/m的特异性结合反应称为抗 原抗体反应(antigen-antibody reaction)。 抗原抗体反应既可在体内作为体液免疫应答的 效应机制自然发生，也可在体外作为免疫学实 验的结果出现。在体内，可表现为溶菌、杀菌、 促进吞噬或中和毒素等作用，有时亦可引起免 疫病理损伤，在体外，依相应抗原物理性状 (颗粒状或可溶性)以及反应的条件 (电解质、 补体等)不同，可出现凝集、沉淀、细胞溶解 和补体结合等反应。
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半抗原-CO- NH -蛋白质 + HO-CH2CH（CH3）2
半抗原与载体直接联接
琥珀酸酐法
O O 半抗原-CH2 –OH + C-O-C CH3 CH3
O 半抗原-CH2 –O-C-(CH2 ) 2-COOH
半抗原与载体间接联接
O-（羟甲基）羟胺法
半抗原-C=O +H2 N-O- CH2 - COOH
半抗原与载体的联接
1、连接方式：物理法（吸附） 化学法 2、化学连接方法： 直接联接法： 间接联接法：
碳化二亚胺法
蛋白质-COO— + R-N+=CN-R` H-N+-R 蛋白质-COO-C-NH-R` + 半抗原-NH2 O 蛋白质-C-NH-半抗原 + R-NH-CO-NH R`
半抗原与载体直接联接
戊二醛法
蛋白质- NH2 + 半抗原-NH2 + COH-（CH2 ） 3 - COH
蛋白质-N=CH-（CH2 ） 3 – CH=N-半抗原
半抗原与载体直接联接
氯甲酸异丁酯法
半抗原-COOH + Cl-COO-CH2 CH（CH3）2 O O
半抗原-C-O-C-O-CH2CH（CH3）2 + 蛋白质- NH2
抗原含量
前带
等价带
后带
抗体过剩
抗体抗体比例合适
抗原过剩
网格学说（lattice theory）
抗原抗体反应的影响因素
1、电解质
2、酸碱度（pH值6-8）
3、温度（37-42。C）
第四节
免疫学检测技术的评价
一、评价标准
二、特异性与敏感性的关系
评价标准
Specificity（特异） Sensitivity（敏感） Simplicity（简便） Safety（安全） Saving（节约）
抗原抗体结合物析出的原因
电解质
+++ — — — — — — +++ — —— ++ + — + ++ — + —— + —
析出
抗原抗体反应的特点
1、特异性
2、可逆性
3、适合比例性
特异性
特异性反应 交叉反应 无反应
抗原A
பைடு நூலகம்
抗原B
抗原C
可逆性
Ag+Ab
K（亲和常数）=
Ag Ab
适合比例性
抗体含量
-N=N-
-COOH
半抗原与载体间接联接
本章小结
1、免疫学技术的应用范畴 2、免疫学的基本概念 3、抗原抗体反应的原理、特点、影响因素 4、抗原制备的方法
思考题
1、免疫学技术的应用范畴有哪些？ 2、体外抗原抗体反应有哪些特点？
3、可溶性抗原的制备涉及哪些技术？
4、如何使半抗原具有免疫原性？举例说明 半抗原与载体的联接方法。
三、免疫应答的概念与过程
抗原的概念与属性
免疫原性——可识别、可反应性 （诱导机体产生免疫应答的特性） 免疫反应性 ——选择结合性 （和免疫应答产物特异性结合的特性）
免疫细胞的概念与分类
免疫细胞（Immune cells） 泛指所有参与免疫应答及与免疫应答活动相关 的细胞。 免疫活性细胞（Immune competent cell，ICC） 能够接受抗原刺激、产生特异性的活化、增殖、 分化并形成效应产物的淋巴细胞。
抗原制备的主要技术途径
天然抗原——分离、纯化 半抗原——人工合成、载体联接 抗原肽—— 合成、基因工程制备
第二节
完全抗原/免疫原的制备方法
一、颗粒性抗原的制备
二、可溶性抗原的制备
颗粒性抗原的制备
1、采集、分离抗原
2、无害化处理
可溶性抗原的制备与纯化
1、处理与粉碎 2、蛋白质分离 3、单一组分提取 4、抗原纯度鉴定
3、抗原清除阶段（antigen-eliminating phase）
第三节
抗原抗体反应的基本原理
一、抗原抗体反应的原理
二、抗原抗体反应的特点
三、影响抗原抗体反应的因素
抗原抗体反应的原理
1、抗原抗体结合的作用力
2、抗原抗体结合物析出原因
引起抗原抗体结合的作用力
1、电荷引力（库仑引力） 2、电子云引力（Van der Waals力） 3、氢键结合力 4、疏水作用力
特异性与敏感性的关系
特异性高、敏感性低
敏感性高、特异性低
第一节
抗原/免疫原制备的基本概念
一、抗原制备的目的
二、抗原的“纯度”
三、抗原制备的主要技术途径
抗原制备的目的
免疫原：激活T、B细胞
半抗原：检测相应抗体
抗原的“纯度”
免疫原：保留足够的可被T、B细胞 识别的抗原决定簇 半抗原：尽可能减少影响反应特异 性的抗原决定簇
免疫细胞的类型
红细胞 血小板 肥大细胞 中性粒细胞 巨噬细胞 树突状细胞 浆细胞 T细胞
NK细胞
免疫应答的概念与过程
免疫应答（immune response） 免疫系统接触抗原后，免疫细胞对抗原进行识别；并 使特异性淋巴细胞活化、增殖；表现出免疫效应的过程。 免疫应答的阶段 1、抗原识别阶段（antigen-recognizing phase） 2、淋巴细胞活化阶段（lymphocyte-activating phase）
处理与粉碎
组织粉碎：机械、生物 细胞破碎：物理、化学、生物
蛋白质分离
选择性沉淀：盐析 有机溶剂沉淀 水溶性非离子型聚合物沉淀 透析技术：
超滤技术：
单一组分提取
层析技术：凝胶过滤 离子交换 亲和层析
离心技术：差速离心 密度梯度离心
电泳技术：电泳洗脱 等电聚焦
凝胶层析（分子筛）
— + + + —
半抗原-C=N-O- CH2 - COOH
半抗原与载体间接联接
一氯醋酸钠法
半抗原- OH + Cl- CH2 - COONa
半抗原-
- CH2 - COOH
半抗原与载体间接联接
重氮化的对氨基苯甲酸法
HOOC-NH2 + NaNO2 - OH + HOOC-N=N HOOC-N=N
半抗原-
半抗原OH
第一节
免疫学技术的范畴与应用
一、免疫学技术的范畴
二、免疫学技术的应用特点
免疫学技术的范畴
1、对具有免疫活性物质的定性、 定量测定
2、对免疫系统的组成成分的数量、 状态的测定
免疫学技术的应用特点
1、对象——“包罗万象”
2、方法——“兼容并蓄”
第二节
有关免疫学基本概念
一、抗原的概念与属性
二、免疫细胞的概念与分类
— + + —
— +
—
+
+ + + +
+ — — — + — — + + +
离子交换层析
亲和层析
抗原纯度鉴定
方法：层析性质测定 电泳法 免疫法 指标：电泳纯 免疫纯
第三节
半抗原免疫原制备的方法
一、载体的选择
二、半抗原与载体的联接
载体的选择
蛋白质载体：BSA、HAS、OVA、KLH 聚合多肽载体：多聚赖氨酸 高分子聚合物载体：PVP、羧甲基纤维素