抗原抗体反应
抗原抗体的反应原理
抗原抗体的反应原理
抗原抗体的反应原理是生物学中的一个核心概念，它涉及到生物体内复杂的免疫应答机制。
简单来说，抗原抗体反应是免疫系统识别和清除外来入侵者（如细菌、病毒等）或体内异常细胞（如癌细胞）的过程。
抗原是一种能刺激机体产生免疫应答，并能与免疫应答产物（抗体或致敏淋巴细胞）在体内或体外发生特异性结合的物质。
它可以是来自外部的微生物（如细菌、病毒）或其产物，也可以是体内自身产生的异常物质（如癌细胞）。
抗原具有特异性，即只能与相应的抗体或淋巴细胞结合。
抗体是由免疫系统产生的，能够与抗原特异性结合的免疫球蛋白。
当抗原进入人体后，免疫系统会识别并产生相应的抗体。
抗体与抗原的结合是高度特异性的，即一种抗体只能与一种特定的抗原结合。
这种特异性结合是抗原抗体反应的基础。
抗原抗体反应的过程包括两个阶段：首先是抗原与抗体的特异性结合，这是一个快速而可逆的过程；其次是形成的抗原-抗体复合物的进一步处理，如被其他免疫细胞吞噬、降解或进一步激活免疫反应等。
抗原抗体反应的原理在医学上有广泛的应用，如诊断疾病（如免疫检测、抗原检测等）、治疗疾病（如免疫治疗、疫苗接种等）和研究生物学问题（如分子生物学、免疫学等）。
通过深入了解抗原抗体反应的原理，我们可以更好地理解免疫系统的功能和机制，从而为医学研究和应用提供更好的理论基础和实践指导。
临床免疫学抗原抗体反应
第二章抗原抗体反应本章考点1概.述2抗.原抗体反应原理3抗.原抗体反应的特点4抗.原抗体反应的影响因素5抗.原抗体反应的类型第一节抗原抗体反应原理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。
除两者分子构型高度互补外，抗原表位和抗体超变区必须密切接触，才有足够的结合力。
抗原抗体反应可分为两个阶段：第一阶段为抗原与抗体发生特异性结合的阶段，此阶段反应快，仅需几秒至几分钟，但不出现可见反应；第二阶段为可见反应阶段，这一阶段抗原抗体复合物在适当温度、电解质和补体影响下，出现沉淀、凝集、细胞溶解、补体结合介导的肉眼可见的反应，此阶段反应慢，往往需要数分钟至数小时。
在血清学反应中，以上两阶段往往不能严格分开，往往受反应条件（如温度、电解质、抗原抗体比例等）的影响。
（一）抗原抗体结合力抗原抗体是一种非共价的结合，不形成共价键，需要四种分子间引力参与。
1静.电引力：又称库伦引力。
是因抗原、抗体带有相反电荷的氨基与羧基基团间相互吸引的能力，这种吸引力的大小和两个电荷间的距离平方成反比。
两个电荷距离越近，静电引力越大；2范.德华引力：这是原子与原子、分子与分子相互接近时分子极化作用发生的一种吸引力，是抗原、抗体两个大分子外层轨道上电子相互作用时，两者电子云中的偶极摆动而产生的引力。
这种引力的能量小于静电引力；3氢.键结合力：是供氢体上的氢原子与受氢体上氢原子间的引力。
其结合力较强于范德华引力；4疏.水作用力：水溶液中两个疏水基团相互接触，由于对水分子的排斥而趋向聚集的力。
当抗原表位和抗体超变区靠近时，相互间正负极性消失，周围亲水层也立即失去，从而排斥两者间的水分子，使抗原抗体进一步吸引和结合。
疏水作用力是这些结合力中最强的，因而对维系抗原抗体结合作用最大。
图10抗原与抗体的结合力（二）抗原抗体的亲和性和亲和力亲和性指抗体分子上一个抗原结合点与对应的抗原决定簇之间相适应而存在的引力，它是抗原抗体间固有的结合力。
抗原抗体反应
第二节 抗原抗体反应的特点
1.特异性 2.比例性 3.可逆性 4.阶段性
一、 特异性（specificity）
1、概念：一种抗原分子通常只能与其刺激机体后
产生的抗体结合，这种抗原与抗体结合 反应的专一性称为特异性。
特 异 性 示 意 图
2、决定因素： 由抗原决定簇和抗体分子超变区之间
空间结构的互补性决定的。
Avidity
• The overall strength of binding between an Ag with many determinants and multivalent Abs
Keq =
104
Affinity
106 Avidity
1010 Avidity
二、抗原抗体的结合力
不形成牢固的共价键，通过非共价键结合 这种弱的结合力涉及几种分子间的作用力
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。
看书上76表7-1
5、一组概念
最适比(optimal ratio)：是指形成沉淀物最多， 上清液清晰，几乎无游离抗原或抗体的抗原抗体 浓度比。 等价带(equivalencezone)：形成沉淀物最多的 抗原与抗体分子比例合适的范围。 带现象：在等价带前后，由于抗体和抗原过量， 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。 带现象包括 前带(prozone)抗体过量时称为。
1、概念：是指抗原与相应抗体结合成复合物后，在 一定条件下可解离为游离抗原与抗体的特 性称为抗原抗体结合的可逆性。
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：
4、决定抗原抗体解离的因素
抗原抗体反应原理
抗原抗体反应原理抗原抗体反应是生物体内一种非常重要的免疫反应过程，它对于机体的免疫防御和疾病诊断具有重要意义。
抗原抗体反应的原理是指在机体内，抗原与抗体之间发生特异性结合的过程。
抗原是一种能够诱导机体免疫系统产生特异性抗体的物质，通常是一种蛋白质、多糖或者脂质。
而抗体则是由机体的B细胞产生的一种特异性免疫球蛋白，能够与特定的抗原结合并发挥免疫作用。
抗原抗体反应的原理主要包括抗原与抗体的结合、抗原抗体复合物的形成和抗原抗体反应的效应等几个方面。
首先，抗原与抗体的结合是抗原抗体反应的起始阶段。
抗原与抗体之间的结合是一种高度特异性的相互作用，通常是由抗原表位和抗体的抗原结合部位之间的非共价相互作用所导致的。
抗原表位是抗原分子上与抗体结合的特定区域，而抗体的抗原结合部位则是由其可变区域组成，能够与抗原表位形成互补的结合。
抗原与抗体的结合是一种钥匙与锁的配对过程，只有当抗原表位与抗体的抗原结合部位能够完全互补时，它们才能发生稳定的结合。
其次，抗原抗体复合物的形成是抗原抗体反应的重要结果之一。
当抗原与抗体结合后，它们会形成一个稳定的抗原抗体复合物。
这种复合物在机体内可以引发一系列的免疫效应，如激活补体系统、介导巨噬细胞的吞噬作用、诱导细胞毒性T细胞的杀伤等。
抗原抗体复合物的形成是机体对抗原的特异性免疫反应的重要标志，也是机体对抗原进行清除和消除的重要手段。
最后，抗原抗体反应的效应是抗原抗体反应的最终结果。
抗原抗体反应可以引发一系列的生物学效应，如中和病毒、沉淀溶解抗原、介导细胞毒性作用等。
这些效应对于机体的免疫防御和疾病诊断具有重要意义。
例如，在病毒感染过程中，抗体能够与病毒颗粒结合形成免疫复合物，阻止病毒侵入宿主细胞，从而起到中和病毒的作用。
在免疫诊断中，通过检测患者血清中特定抗体的水平，可以对某些传染病进行诊断和鉴定。
综上所述，抗原抗体反应是机体免疫防御和疾病诊断中的重要过程。
它的原理包括抗原与抗体的结合、抗原抗体复合物的形成和抗原抗体反应的效应。
医学免疫学实验一抗原抗体反应
抗原制备方法
1 合成抗原
通过化学合成方法合成具有抗原性的化合物。
2 提取抗原
从生物样品中提取具有抗原性的分子。
3 重组技术
利用基因工程技术制备具有抗原性的蛋白质。
抗体制备方法
1 动物免疫法
2 体外免疫法
将抗原注射到动物体内，使其产生抗体。
利用体外细胞培养系统产生抗体。
3 单克隆抗体技术
通过细胞融合技术制备单克隆抗体。
抗原抗体反应对抗原浓度非常敏感，可用 于定量检测。
抗原抗体反应的分类
直接反应
直接检测抗原或抗体的存在， 例如免疫荧光法和酶联免疫 吸附试验（ELISA）。
间接反应
利用辅助物质间接检测抗原 或抗体的存在，例如免疫印 迹法（Western Blotting）。
功能性反应
评价抗体的生物学活性，例 如中和试验和血凝试验。
医学免疫学实验一抗原抗 体反应
本讲座将介绍医学免疫学实验中的抗原抗体反应的基本原理和方法，并探讨 其在疾病诊断和药物应用中的重要性。
什么是抗原
抗原是指能诱导机体免疫反应的物质，可以是细菌、病毒、细胞、蛋白质或多糖等。
什么是抗体
抗体是机体免疫系统产生的一类蛋白质，具有识别和结合抗原的能力。
抗原与抗体的相互作用
抗原检测方法
酶联免疫吸附试验 （ELISA）
利用酶标记的抗体或抗原进 行检测，常用于病毒和细菌 的检测。
免疫电泳法
利用电泳分离技术检测抗原 的存在，常用于蛋白质分析。
免疫层析法
利用成型的免疫层析柱分离 和检测抗原和抗体，常用于 快速筛查。
抗体检测方法
免疫荧光法
利用荧光标记的抗体检测目 标物，常用于细胞和组织的 检测。
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%。
常见抗原抗体反应种类
常见抗原抗体反应种类一、免疫沉淀反应免疫沉淀反应是指抗原与相应抗体结合后形成不溶性复合物，沉淀于溶液中的现象。
这种反应常用于免疫学研究中，可以用来检测抗体与抗原之间的特异性反应。
通过免疫沉淀反应，可以分离和纯化抗原-抗体复合物，从而进一步研究其结构和功能。
二、免疫沉淀电泳免疫沉淀电泳是一种结合了免疫沉淀和电泳技术的方法。
通过将抗原与抗体结合形成复合物，并将其沉淀后进行电泳分离，可以实现对特定抗原的检测和定量。
这种方法常用于研究蛋白质相互作用、表达水平以及特定抗原的定位等方面。
三、免疫荧光反应免疫荧光反应是指利用荧光染料标记的抗体与抗原结合后产生荧光信号的现象。
通过观察样品中的荧光信号分布，可以确定抗原的位置和含量，从而用于疾病的诊断和研究。
免疫荧光反应广泛应用于细胞和组织的免疫标记、免疫组织化学以及流式细胞术等领域。
四、免疫酶联免疫吸附试验（ELISA）免疫酶联免疫吸附试验（ELISA）是一种常用的免疫学实验方法。
它利用酶标记的抗体与抗原结合，通过酶的催化作用产生可测量的信号，从而检测抗原的存在和浓度。
ELISA具有灵敏度高、特异性强、操作简便等优点，被广泛应用于医学诊断、药物研发和环境监测等领域。
五、免疫沉淀质谱分析免疫沉淀质谱分析是一种结合了免疫沉淀和质谱技术的方法。
通过将抗原与抗体结合形成复合物，然后将其沉淀并进行质谱分析，可以鉴定和定量复合物中的蛋白质和其他生物分子。
这种方法常用于研究蛋白质组学、信号转导等方面，有助于揭示生物系统的功能和调控机制。
六、中和反应中和反应是指抗体与病原体（如病毒、细菌等）结合后，使其失去侵袭性和致病性的能力，从而保护机体免受感染的现象。
中和反应是人体免疫系统中的重要防御机制之一，通过阻止病原体侵入细胞和繁殖，起到保护机体的作用。
七、凝集反应凝集反应是指抗体与抗原结合后，使其形成可见的凝集现象。
凝集反应常用于血型鉴定、病原体检测和免疫沉淀等实验中。
通过观察样品中的凝集程度和形态，可以确定抗原的存在和特异性反应。
抗原抗体反应的原理及特点应用
抗原抗体反应的原理及特点应用1. 原理抗原抗体反应是免疫系统中关键的免疫识别过程。
抗原是一种能够激发免疫系统产生抗体或细胞免疫应答的物质。
抗体是由免疫细胞（主要是B细胞）产生的蛋白质分子，可以识别和结合特定的抗原。
抗原抗体反应在生物学研究、免疫诊断和免疫治疗等领域都有重要的应用。
1.1 抗原的特点•多样性：抗原可以是多种化学性质的物质，如蛋白质、多糖、脂质和核酸等。
不同抗原之间的结构和性质都有所差异。
•特异性：抗原可以与相应的抗体发生特异性反应，即抗体只能识别并结合特定的抗原。
•免疫原性：抗原具有诱导机体免疫应答的能力。
免疫原性主要与抗原的分子大小、复杂性和非自身特性相关。
1.2 抗体的特点•多样性：抗体由许多不同类型的基因编码，因此可以产生大量多样性的抗体。
•结构复杂：抗体由两个重链和两个轻链组成，形成Y字型的结构。
其中抗原结合位点位于抗体的顶端。
•亲和力：抗体与抗原结合的亲和力通常很高，可以形成稳定的抗原-抗体复合物。
•特异性：抗体可以特异性地识别和结合特定的抗原分子。
2. 应用2.1 免疫诊断抗原抗体反应在临床诊断中有广泛的应用。
通过检测特定抗体与抗原的结合情况，可以获得有关某种疾病或病原体感染的信息。
目前常用的免疫诊断方法包括免疫荧光、酶联免疫吸附试验（ELISA）、放射免疫测定法等。
•免疫荧光：该方法通过检测标记在抗体上的荧光染料来判断是否与特定抗原结合。
常用于检测自身抗体、病原微生物和病毒等。
•ELISA：ELISA是一种基于酶标记物的免疫分析技术。
通过测定酶与底物之间的反应来检测抗原和抗体的结合。
常用于癌症、传染病和药物检测等领域。
•放射免疫测定法：该方法利用放射性同位素标记的抗体来检测抗原和抗体的结合。
常用于检测激素、肿瘤标志物和传染病等。
2.2 免疫治疗抗原抗体反应在免疫治疗中也有重要的应用。
通过向机体内部引入特定抗原或抗体，可以调节免疫系统的功能，以达到治疗疾病的目的。
•疫苗免疫：疫苗是通过免疫接种引入特定抗原，激发机体产生特异性抗体和免疫记忆，以预防或治疗疾病的方法。
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表面效应：
蛋白质分子在吸附（包被）过程，为了克 服与固相载体之间的排斥力，需要重新分 布其表面的功能性基团，使疏水性基团充 分暴露，然后，局部接触区域的偶极分子 脱氢，再通过范德瓦尔引力将其固相于载 体表面。整个过程谓coating。 影响：抗原抗体的构象和功能；抗原-抗体 结合反应的动力学过程。
ELISA：
ELISA— 是以酶作为 标记指示物、以抗原 抗体反应为基础的固 相吸附测定。
— 抗原/抗体的固相化 （coating，包被） （immunosorbent） (蛋白分子表面效应)
操作：（例）Ag/Ab in pH 9.6 carbonate buffer Incubated at 4℃ for overnight
区别：
（1）非共价吸附 抗体或蛋白通过疏水性相互作用而附着 （2）共价吸附 借助固相上的活性基团，通过化学交联剂 与抗原/抗体分子上相应活性基团反应形成 共价键，固着～
固相载体
材料要求： 1、结合容量 2、结合能力 3、结合性质 4、性价比
种类： 1、聚苯乙烯 2、聚氯乙烯 3、硝酸纤维素膜 4、尼龙膜 5、磁性微粒
孔间差异 （<10%）
对策
一、 用一定浓度的人IgG（10ng/ml） 适当稀释度的酶标抗人IgG 控制反应各条件 计算各孔读值的平均值并要求每孔的读值与其平均值间的 差异小于10%。 二、 选择已知阳性与阴性标本，作系列稀释 在不同固相载体上按预定的ELISA法进行操作测定 评判的标准：阳性结果与阴性结果差别最大的好
Precipitation
Reaction
Immunodifusion（免疫扩散） Immunoturbidimetry（免疫浊度） Immunoeletrophoresis（免疫电泳） Et al(环状～） （絮状～）
沉淀反应的类型归纳
环状沉淀反应 液相（液体）{絮状沉淀反应 免疫浊度测定 沉淀反应{ 免疫扩散 固相（凝胶）{ 免疫电泳
补体介导的抗原抗体反应(complement)
例： CH50（complement hemolysis 50%)(测补体） 脂质体免疫法检测补体（测补体） 微量细胞毒试验（complement dependent cytotoxicity；CDC）（交叉配型） 特定蛋白检测仪及配套试剂（补体单成分）
二、Immunolabeling Technique
Immunolabeling Technique
原理：于抗原或抗体上标记可以微量检测 的标记物（荧光素、酶或同位素等），待 特异性抗原抗体反应后，所测的不必是抗 原-抗体复合物本身，而测定复合物中的标 记物，并可通过标记物的放大作用，进一 步提高其检测的敏感度。
酶免疫技术/ELISA
酶免疫技术— 是以酶标记抗原或抗体作为 主要试剂的免疫测定方法。 ELISA— 是以酶作为标记指示物、以抗原 抗体反应为基础的固相吸附测定。
酶免疫技术分类
（一）酶免疫组织化学测定技术 （二）酶免疫测定技术 Ab *＋Ag → Ab*Ag ＋Ab* Ab ＋Ag * → AbAg * ＋Ag* （1）Homogenous （均相测定） （2）Hetergenous（异相测定） —— Solid phase （固相）
Immunolabeling Technique
Enzyme linked immunosorbent assay （ELISA） Fluorescence immunoassay（FIA） Radioimmunoassay（RIA） Luminescence immune-technique Solid phase membrane-based immunoassay Biotin-avidin system（BAS）
免疫浊度(turbidimetry)测定:
含义：是将光学测量仪与自动分析检测系 统结合，应用于沉淀反应试验。 原理：抗原抗体在检测反应液中会形成抗 原抗体复合物，使得反应液出现浊度。当 反应液中保持抗体过剩，形成的复合物随 样本中抗原的量增加而增多，反应液的浊 度亦随之增高。与系列标准品对照(标准曲 线)，可计算样本中被测抗原的浓度。
特异性（specific） 最适比（optimal ratio） 可逆性（reversible） 亲和性（afinity）和亲和力（avidity）
抗原/抗体反应分两阶段
（一）抗原/抗体发生特异性结合
1、亲水胶体转变为疏水胶体（水化层） 2、抗原抗体的结合力（静电引力、范登华引力、氢键 结合力、疏水结合力等）
一、Classical antigen and antibody reaction
Antigen and Antibody reaction
Ag + Ab → Ag-Ab + Ag/Ab
In vivo (不同免疫应答的效应作用) In vitro （抗原抗体结合反应，多样性）
抗原/抗体反应的特点：
透射免疫比浊（turbidimetry） 免疫比浊测定仪 散射免疫比浊（nephelometry） 包括— 终点～ 速率～
Agglutination
Reaction
例: 人类ABO血型检测(玻片) 肥达(Widal)反应 {direct～ 类风湿因子测定(乳胶) {indirect～ 包括-正向 反向 抗红细胞不完全抗体(Coobs)
（二）抗原/抗体结合的可见反应
1、凝集～ 2、沉淀～ 3、溶细胞～ 4、等等
In vitro（classical～）
Precipitation Reaction （沉淀反应） Agglutination Reaction （凝集反应） Antigen and Antibody Reaction Involved by Complement （补体介导的抗原抗体反应） Et al
临munologic technique/appliance
Classical antigen and antibody reaction (抗原抗体反应) Immunoassay (IA){ (免疫测定) Immunolabeling technique (标记免疫技术)