抗原抗体及其结合反应
抗原抗体及其结合反应
标记免疫技术 用荧光物质、放射性核素、酶或化学 发光物质等标记抗原或抗体，进行抗原 抗体反应后，通过检测标记物对抗原或 抗体进行定性、定位或定量分析
➢思 考 题
➢1．抗原抗体结合反应的原理？ ➢2．抗原抗体的结合力有哪些？ ➢3．抗原抗体结合反应的特点？
➢小 结
➢1.抗原抗体反应是指抗原与相应抗体之间所发 ➢ 生的特异性结合反应。 ➢2.抗原抗体之间的结合力涉及静电引力、范德 ➢ 华引力、氢键和疏水作用力。 ➢3.抗原抗体反应的特点是特异性、可逆性、比 ➢ 例性和阶段性。
多克隆、单克隆、基因工程
三、抗体产生的规律
初次应答、再次应答
第三节 抗原抗体结合反应的原理
➢抗原抗体反应:指抗原与相应抗体之间所 发生的特异性结合反应。
抗原表位与抗体高变区间的结构互补
物 质
抗原表位与抗体高变区的紧密接触
基 抗原抗体之间的结合力
础 亲水胶体转化为疏水胶体
➢一、抗原抗体结合力
➢静电引力 ➢范德华引力 ➢氢键 ➢疏水作用力
最适温度为37℃或室温18-25℃ 为宜。若温度高于56℃，可导致已 结合了的抗原抗体复合物解离，甚至 分子变性。
抗原抗体反应类型
反应类型 凝集反应
沉淀反应
补体参与的 反应
实验技术 直接凝集试验 间接凝集试验 抗球蛋白试验 液相沉淀试验 免疫电泳技术 补体溶血试验
补体结合试验
结果判断 观察凝集现象
浓度：是相对Ag而言，比例要合适，故实验前 需滴定，以求最适Ag与Ab比例。
特异性与亲和力：关键因素，选择特异性与亲 和力高的Ab。
二、反应基质因素 非特异性因素，如蛋白、盐、 药物等
三、实验环境因素
电解质: 0.85%生理盐水或缓冲液 酸碱度: pH 6~8 温 度: 37℃最适
抗原抗体的最佳反应
第一节抗原抗体反应的原理抗原与抗体能够特异性结合是基于抗原决定簇（表位）与抗体超变区的沟槽分子表面的结构互性与亲合性而结合的。
一、抗原抗体的结合力抗原抗体间结合为非共价键结合，有四种分子间引力参与。
（1）静电引力：是抗原抗体分子带有相反电荷的氨基和羧基基团之间相互吸引的力。
又称为库伦引力。
这种引力的大小与两电荷间的距离的平方成反比。
两个电荷距离越近，静电引力越强。
（2）范德华引力：是抗原与抗体两个大分子外层轨道上电子之间相互作用时，因两者电子云中的偶极摆动而产生吸引力。
能促使抗原抗体相互结合，这种引力的能量小于静电引力。
（3）氢键结合力：是抗体上亲水基团与相应抗原彼此接近时，相互间可形成氢键，使抗原抗体相互结合。
氢键结合力较范德华引力强。
（4）疏水作用力：是抗原表位与抗体超变区靠近时，相互间正、负极性消失，亲水层也立即失去，排斥了两者之间的水分子，使抗原抗体进一步相互吸引，促进其结合。
疏水作用力是这些力中最强的，对维系抗原抗体结合作用最大。
二、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反应是可逆的，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。
二、亲水胶体转化为疏水胶体大多数抗原为蛋白质，抗体是球蛋白，它们溶解在水中皆为胶体溶液，不会发生自然沉淀。
这种亲水胶体的形成机制是因蛋白质含有大量的氨基和羧基残基，在溶液中这些残基带有电荷，由于静电作用，在蛋白质分子周围出现了带相反电荷的电子云并形成了水化层，由于电荷的相斥，就避免了蛋白质分子间靠拢、凝集和沉淀。
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。
抗原抗体结合反应的概念
抗原抗体结合反应的概念抗原抗体结合反应是生物学中一种重要的免疫反应过程，也是免疫系统中一种非常关键的应答机制。
抗原抗体结合反应是指在体内或体外，抗原与抗体结合而产生的一系列生物化学或免疫学反应。
本文将从抗原和抗体的概念、抗原抗体结合的机制、应用以及相关的研究进展等方面进行详细介绍。
首先，我们来了解什么是抗原和抗体。
抗原是能够刺激机体免疫系统产生免疫应答的物质，通常为蛋白质、多糖、核酸等大分子化合物。
抗原可以分为外源性抗原和内源性抗原。
外源性抗原主要来自于微生物、细胞外病原体以及生物化学物质等，如病毒、细菌、真菌、寄生虫、过敏原等。
内源性抗原则包括体内细胞产生的异常蛋白、瘤标志物、组织移植抗原等。
抗体是由机体的B淋巴细胞分泌的一种特异性免疫球蛋白，能够特异性地与抗原结合。
抗原抗体结合反应的机制可以简单地概括为抗原与抗体之间的互相识别和配对。
抗原通过其表面的特定结构与抗体的抗原结合位点相互作用，形成稳定的抗原抗体复合物。
抗体分子由两个重链和两个轻链组成，每个链都有一个可与抗原结合的变异区域，即抗原结合位点。
抗体结合结构的多样性来自于变异区域的基因的重组和多样性的表达。
抗原抗体结合可以通过非共价相互作用如氢键、范德华力、疏水作用以及离子键等来稳定结合。
抗原抗体结合反应是高度特异的，即特定的抗原与特定的抗体相结合，而其他抗原和抗体则不能相互结合。
这种特异性是由于抗原结合位点和抗原表面结构之间的互补性决定的。
互补性是指抗原结合位点和抗原表面具有相容的形状、电荷和亲疏水性。
互补性决定了不同抗体对不同抗原的结合力和特异性。
抗体的结合力通常通过亲和力和价与抗原之间的相互作用来实现。
抗原抗体结合反应在生物学和医学领域有广泛的应用。
这种特异性反应可以用于检测和诊断疾病、研究生物分子的相互作用、分离纯化特定的细胞或化合物、制备医学、生物学和生物工程学等领域的试剂，以及生产疫苗等。
例如，酶联免疫吸附检测（ELISA）是一种常用的实验技术，基于抗原抗体结合反应，可用于检测血清中的抗体或抗原浓度。
抗原抗体反应及其应用
抗原抗体反应及其应用摘要抗原抗体反应指抗原与相应抗体之间所发生的特异性结合反应。
免疫印迹，又称蛋白质印迹（Western blotting），是根据抗原抗体的特异性结合检测复杂样品中的某种蛋白的方法。
双转印法、天然电泳及western blot 分析等是最近几年出现的新型蛋白印迹技术。
单克隆抗体技术是20世纪后20年内最为重要的生物高技术之一。
单克隆抗体药物在肿瘤治疗、抗感染等方面具有重要的作用。
关键词抗原抗体反应、Western blotting、单克隆抗体技术一、抗原抗体反应抗原抗体反应指抗原与相应抗体之间所发生的特异性结合反应。
这种反应既可在机体内进行，也可以在机体外进行。
抗原抗体反应的过程是经过一系列的化学和物理变化，包括抗原抗体特异性结合和非特异性促凝聚两个阶段，以及由亲水胶体转为疏水胶体的变化[1]。
抗原是能够刺激机体产生（特异性）免疫应答，并能与免疫应答产物抗体和致敏淋巴细胞在体内外结合，发生免疫效应（特异性反应）的物质。
抗原表位是抗原上与抗体结合的区域。
蛋白质抗原的表位是由相邻的连续的或非连续的氨基酸序列形成的局部表面结构[2]，如图1所示。
抗体是指宿主对体内存在的外来分子、微生物或其他因子的应答而产生的蛋白质。
抗体主要由B淋巴细胞系的终末分化细胞-浆细胞产生，并且循环在血液和淋巴液中，在那里与抗原结合。
抗体是具有4条多肽链的对称结构，其中2条较长、相对分子量较大的相同的重链(H链)；2条较短、相对分子量较小的相同的轻链(L链)。
链间由二硫键和非共价键联结形成一个由4条多肽链构成的单体分子。
整个抗体分子可分为恒定区和可变区两部分。
抗体上与抗原表位结合的位点由重链和轻链的可变区构成[3]，如图2所示。
抗原抗体复合物通过大量非共价键连接。
某些免疫复合物中抗体或抗原的结构未发生改变，而另一些则出现巨大的构像改变。
研究抗原抗体复合物最有说服力的的方法是抗体-抗原共结晶的X射线衍射技术。
图1 抗原表位示意图图2 抗体结构示意图二、蛋白印迹技术免疫印迹，又称蛋白质印迹（Western blotting），是根据抗原抗体的特异性结合检测复杂样品中的某种蛋白的方法。
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%。
抗原抗体反应原理
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、pH、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、pH、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医学教。
育网收集整，理聚集的力。
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。
(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。
亲和性用平衡常数K来表示，K值越大，亲和性越高，与抗原结合也越牢固。
第2章抗体与抗原
三、抗原决定簇
1. 概念 抗原分子并非所有的基团都作用一致，决定其免疫活性 的只是其中的一小部分抗原区域。抗原分子表面具有特殊立体 构 型 和 免 疫 活 性 的 化 学 基 团 称 为 抗 原 决 定 簇 (antigenic determinant)或抗原决定基。由于抗原决定簇通常位于抗原分子 表面，因而又称为抗原表位(epitope) 。抗原决定簇决定抗原的 特异性。
免疫原性(immunogenicity) （抗原作用）指能刺激机体 产生抗体和致敏淋巴细胞的特性。
反应原性(reactinogenicity) （抗原反应）指抗原与相应 的抗体或致敏淋巴细胞发生反应的特性，此特性又称 为免疫反应性(immunoreactivity)。
2. 完全抗原与半抗原
抗原又分为完全抗原与不完全抗原。 既具有免疫原性又有反应原性的物质称为完全抗原
自身抗原 动物自身的组织通常情况下不具有免疫原性。
2. 大分子 抗原的免疫原性与其分子大小有直接关系。免疫原性良好的物质分 子量一般都在10000以上 ，在一定条件下，分子量越大，免疫原性越强。分 子量小于5000其免疫原性较弱。分子量在l 000以下的物质为半抗原，没有免 疫原性。但与蛋白质载体结合后可获得免疫原性。
3. 分子结构 相同大小的分子如果化学组成、分子结构和空间构象不同，其免 疫原性也有一定的差异。一般讲，分子结构和空间构型越复杂，免疫原性越 好。芳香环结构比直链结构强。
4. 物理性 颗粒性抗原的免疫原性通常比可溶性抗原强。可溶性抗原分子聚 合后或吸附在颗粒表面可增强其免疫原性。例如将甲状腺蛋白与聚丙烯酰 胺颗粒结合后免疫家兔可使IgM的效价提高20倍。免疫原性弱的蛋白质如 果吸附在氢氧化铝胶、脂质体等大分子颗粒上可增强其免疫原性。 5. 完整性 所以抗原物质通常要通过非消化道途径以完整分子状态进入体 内，才能保持抗原性。
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Ab1
21
➢三、比例性
➢比例性：抗原与抗体发生可见反应需遵循
一定的量比关系
➢最适比： 沉淀物最多时的抗原抗体的浓
度比或量比
➢等价带: 抗原与抗体分子比例合适范围
➢前 带： 抗体过量
➢后 带： 抗原过量 CHENLI
22
抗原抗体反应CHENLI比例性示意图
23
四、阶 段 性
第一阶段：特异性结合阶段 第二阶段：反应可见阶段
CHENLI
24
➢第五节 影响抗原抗体结合反应的因 素
➢抗原抗体本身因素
➢反应基质因素
➢ 实验环境因素
CHENLI
25
一、抗原抗体本身因素
➢抗原:理化性状、表位种类和数目 ➢抗体:来源、特异性、亲和性、效价
CHENLI
26
来源
R型Ab：等价带宽， 易出现可见反应。 H型Ab：等价带窄，易出现前带或后带 McAb: 不宜用于凝集和沉淀反应。
CHENLI
35
➢思 考 题
➢1．抗原抗体结合反应的原理？ ➢2．抗原抗体的结合力有哪些？ ➢3．抗原抗体结合反应的特点？
CHENLI
36
➢小 结
➢1.抗原抗体反应是指抗原与相应抗体之间所发
➢ 生的特异性结合反应。
➢2.抗原抗体之间的结合力涉及静电引力、范德
➢ 华引力、氢键和疏水作用力。
➢3.抗原抗体反应的特点是特异性、可逆性、比
一、抗体的特性
特异性、多样性、免疫原性
二、用于免疫测定的抗体分类
多克隆、单克隆、基因工程
三、抗体产生的规律
初次应答、再次应答
CHENLI
4
第三节 抗原抗体结合反应的原理
➢抗原抗体反应:指抗原与相应抗体之间所 发生的特异性结合反应。
抗原表位与抗体高变区间的结构互补
物 质
抗原表位与抗体高变区的紧密接触
基 抗原抗体之间的结合力
础
亲水胶体转化C为HENLI 疏水胶体
5
➢一、抗原抗体结合力
➢静电引力 ➢范德华引力 ➢氢键 ➢疏水作用力
➢抗原CHENLI抗体结合力示意图 6
１.静电引力（electrostatic forces）
抗原和抗体分子带
有相反电荷的氨基和
羧基基团之间相互吸
引的力。
又称为库伦引力
第二章 抗原和抗体及其结合反应
医学技术学院免疫教研室
CHENLI
1
教学目的
掌握：抗原抗体结合力、抗原抗体结合反 应特点
熟悉：影响抗原抗体结合反应的因素
CHENLI
2
第一节 抗原
一、抗原的特性
免疫原性、免疫反应性 特异性
二、用于免疫测定的抗原分类
天然、合成多肽、基因重组
CHENLI
3
第二节 抗体
CHENLI
7
2.范德华引力（Vonder Waals forces）
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。
范德华引力<静电引力
CHENLI
8
➢3.氢键结合力
供氢体上的氢原子与受氢体原子间的引力 供氢体：羧基、氨基和羟基 受氢体：羧基氧、羧基碳和肽键
氢键具有高度的方向性
CHENLI
➢抗原抗体交叉CHE反NLI 应示意图
19
➢二、可逆性
可逆性：抗原与相应抗体结合成复 合物后，在一定条件下又可解离为游 离抗原与抗体的特性
影响因素：
➢ 抗体对相应抗原的亲合力
➢ 环境因素对复合物的影响
CHENLI
20
【Ag】+【Ab】
【Ag-Ab】
解离后抗原抗体仍保持原 有特性。
一定条件：低pH、高浓度 盐等。
Keq =
104
Affinity
106 Avidity
1010 Avidity
抗原抗体C亲HENLI 合力示意图
12
三、液相中抗原抗体的结合反应
抗原 ﹢ 抗体
(亲水胶体)
抗原抗体复合物 (疏水胶体)
电解质
可见反应
CHENLI
13
四、固相表面抗原抗体的结合反应 1. 抗原抗体结合反应时间 2. 反应体积 3. 解离速度 4. 固相化抗原或抗体的构象
➢ 例性和阶段性。
CHENLI
37
CHENLI
14
第四节 抗原抗体结合反应的特点
特异性 可逆性 比例性 阶段性
CHENLI
15
亲水胶体转化为疏水胶体示意图
亲水胶体
疏水胶体
CHENLI
可见反应
16
➢一、特异性
➢抗原抗体反应CHENL特I 异性示意图
17
➢特异性示意图
CHENLI
18
➢交叉反应（cross reactions）
CHENLI
29
(一）电解质
➢作用：中和胶体表面电荷，破坏水化 层，使Ag-Ab聚集。 ➢常用：0.85%NaCl溶液，缓冲液、 Ca2+、Mg2+等。
CHENLI
30
（二）酸碱度
抗原抗体反应中一般以pH6-8为宜， 有补体参与的反应最适pH为7.2-7.4 酸凝集：当pH为3左右时，接近细菌 Ag的等电点，可出现非特异性凝集。
CHENLI
31
（三）温度
最适温度为37℃或室温18-25℃ 为宜。若温度高于56℃，可导致已 结合了的抗原抗体复合物解离，甚至 分子变性。
CHENLI
32
抗原抗体反应类型
CHENLI
33
CHENLI
34
标记免疫技术 用荧光物质、放射性核素、酶或化学 发光物质等标记抗原或抗体，进行抗原 抗体反应后，通过检测标记物对抗原或 抗体进行定性、定位或定量分析
9
4.疏水作用力（疏水键）
两个疏水基团在水
溶液中相接触时，
由于对水分子排斥
而趋向聚集力。
CHENLI
10
➢二、抗原抗体的亲和力和亲合力
抗原抗体CHE亲NLI 和力示意图
11
Avidity
• The overall strength of binding between an Ag with many determinants and multivalent Abs
浓度：是相对Ag而言，比例要合适，故实验前 需滴定，以求最适Ag与Ab比例。
特异性与亲和力：关键因素，选择特异性与亲
和力高的Ab。
CHENLI
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二、反应基质因素 非特异性因素，如蛋白、盐、 药物等
CHENLI
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三、实验环境因素
电解质: 0.85%生理盐水或缓冲液 酸碱度: pH 6~8 温 度: 37℃最适