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。
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
Section 1 抗原抗体反应的原理 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
基本原理：
特异性（AD----HVR）
结合力(4种)
可见性（凝集、沉淀、溶血等）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
抗原 抗体
高度互补（AD-HVR） 紧密接触
产生 结合力
带电离子 异性相吸 静电引力
抗
分子极化 作用最小 范德华引力
2.范德华引力（Van der Waals 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 forces）
分子间（或原子间)相互接近，分子极化产 生引力，其作用取决于分子空间构型，如：凹 槽与凸起互补，抗原与抗体，酶与底物。能量 小于静电引力。
（3）氢键结合力（hydrogen 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 bounding force）
[Ag] + [Ab]
K1 K2
[Ag-Ab]
K1:结合常数；K2：解离常数
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
四、阶段性
两个阶段
特异性结合
数秒～数分钟， 肉眼不可见
可见反应阶段
数分～数小时 肉眼可见
Section 3 影响抗原抗体反应的因素 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
一、Ag/Ab自身因素 （一）Ag
强度
“all points-------all points”
与抗体的结合 价直接相关。 亲合力高， 与抗原结合 牢固不易解离。
Avidity
• The overall strength of binding between an Ag with many determinants and multivalent Abs
指供氢体氢原子与受氢体原子之间的 引力—“氢键桥梁” ，能量大于范德华引力。
抗原抗体反应的原理
抗原抗体反应的原理
抗原抗体反应是一种免疫学相关的生物分子相互作用过程，其中抗原指的是刺激免疫系统产生抗体的分子，而抗体则是由免疫系统产生的一类蛋白质。
抗原抗体反应的原理是基于抗原与抗体之间的特异性相互作用。
抗原通常是一种能够识别并与抗体结合的分子，可以是蛋白质、多糖或小分子化合物等。
抗体则是由身体免疫系统产生的一类高度特异性的蛋白质，由B淋巴细胞分泌。
抗体的产生是通
过体内的抗原刺激，促使B细胞分化成浆细胞，从而产生大
量的抗体。
抗原抗体反应发生的过程可以分为三个关键步骤：识别、结合和效应。
首先，抗体通过其变量区域中的抗原结合位点（paratope）与
特定的抗原上的抗原决定簇（epitope）相互识别。
这种识别是基于抗原决定簇的三维结构与抗体变量区域的互补性。
然后，一旦抗原与抗体成功结合，它们形成一个稳定的抗原抗体复合物。
这个过程是可逆的，可以通过改变温度、pH或离
子强度等条件来解离复合物。
最后，抗原抗体复合物的形成可以引发一系列生物学效应。
这些效应包括沉淀、凝集、激活免疫细胞、中和毒素、抑制病原体侵入等。
抗原抗体反应在免疫识别、免疫应答和免疫调控等重要的免疫过程中起着关键的作用。
总的来说，抗原抗体反应的原理是基于抗原与抗体之间高度特异性的结合。
这种相互作用是通过抗体的变量区域与抗原的决定簇的互补性来实现的。
抗原抗体反应的理解对于诊断和治疗疾病，以及研究免疫反应机制等方面具有重要意义。
抗原抗体反应的原理
抗原抗体反应的原理抗原抗体反应是生物体内一种重要的免疫应答过程，它在维护机体内稳态、抵御外界病原微生物侵袭等方面发挥着至关重要的作用。
抗原抗体反应的原理主要包括抗原的识别、抗体的生成和抗原抗体结合等几个方面。
首先，抗原抗体反应的原理之一是抗原的识别。
抗原是一种能够诱导机体产生免疫应答的物质，它可以是蛋白质、多糖、脂质等。
当抗原进入机体后，免疫系统会通过特异性受体识别抗原的结构特征，从而启动免疫应答。
这种特异性受体包括B细胞上的B细胞受体（BCR）和T细胞上的T细胞受体（TCR），它们能够高度特异地识别抗原的结构特征。
其次，抗原抗体反应的原理还包括抗体的生成。
当机体内部存在外源性抗原或内源性抗原（如自身抗原）时，B细胞会受到激活，开始合成和分泌抗体。
抗体是一种由B细胞分泌的免疫球蛋白，它能够特异性地结合抗原，并进而中和、沉淀、凝集或激活补体等，从而发挥免疫效应。
抗体的生成是免疫系统对抗原的特异性应答，也是机体对抗原抗体反应的重要组成部分。
最后，抗原抗体反应的原理还包括抗原抗体结合。
当抗体与抗原结合时，它们之间会形成特异性的抗原抗体复合物。
这种复合物能够引起多种生物学效应，如中和病原微生物、激活补体、介导细胞毒性等。
抗原抗体结合是免疫系统对抗原的特异性应答的最终表现，也是机体抵御病原微生物侵袭的重要手段。
综上所述，抗原抗体反应的原理包括抗原的识别、抗体的生成和抗原抗体结合等几个方面。
它是机体对抗原的特异性应答，是免疫系统发挥免疫效应的重要机制。
对抗原抗体反应的原理有深入的理解，有助于我们更好地认识免疫系统的功能和机制，也有助于指导临床免疫诊断和治疗的实践工作。
因此，深入研究抗原抗体反应的原理具有重要的理论意义和实践价值。
抗原抗体反应
（二）Ab
R型Ab ：等价带宽， 易出现可见反应。 来源 H型Ab ：等价带窄，易出现前带或后带现象
McAb:不宜用于凝集和沉淀反应。
浓度：相对Ag而言，比例要和适，故实验前 需滴定，以求最适Ag与Ab比例。
特异性与亲合力：关键因素，选择特异性 与亲合力高的Ab。
二、环境因素
• 一般：pH6～8为宜，补体参与时pH7.2～7.4。 • 注意：自凝现象------即pH达到或接近颗粒性抗
原的PI时，引起的抗原非特异性自身凝集现象。
（三）温度—影响反应速度
一般：15～40 ℃为宜， 最适温度：37℃, 过高（>56）: Ag-Ab解离， Ag、Ab变性，
（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：8.5g/L NaCl溶液，缓冲液、Ca2+、 Mg2+等。 注意：盐析（salting）即电解质浓度过高 引起的非特异性蛋白质沉淀。
（二）酸碱度
• Ag、Ab多为蛋白质，具两性电离特性，有其故有 的PI , pH过高或过低均可影响Ag、Ab反应。
网格学说（图）
抗体的两个Fab段分别 结合两个Ag分子，相互 交叉结合连接成巨大的 网格状立体聚合物， （可见）。
Ab/Ag过剩 过剩方的结合价得不到饱和，大多数游离存在，只 形成小分子复合物（不可见）。
网格学说（图）
切记！！！！
确定 Ag/Ab 的浓度非常重要，即在实验 中需对Ag/Ab进行适当的 稀释 ，调整二 者的比例，产生可见反应。
强度
“all points-------all points”
与抗体的结合 价直接相关。 亲合力高， 与抗原结合 牢固不易解离。
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%。
8抗原抗体反应
免疫荧光技术 (Immunofluorescence Technique)
是用荧光素（常用的有异硫氰酸荧光素， FITC) 与抗体连接成荧光抗体，再与待测 标本的抗原反应，置荧光显微镜下观察， 抗原抗体复合物散发出荧光，借此对标本 中的抗原作鉴定和定位。
RIA法原理及标准曲线
/
结 合 75
未
结 合 50
的
放 射
30
活
性 10
（
0
）
1
10
100
未标记抗原浓度（ng/ml)
1000
%
▼间接凝集抑制试验：将可溶性抗原与相应抗体预 先混合并充分作用后，再加入致敏载体，此时因抗 体已被可溶性抗原结合，阻断了抗体再与致敏载体 上抗原的结合，不再出现凝集现象。临床常用的免 疫妊娠试验即属此类。
（二）沉淀反应（Precipitation)
血清蛋白质、细胞裂解液或组织浸液等 可溶性抗原与相应抗体结合后出现的沉淀物 现象称为沉淀反应。
加样
Ab+琼脂
Ag
Ag
Ag
NS
观察
（含量）
Ab固定于 琼脂
单向免疫扩散
Ag扩散 沉淀环
双向免疫扩散
（Double Immunodiffusion)
是将抗原与抗体分别加入 琼脂凝胶的小孔中，二者 自由向周围扩散并相遇， 在比例合适处形成沉淀线。 如果反应体系中含两种以 上的抗原抗体系统，则小 孔间可出现两条以上的沉 淀线。本法常用于抗原或 抗体的定性 、组成和两种 抗原相关性分析的检测。
敏感性和特异性均较高，但该试验影响因素较多，现在已 有被其它新方法取代的趋势。
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抗体与抗原结合是可逆的反应，在平衡对其 亲和常数 K= 抗原抗体复合物浓度 游离抗原浓度×游离抗体浓度 K 代表抗体结合抗原的亲和力。 K 值大的抗 体与抗原牢固结合，不易解离，称该抗体有 高亲和力。
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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。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，形成可见的抗原抗体复 合物。
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一、抗原抗体结合力
抗原和抗体的结合虽然是互补性的特异性结 合，但并不形成牢固的共价键，只是通 过非共 价键结合，结合方式类似蛋白质和细胞受体或 酶与底物之间的结合。抗原与抗体这种弱的结 合力涉及下列几种分子间的作用力。
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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 基团间的距离的平方成反比。
第十三章
抗原抗体反应
岳 华
抗原与相应抗体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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第二节
一、特
抗原抗体反应的特点
异 性
特异性 (speecificity)是指任何一种抗原 分子，只能与由它刺激所产生的抗体结合而起 反应的专一性能。特异性是抗原抗体反应的最 重要特征之一，是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。抗体分子 N端可变区形成大小约为3nm×1.5nm×0.7nm的 槽沟，其中超变区氨基酸残基的变异性使槽形 状千变万化，只有与其空间结构互补的抗原决 定簇才能如楔状嵌入，其关系如锁和钥匙，因 此，抗原抗体结合反应具有高度特异性。
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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%。
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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/mol。
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亲和力与亲和性有关，也与抗体的结合价 和抗原的有效决定簇数目相关。例如，IgG为 两价，其亲和力为单价的l03倍;而IgM为5～10 价;其亲和力为单价的107倍。亲和力越大，抗 原抗体结合越牢固。而在单克隆抗体反应系统 中，只有某些决定簇起作用，因此，单克隆抗 体与相应抗原的亲和力相对较弱。
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这种高度的反应特异性是一切抗原抗体反 应的主体，所以在传染病的诊断、防治等医学 和生物学领域都已得到了广泛的应用。 多数的天然抗原物质的构成十分复杂，如 微生物抗原，常含有多个不同的抗原决定簇。 如果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，则可与彼此相应的抗血清 出现交叉抗体反应原理
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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二 、比
例 性
比例性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。以沉淀反应为例，在加入固定量抗体的一 排试管中再依次加入一定体积的递增浓度的抗原进行 反应时，发现随着抗原浓度的增加，沉淀很快大量出 现，但超过一定范围之后，沉淀速度和沉淀量随抗原 浓度增加反而迅速降低，甚至到最后不出现沉淀。沉 淀反应的速度反映了参加反应的抗原和抗体浓度的适 合程度，适合程度高反应快，反之则慢。通常把最迅 速出现沉淀时的抗原抗体的浓度比或量比称为抗原抗 体反应的最适比。
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二、抗原抗体亲和性
抗原与抗体的结合受多种因素的影响，为了 较妥当地表示抗原与抗体结合力的大小，在免 疫化学中，一般用亲和性 与亲和力两个术语表 示。亲和性是指抗体分子上一个抗原结合点与 对应的抗原决定簇之间的相适性而存在着的引 力，这是抗原与抗体之间固有的结合力。亲和 力是指反应系统中复杂抗原与相应抗体之间的 结合能力。