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1、n“纲举目张纲举目张”释义，纲指鱼网上的总绳，释义，纲指鱼网上的总绳，目指网眼。把大绳子一提起来，一个个目指网眼。把大绳子一提起来，一个个网眼就都张开。比喻抓住事物的关键，网眼就都张开。比喻抓住事物的关键，带动其他环节。带动其他环节。 第二章第二章 抗原抗体反应抗原抗体反应 王雪萍王雪萍 华中科技大学同济医学院附属协和医院华中科技大学同济医学院附属协和医院 抗原抗体反应第一节第一节 抗原抗体反应原理抗原抗体反应原理第二节第二节 抗原抗体反应特点抗原抗体反应特点第三节第三节 抗原抗体反应影响因素抗原抗体反应影响因素第四节第四节 抗原抗体反应类型抗原抗体反应类型基本概念基本概念n n抗原:是能够刺
2、激机体免疫系统诱导免疫应答,并能与相应免疫应答的产物(抗体或致敏淋巴细胞)在体内或体外发生特异性的结合反应的物质。 n n抗体:是细胞识别抗原后活化增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合的球蛋白。 免疫球蛋白的结构 抗体的结构及其多样性抗体的结构及其多样性n n抗原决定簇（抗原决定簇（epitope）n n 1 1抗原决定簇又称表位（抗原决定簇又称表位（epitopeepitope），是指抗原性物质），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。疫反应具有特异性的物质基础。2 2抗原决
3、定簇是很小的，其大小相当于相应抗体的抗原决定簇是很小的，其大小相当于相应抗体的结合部位，它们可由结合部位，它们可由5-75-7个氨基酸、单糖或核苷酸残基组个氨基酸、单糖或核苷酸残基组成。成。3 3抗原结合价：是指能与抗体分子结合的抗原决定抗原结合价：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抗原含有很多不同的抗原决定簇，它是带有大量多种 天然天然 半抗原的大分子。半抗原的大分子。是抗原和相应抗体之间的特异性结合反应是抗原和相应抗体之间的特异性结合反应既可
4、发生在体内既可发生在体内, ,也可发生在体外也可发生在体外 一、抗原抗体结合力一、抗原抗体结合力一、基本原理一、基本原理 第一节第一节 抗原抗体反应原理抗原抗体反应原理 AgAg决定簇和决定簇和AbAb分子超变区相互分子超变区相互 作用作用( (相互吻合相互吻合, ,具有互补性具有互补性) )分子表面特异的可逆的弱结合力分子表面特异的可逆的弱结合力在极短距离内才能发生在极短距离内才能发生抗原抗体反应的二阶段性第一阶段第一阶段为抗原抗体特异性结合阶段，反应速度快，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
5、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、基本条件二、基本条件：结合力结合力 亲亲和力和和力和亲亲合力合力 亲水胶体转化为疏水胶体亲水胶体转化为疏水胶体抗原和抗体的结合是互补性的特异性结合抗原和抗体的结合是互补性的特异性结合不形成牢固的共价键，通过非共价键结合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这种弱的结合力涉及几种分子间的作用力 一、抗原抗体结合力一、抗原抗体结合力 *1 *1静电引力静电引力 *2 *2范德华引力范德华引力 *3 *3氢键结合力氢键结合力 *4 *4疏水作用力疏水作用力 静电引力（静电引力（库伦
6、引力）库伦引力） 概念：概念：抗原和抗体分子带有相反电荷的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。氨基和羧基基团之间相互的引力。 引力的大小与两个相互作用基团间的距引力的大小与两个相互作用基团间的距 离的平方成反比；平均键能约为离的平方成反比；平均键能约为 20.9kJ/mo120.9kJ/mo1。 范德华引力范德华引力概念：概念：抗原和抗体相互接近时，由于分子的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。极化作用而出现的引力。 结合力的大小与两个相互作用基团的极化程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、与它们之间距离的度的乘积成正比、与它们之
7、间距离的7 7次方次方 成反比，键能约为成反比，键能约为4.24.212.5kJ12.5kJmolmol。 这种引力的能量小于静电引力。这种引力的能量小于静电引力。 具有特异性。具有特异性。 概念：概念：供氢体上的氢原子与受氢体原子供氢体上的氢原子与受氢体原子 间的引力。间的引力。 氢键结合力氢键结合力 供氢体：供氢体：羧基、氨基和羟基羧基、氨基和羟基 受氢体：受氢体：羧基氧、羧基碳和肽键氧等羧基氧、羧基碳和肽键氧等 能的大小取决于能的大小取决于氢键氢键的方向：的方向：氢键具有高度氢键具有高度 的方向性。的方向性。 氢键结合力与供氢体和受氢体之间距离的氢键结合力与供氢体和受氢体之间距离的6 6
8、次次 方成反比，键能约方成反比，键能约20.9kJ/mol20.9kJ/mol。 疏水作用力（疏水作用力（疏水键）疏水键） 概念：概念：两个疏水基团在水溶液中相互接触时，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。由于对水分子排斥而趋向聚集的力。 抗原决定簇与抗体上的结合点靠近，互相间抗原决定簇与抗体上的结合点靠近，互相间 正、负极性消失，亲水层立即失去。正、负极性消失，亲水层立即失去。 此力在抗原抗体反应中的结合是很重要的。此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，约占总结合力的提供的作用力最大，约占总结合力的5050。 抗原抗体结合力示意图抗原抗体结
9、合力示意图抗原抗原抗体抗体氢键结合力氢键结合力 O ON NO ON NH HH H静电引力静电引力- - -+ + +范得华力范得华力- -+ + +- -+ +- - -+ +疏水作用力疏水作用力排斥的水排斥的水 二、抗原抗体亲和力二、抗原抗体亲和力( (affinityaffinity）* * 亲和力亲和力 是抗体分子上一个抗原结合点与对是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应而结合的应的抗原决定簇之间的相适应而结合的 强度，这是抗原与抗体之间固有的结合力。强度，这是抗原与抗体之间固有的结合力。 亲和常数亲和常数亲和常数亲和常数K=K= K K值大的抗体与抗原牢固结合，
10、不易值大的抗体与抗原牢固结合，不易 解离，说明该抗体有高亲和力。解离，说明该抗体有高亲和力。抗体与抗原结合是可逆的反应，在平衡时其抗体与抗原结合是可逆的反应，在平衡时其K=K1/K2K:亲和常数K1:结合常数K2:解离常数* * 亲合力亲合力（avidity)avidity) 是指一个抗体分子与整是指一个抗体分子与整个抗原表位之间结合的强度。个抗原表位之间结合的强度。 亲合力与亲和力、抗体的结合价和抗原的有亲合力与亲和力、抗体的结合价和抗原的有 效决定簇数目相关。效决定簇数目相关。 亲合力越大，抗原抗体结合越牢固亲合力越大，抗原抗体结合越牢固。 血清学反应条件下，抗原抗体均带负电荷，血清学反应
11、条件下，抗原抗体均带负电荷， 使极化的水分子在其周围形成水化层，成为使极化的水分子在其周围形成水化层，成为 亲水胶体。亲水胶体。 三、亲水胶体转化为疏水胶体三、亲水胶体转化为疏水胶体 当抗原与抗体结合后，表面电荷减少，水化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，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，由亲水胶体转化为与水接触的表面积减少，由亲水胶体转化为 疏水胶体。疏水胶体。 在电解质作用下，各疏水胶体之间靠拢，形在电解质作用下，各疏水胶体之间靠拢，形 成可见的抗原抗体复合物。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亲水
12、胶体转化为疏水胶体示意图亲水胶体亲水胶体疏水胶体疏水胶体转化转化NaClNaCl可见反应可见反应 第二节第二节 抗原抗体反应的特点抗原抗体反应的特点 特异性特异性 比例性比例性 可逆性可逆性 阶段性阶段性 一、一、 特异性特异性（specificityspecificity）* *概念：概念：抗原分子，只能与由它刺激所产生的抗抗原分子，只能与由它刺激所产生的抗 体结合而起反应的专一性能。体结合而起反应的专一性能。* *决定因素：决定因素：由抗原决定簇和抗体分子超变区之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。间空间结构的互补性决定的。 抗体分子抗体分子N N端可变区形成端可变区
13、形成3nm1.5nm0.7nm3nm1.5nm0.7nm的槽沟，的槽沟，只有与其空间结构互补的抗原决定簇才能如楔状嵌入。只有与其空间结构互补的抗原决定簇才能如楔状嵌入。 特异性示意图特异性示意图 * *交叉反应交叉反应(cross reaction) (cross reaction) 两种不同的抗原两种不同的抗原 物质具有部分相同或类似结构的抗原决定簇物质具有部分相同或类似结构的抗原决定簇( (共同抗原共同抗原) )，则可与彼此相应的抗体反应。，则可与彼此相应的抗体反应。* *最适比最适比: :是指抗原与抗体发生可见反应，需遵循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
14、例适当时，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。才出现可见反应。 二、比例性二、比例性（proportionalityproportionality）1:21:41:81:16 1:32 1:64 1:128各管抗原倍比稀释各管抗原倍比稀释加入抗血清加入抗血清各管抗体量不变各管抗体量不变振摇振摇 混匀、混匀、37孵育孵育沉淀量不同沉淀量不同出现沉淀量最多的管为最适比例管。出现沉淀量最多的管为最适比例管。轻摇轻摇 絮状沉淀试验絮状沉淀试验絮絮 状状 沉沉示示 意意 图图淀淀AgAbAg 等价带等价带( (equivalencezoneequivalencezone) )抗原与
15、抗体分子比抗原与抗体分子比 例合适的范围。例合适的范围。 带现象带现象：AgAg与与AbAb比例不适而不出现可见反应。比例不适而不出现可见反应。* * 前带前带( (prozoneprozone) ) 抗体过量时。抗体过量时。* * 后代后代( (postzonepostzone) ) 抗原过量时。抗原过量时。 比例性示意图比例性示意图抗体过量抗体过量比例合适比例合适抗原的量抗原的量抗原过量抗原过量抗抗体体沉沉淀淀的的量量前带前带等价带等价带后带后带 三、可逆性三、可逆性（reversibility)reversibility)概念：概念：是指抗原与抗体结合成复合物后，在是指抗原与抗体结合成复
16、合物后，在 一定条件下可解离为游离抗原与抗体的特性。一定条件下可解离为游离抗原与抗体的特性。 抗原抗体动态平衡公式 K1 Ag+AbAg-Ab K2K1结合常数K2解离常数抗原抗体复合物解离取决于：u抗体对相应抗原的亲合力u环境因素环境因素：环境因素：pH过高过低、高离子强度等。过高过低、高离子强度等。 常用于解离抗原抗体复合物的物质有：常用于解离抗原抗体复合物的物质有： 3mol/L硫氰化钾、硫氰化钾、pH2.4 0.1mol/L甘氨酸、甘氨酸、 7mol/L尿素等。尿素等。解离后抗原抗体仍保持原有特性。解离后抗原抗体仍保持原有特性。抗体抗体混混有有S SP PA Ag g抗体抗体-SPAg
17、-SPAg抗体抗体-SPAg-SPAg分分离离剂剂一一、抗抗原原抗抗体体结结合合 可逆性示意图可逆性示意图抗体抗体二二、抗抗原原抗抗体体分分离离第一阶段：特异性结合阶段，反应快，不可见第一阶段：特异性结合阶段，反应快，不可见 第二阶段：反应可见阶段，反应慢，出现凝集、第二阶段：反应可见阶段，反应慢，出现凝集、 沉淀和细胞溶解等现象沉淀和细胞溶解等现象 四、阶段性四、阶段性 第三节第三节 抗原抗体反应影响因素抗原抗体反应影响因素一、反应物自身因素一、反应物自身因素 * *抗原：抗原：1.1.理化特性理化特性 2.Ag 2.Ag决定簇数量决定簇数量 3.Ag 3.Ag决定簇种类决定簇种类 颗粒性A
18、g+Ab凝集反应可溶性Ag+Ab沉淀反应单价抗Ag与Ab不出现沉淀反应可溶性抗原可溶性抗原 沉淀环反应沉淀环反应一、反应物自身因素一、反应物自身因素* *抗体：抗体：1.1.来源来源 2. 2.特异性与亲合力特异性与亲合力 3. 3.浓度浓度H型抗体 等价带窄R型抗体 等价带宽二、环境条件：二、环境条件：* *电解质：电解质：0.85%NaCl0.85%NaCl* *酸碱度：酸碱度：pH6pH69 9* *温度：温度：15154040* *酸凝集：酸凝集：当当pHpH为为3 3左右时，接左右时，接近细菌近细菌AgAg的等电点，可出现非的等电点，可出现非特异性凝集。特异性凝集。作用时间作用时间抗
19、原抗体反应应有足够的时间，不同反应时间不同。 第四节第四节 抗原抗体反应类型抗原抗体反应类型1.1.沉淀反应沉淀反应2.2.凝集反应凝集反应3.3.补体参与的反应补体参与的反应4.4.中和反应中和反应5.5.免疫标记免疫标记反应类型反应类型实验技术实验技术结果判断结果判断凝集反应凝集反应 直接凝集试验直接凝集试验观察凝集现象观察凝集现象间接凝集试验间接凝集试验同上同上抗球蛋白试验抗球蛋白试验同上同上沉淀反应沉淀反应 液相沉淀试验液相沉淀试验观察沉淀，检测浊度观察沉淀，检测浊度免疫电泳技术免疫电泳技术观察扫描沉淀峰、沉淀弧观察扫描沉淀峰、沉淀弧补体参与补体参与的反应的反应补体溶血试验补体溶血试验
20、观察测定溶血现象观察测定溶血现象补体结合试验补体结合试验同上同上第四节第四节 免疫学检测技术的类型免疫学检测技术的类型反应类型反应类型实验技术实验技术结果判断结果判断中和反应中和反应病毒中和试验病毒中和试验检测病毒感染性检测病毒感染性毒素中和试验毒素中和试验检测外毒素毒性检测外毒素毒性标记免疫反应标记免疫反应荧光免疫技术荧光免疫技术检测荧光现象检测荧光现象放射免疫技术放射免疫技术检测放射性强度检测放射性强度酶免疫技术酶免疫技术检测酶底物显色检测酶底物显色发光免疫技术发光免疫技术检测发光强度检测发光强度金免疫技术金免疫技术检测金颗粒沉淀检测金颗粒沉淀按实际用途分为按实际用途分为: :免疫组织化学
21、技术免疫组织化学技术(immunohistochemistry technique,IHCT)免疫测定免疫测定(immunoassay)按检测现象分为按检测现象分为: : 放射免疫技术放射免疫技术 荧光免疫技术荧光免疫技术酶免疫技术酶免疫技术 化学发光免疫技术化学发光免疫技术金免疫技术金免疫技术按测定反应体系的物理状态分为按测定反应体系的物理状态分为: : 均相免疫测定均相免疫测定(homogenous immunoassay）非均相免疫测定非均相免疫测定(heterogenous immunoassay) 标记免疫技术：标记免疫技术：用荧光物质、放射性核素、酶或化学发光物用荧光物质、放射性核
22、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、定位或定量分析物对抗原或抗体进行定性、定位或定量分析 1.等价带等价带 2.前带前带 3.后带后带 4.共同抗原共同抗原 5.交叉反应交叉反应 6. Ag-Ab反应原理反应原理 .Ag-Ab反应反应特点特点. Ag-Ab反应反应影响影响因素因素 1 1什么是抗原抗体反应？什么是抗原抗体反应？ 抗原抗体反应的原理是什么？抗原抗体反应的原理是什么？ 2 2抗原抗体的结合力有哪些？抗原抗体的结合力有哪些？3 3抗原抗体反应有哪些特点？抗原抗体反应有哪些特点
23、？ 4 4如何理解抗原抗体反应的特异性和交叉反应？如何理解抗原抗体反应的特异性和交叉反应？5 5什么是抗原抗体反应的可逆性？有何应用？什么是抗原抗体反应的可逆性？有何应用？6 6如何理解抗原抗体反应的亲和力和亲合力？如何理解抗原抗体反应的亲和力和亲合力？7 7抗原抗体反应体系中为何要确定抗原、抗体的最适比例？抗原抗体反应体系中为何要确定抗原、抗体的最适比例？ 8 8抗原抗体反应有哪些影响因素？抗原抗体反应有哪些影响因素？9 9基于抗原抗体反应的免疫学检测技术有哪些？基于抗原抗体反应的免疫学检测技术有哪些？1010什么是标记免疫技术？标记免疫技术有哪些类型？什么是标记免疫技术？标记免疫技术有哪些类型？思考题思考题 谢谢 谢谢 ！ 预祝大家成功！预祝大家成功！
