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抗原與抗體問非共價鍵力能否起作用以及作用力的大小與兩分子的距離密切相關(guān),只有兩分子表面廣泛接觸并精密“契合”時非共價鍵力才能起作用,距離越近作用力越強??乖c對應(yīng)抗體之間高度的空間互補結(jié)構(gòu)恰好為這些結(jié)合力作用的發(fā)揮提供了條件。
2、抗原抗體親和性及親和力:在免疫化學(xué)中,一般用親和性(amnity)和親和力(avidity)兩個術(shù)語來表示抗原抗體結(jié)合能力的大小。
親和性是指抗體分子上一個抗原結(jié)合位點與對應(yīng)的抗原決定簇之問的相適性與結(jié)合力。
而親和力是指反應(yīng)體系中復(fù)雜抗原與相應(yīng)抗體之間的總的結(jié)合力。親和力與親和性有關(guān),也與抗體的結(jié)合價和抗原的有效決定簇數(shù)目相關(guān)。例如IgM分子與相應(yīng)抗原的親和力是其5個單體的親和性之和。一個復(fù)雜抗原與相應(yīng)抗體的親和力是多克隆抗體系統(tǒng)中多種親和性之和,而在單克隆抗體反應(yīng)系統(tǒng)中則只有某一個決定簇起作用,所以單克隆抗體與相應(yīng)抗原的親和力一般比多克隆抗體弱。
3、抗原抗體反應(yīng)的過程抗原與相應(yīng)抗體從混合到出現(xiàn)可見反應(yīng),其問經(jīng)過一系列的化學(xué)變化和物理變化,包括了抗原與抗體特異性結(jié)合和非特異性凝聚兩個階段,即由親水膠體轉(zhuǎn)為疏水膠體的變化過程。
抗體分子是球蛋白,許多抗原是蛋白質(zhì)或其他能夠形成親水膠體的大分子物質(zhì)。在通常的血清學(xué)反應(yīng)條件下,極化的水分子在其周圍形成水化層,成為帶有負電荷的親水膠體,因此不會自行聚合形成沉淀。當抗原與抗體結(jié)合后,抗原抗體復(fù)合物與水接觸的表面積縮小,表面電荷減少,水化層變薄,膠體的穩(wěn)定性降低。上述過程由抗原與抗體的特異性結(jié)合直接引起,一般可在數(shù)秒內(nèi)完成,并很快達到平衡,但不出現(xiàn)可見反應(yīng)現(xiàn)象。如果反應(yīng)系統(tǒng)中有電解質(zhì)存在(一般情況下是存在的),就會使抗原抗體復(fù)合物的水化層徹底破壞,各疏水膠體之問易于靠攏聚集,形成大的、可見的抗原抗體復(fù)合物。這一過程是非特異性反應(yīng),速度較為緩慢,需要數(shù)分、數(shù)小時乃至數(shù)日,而且這種非特異性反應(yīng)受抗原與抗體的量比關(guān)系和環(huán)境條件(例如pH、溫度等)影響。
4、抗原抗體反應(yīng)的類型根據(jù)抗原抗體反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象和結(jié)果的不同,傳統(tǒng)的血清學(xué)反應(yīng)分成5種類型:①可溶性抗原與相應(yīng)抗體結(jié)合所發(fā)生的沉淀反應(yīng)(precipitation);
⑦顆粒性抗原與相應(yīng)抗體結(jié)合所發(fā)生的聚集反應(yīng)(agglutination);③抗原與抗體結(jié)合后激活補體所致的細胞溶解反應(yīng)(cytolysis);④細菌外毒素或病毒與相應(yīng)抗體結(jié)合所致的中和反應(yīng)(neutralization);⑤免疫標記的抗原抗體反應(yīng),這是現(xiàn)代免疫學(xué)技術(shù)的重要發(fā)展,也是農(nóng)藥殘留免疫分析技術(shù)的基礎(chǔ)。
5、抗原抗體反應(yīng)的特點
(1)特異性:特異性(specificity)是抗原抗體反應(yīng)的最主要特征,這種特異性是由抗原決定簇和抗體分子高變區(qū)之間空間結(jié)構(gòu)的互補性決定的。抗體分子N端可變區(qū)可形成大小約3nm×1.5nm×0.7nm的槽溝,其中高變區(qū)氨基酸殘基的變異性使槽的形狀千變?nèi)f化,只有與其空間結(jié)構(gòu)形成互補的抗原決定簇才能如楔狀嵌入,其關(guān)系猶如鎖和鑰匙。因此抗原抗體結(jié)合反應(yīng)具有高度特異性。許多抗原的構(gòu)成十分復(fù)雜,含有多種抗原決定簇。如果兩種不同的抗原分子上具有相同的或相似的抗原決定簇,則有可能與彼此相應(yīng)的抗體發(fā)生交叉反應(yīng)。
(2)比例性:比例性(proportionality)是指抗原與抗體發(fā)生可見反應(yīng)需遵循一定的量--比關(guān)系,只有當二者濃度比例適當時才出現(xiàn)可見反應(yīng)。以沉淀反應(yīng)為例,在加入固定量抗體一排試管中依次加入一定體積系列濃度的抗原進行反應(yīng)時,發(fā)現(xiàn)隨著抗原濃度的增加,沉淀很快大量出現(xiàn),但超過一定范圍之后,沉淀速度和沉淀量隨抗原濃度增加反而迅速降低,甚至到最后無沉淀出現(xiàn)。沉淀反應(yīng)的速度反映了參加反應(yīng)的抗原和抗體濃度的適合程度,適合程度高時反應(yīng)快,反之則慢。沉淀速度最快時的抗原與抗體濃度比稱為最適比(optimalradtio),亦稱為抗原抗體反應(yīng)的等價點。實驗證明,在同一抗原抗體反應(yīng)系統(tǒng)中,不管抗原和抗體濃度如何變化,其沉淀反應(yīng)最適比始終恒定不變。
在最適比反應(yīng)條件下,理論上抗原抗體基本全部結(jié)合,上清液中幾乎無游離抗原和抗體。實際上在抗原稍有過剩時形成的沉淀物最多、最大。當抗原和抗體濃度比超過此范圍時,沉淀速度和沉淀量都會迅速降低,甚至不出現(xiàn)沉淀。根據(jù)定量沉淀反應(yīng),可以將抗原抗體反應(yīng)分成3個區(qū)帶:①等價帶(equivalence zone);②抗體過剩帶,亦稱為前帶(prozone);③抗原過剩帶,亦稱為后帶(postzone)。
天然抗原大多是多價的,抗體至少有兩價。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說,當抗原和抗體在等價帶結(jié)合時,相互交叉形成網(wǎng)絡(luò),易沉淀形成肉眼可見的復(fù)合物。當抗原或抗體過剩時,因過剩方的結(jié)合價得不到飽和,只能形成小網(wǎng)格復(fù)合物,而且反應(yīng)系統(tǒng)中有剩余游離的抗原或抗體。當抗原或抗體為單價時,不管抗原和抗體的量比關(guān)系是否合適,均不能出現(xiàn)肉眼可見反應(yīng)現(xiàn)象。
(3)可逆性:可逆性(reversibility)是指抗原與抗體形成復(fù)合物后,在一定條件下可解離,恢復(fù)為游離抗原和游離抗體的特性。由于抗原抗體反應(yīng)是分子表面的非共價鍵結(jié)合,所形成的復(fù)合物并不牢固,可以在一定條件下解離。解離后抗原或抗體可與其他對應(yīng)抗體或抗原再結(jié)合,在整個反應(yīng)系統(tǒng)中達到一種動態(tài)的平衡,平衡反應(yīng)的傾向性取決于抗原與抗體的親和力、抗原和抗體的濃度、環(huán)境因素等。
免疫復(fù)合物在適當條件下解離后,游離出來的抗原或抗體仍保持原來的理化特征和生物學(xué)活性,利用這一特征可以分離純化特異性抗體或抗原,這是以抗原或抗體作配體的免疫親和色譜技術(shù)的基礎(chǔ)。
6、影響抗原抗體反應(yīng)的主要因素單純用抗原抗體分子結(jié)構(gòu)互補及非共價鍵力的大小來確定抗原抗體的親和力是不全面的,抗原與抗體的結(jié)合還受其他反應(yīng)物自身因素和環(huán)境因素的影響。
(1)反應(yīng)物自身因素
①抗體的來源和類型:抗體的特異性與親和力是抗原抗體反應(yīng)中的兩個關(guān)鍵因素,來自不同動物個體的抗血清,其免疫反應(yīng)性存在差異。免疫動物的早期獲得的抗血清特異性較好,但親和力偏低。免疫后期獲得的抗血清一般親和力較高,但長期免疫易使抗血清中抗體的類型和反應(yīng)性變得復(fù)雜。單克隆抗體的特異性強,但其較低的親和力一般不適用于沉淀反應(yīng)或凝集反應(yīng)。
②抗原和抗體的濃度:抗原抗體反應(yīng)中,抗體的濃度是與抗原對應(yīng)的。為了得到好的反應(yīng)效果,通常采用方陣(橫豎交叉)實驗法篩選抗原與抗體的最適濃度組合,以求得最佳實驗結(jié)果。
③抗原的特性:抗原的理化性質(zhì)、抗原決定簇的數(shù)目和種類均可影響抗原抗體反應(yīng)的結(jié)果。如可溶性抗原與相應(yīng)抗體的反應(yīng)類型是沉淀,而顆粒性抗原的反應(yīng)類型是凝集,單價抗原與抗體結(jié)合不易出現(xiàn)可見反應(yīng)。
(2)環(huán)境條件
①反應(yīng)介質(zhì)的pH:適當?shù)膒H是抗原抗體反應(yīng)取得正確結(jié)果的另一影響因素。抗原抗體反應(yīng)一般在pH 6~9的反應(yīng)介質(zhì)中進行,超出這個范圍,無論過高還是過低,均可直接影響抗原抗體反應(yīng)性,導(dǎo)致假陽性或假陰性結(jié)果。
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