临床免疫学检验-ppt课件-第2章-抗原和抗体及其结合反应.ppt

第二章第二章 抗原和抗体及其结合反应抗原和抗体及其结合反应第一节第一节 抗原抗原第二节第二节 免疫球蛋白与抗体免疫球蛋白与抗体第第三节三节 抗原抗体反应抗原抗体反应的原理的原理第四节第四节 抗原抗体反应的特点抗原抗体反应的特点第五节第五节 影响抗原抗体反应的因素影响抗原抗体反应的因素第六节第六节 抗原抗体反应的类型抗原抗体反应的类型第一节第一节 抗抗 原原抗原的抗原的性能性能影响影响抗原免疫原性的抗原免疫原性的因素因素 抗原的抗原的特异性与交叉反应特异性与交叉反应 抗原的种类抗原的种类 用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类 免疫原性免疫原性 抗原能抗原能刺激刺激机体产生免疫应答，机体产生免疫应答，诱生抗体或致敏淋巴细胞的能诱生抗体或致敏淋巴细胞的能 力。力。抗原性抗原性（免疫反应性）（免疫反应性）抗原可在体内外与抗原可在体内外与 其所诱生的抗体或或致敏淋巴其所诱生的抗体或或致敏淋巴 细胞发生特异性细胞发生特异性结合结合的能力。的能力。第一节第一节 抗抗 原原抗原的抗原的性能性能影响影响抗原免疫原性的抗原免疫原性的因素因素 抗原的抗原的特异性与交叉反应特异性与交叉反应 抗原的种类抗原的种类 用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类 一一）Ag分子的理化特性分子的理化特性 1、化学性质、化学性质2、分子量大小、分子量大小3、结构复杂性、结构复杂性4、物理状态、物理状态 聚合聚合单体单体;颗粒性颗粒性可溶性可溶性 5、分子构象和易接近性、分子构象和易接近性 免疫原性免疫原性第一节第一节 抗抗 原原抗原的抗原的性能性能影响影响抗原免疫原性的抗原免疫原性的因素因素 抗原的抗原的特异性与交叉反应特异性与交叉反应 抗原的种类抗原的种类 用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类 异物：异物：非机体自身成分或虽为自身的但非机体自身成分或虽为自身的但 在胚胎期未与自身免疫系统接触在胚胎期未与自身免疫系统接触 过的物质过的物质 异种异种物质物质 异物性物质异物性物质 同种异体同种异体物质物质 隐蔽或改变的隐蔽或改变的自身自身物质物质 异物性：免疫原性的本质异物性：免疫原性的本质 抗原的特异性抗原的特异性 抗原决定基抗原决定基（antigenic determinant)抗原决定基又称抗原决定基又称表位（表位（epitope），），指指抗原分子中决定抗原特异性的抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基特殊化学基团团，是抗原分子与抗体及，是抗原分子与抗体及TCR/BCR特异结特异结合的合的基本单位基本单位。第一节第一节 抗抗 原原抗原的抗原的性能性能影响影响抗原免疫原性的抗原免疫原性的因素因素 抗原的抗原的特异性与交叉反应特异性与交叉反应 抗原的种类抗原的种类 用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类 1、天然抗原、天然抗原2、合成多肽抗原合成多肽抗原3、基因重组抗原、基因重组抗原第一节第一节 抗抗 原原抗原的抗原的性能性能影响影响抗原免疫原性的抗原免疫原性的因素因素 抗原的抗原的特异性与交叉反应特异性与交叉反应 抗原的种类抗原的种类 用于免疫测定的抗原分类用于免疫测定的抗原分类第二节第二节 抗抗 体体 抗体的特性抗体的特性 用于免疫测定的抗体分类用于免疫测定的抗体分类 抗体产生的规律抗体产生的规律 抗体抗体 （antibody,Ab）B细胞在抗原刺激下胞在抗原刺激下增殖分化增殖分化为浆细胞，胞，产生生的的能与相能与相应抗原抗原发生特异性生特异性结合合、具有免疫功能的球、具有免疫功能的球蛋白蛋白免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）具有抗具有抗体活性或化学体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白构与抗体相似的球蛋白抗体与免疫球蛋白抗体与免疫球蛋白 特异性特异性 多样性多样性 免疫原性免疫原性抗体的特性抗体的特性多克隆抗体多克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体基因工程抗体 用于免疫测定的抗体分类用于免疫测定的抗体分类抗原抗体反应（antigen-antibody reaction）第三节第三节 抗原抗体结合反应的原理抗原抗体结合反应的原理定义定义:是指是指抗原与相应抗体抗原与相应抗体之间所发生的之间所发生的特异性结合特异性结合反应。反应。发生部位发生部位:可发生于体内，也可发生于体外。可发生于体内，也可发生于体外。血清学反应血清学反应:由于抗体主要存在于血清中，在抗原或抗体的检由于抗体主要存在于血清中，在抗原或抗体的检测中多采用血清作试验，所以测中多采用血清作试验，所以体外抗原抗体反应体外抗原抗体反应曾被称为曾被称为血清血清学反应学反应（serologicserologic reactionreaction）抗原与相应抗体为什么能特异性结合抗原与相应抗体为什么能特异性结合?Ag决定簇和Ab分子超变区相互作用(相互吻合,具有互补性)亲和性:分子表面特异的可逆的弱结合力在极短距离内才能发生。分两个阶段进行：抗原抗体特异性结合阶段：反应快；不可见。可见反应阶段：受环境因素影响大。抗原抗体反应的基本条件：抗原抗体反应的基本条件：结合力 亲和力和亲合力 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（库伦引力）库伦引力）（electrostatic forceselectrostatic forces）（coulombiccoulombic forces forces）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/mol20.9kJ/mol。范德华引力范德华引力（Vander Waals forcesVander Waals forces）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 (诱导力、色诱导力、色 散力和散力和取向力取向力)。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。具有具有特异性特异性。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(hydregenhydregen bond bond forces)forces)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次次 方成反比，键能约方成反比，键能约20.9kJ/mol20.9kJ/mol。更具有更具有特异性特异性。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此力在抗原抗体反应中的结合是很重要的很重要的。提供的作用力最大提供的作用力最大，约占总结合力的，约占总结合力的5050。抗原抗体结合力示意图抗原抗体结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、抗原抗体亲和力和亲合力二、抗原抗体亲和力和亲合力*亲和力亲和力 （affinity）是抗体分子上一个抗原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性而结合点与对应的抗原决定簇之间的相适应性而存在着的引力，这是抗原与抗体之间固有的结存在着的引力，这是抗原与抗体之间固有的结合力。合力。*影响因素：影响因素：受抗体超变区与抗原表位间受抗体超变区与抗原表位间分子分子空间构型的吻合程度空间构型的吻合程度的影响。的影响。吻合程度越高，亲和力越大。吻合程度越高，亲和力越大。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，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。高亲和力抗体高亲和力抗体使用使用效果较好。效果较好。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*亲合力亲合力（avidity)avidity)是指一个抗体分子与是指一个抗体分子与整个抗原之间的结合强度，可用来表示抗原整个抗原之间的结合强度，可用来表示抗原和抗体复合物的整体稳定性。和抗体复合物的整体稳定性。影响因素：影响因素：亲和力亲和力抗体的结合价抗体的结合价抗原的有效决定簇数目抗原的有效决定簇数目 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、抗体均血清学反应条件下，抗原、抗体均带负电荷带负电荷，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，当抗原与抗体结合后，表面电荷减少表面电荷减少，水化，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与水接触的表面积减少，由，由亲水胶体转化为亲水胶体转化为 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 成成可见的抗原抗体复合物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 第四节第四节 抗原抗体结合反应的特点抗原抗体结合反应的特点*1.1.特异性特异性 *2.2.比例性比例性 *3.3.可逆可逆性性 *4.4.分阶段性分阶段性 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。*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，则可与彼此相应的抗体反应。则可与彼此相应的抗体反应。特异性示意图特异性示意图 交叉反应交叉反应 血血 清：清：Ab1、Ab2+AgA 特异性反应特异性反应 +AgB 交叉反应交叉反应 意义意义 与疾病发生有关：如急性肾小球肾炎与疾病发生有关：如急性肾小球肾炎 用于疾病诊断：如外斐反应用于疾病诊断：如外斐反应 引起生物学假阳性：如肥达反应引起生物学假阳性：如肥达反应表位表位1表位表位2表位表位3表位表位1免疫动物A抗原B抗原与疾病发生有关：如急性肾小球肾炎与疾病发生有关：如急性肾小球肾炎A A组溶血性链球菌某些型别的胞壁抗原组溶血性链球菌某些型别的胞壁抗原和胞浆抗原与人肾基底膜和心瓣膜成和胞浆抗原与人肾基底膜和心瓣膜成分相同分相同用于疾病诊断：如外斐反应用于疾病诊断：如外斐反应用普通变形杆菌的某些用普通变形杆菌的某些OXOX菌株抗原代菌株抗原代替立克次体抗原替立克次体抗原引起生物学假阳性：如肥达反应引起生物学假阳性：如肥达反应伤寒沙门菌抗伤寒沙门菌抗O O增高，抗增高，抗H H不高不高交叉反应交叉反应*最适比最适比(optimal ratio)或等价点或等价点(equivzlence point)最迅速出现沉淀时的抗原抗体的浓度比或最迅速出现沉淀时的抗原抗体的浓度比或量比。量比。二、比例二、比例性性（proportionalityproportionality）等价带等价带(equivalencezoneequivalencezone)抗原与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比例不适而比例不适而不出现不出现可见反应。可见反应。*前带前带(prozoneprozone)抗体过量时。抗体过量时。*后带后带(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。解离后抗原、抗体仍解离后抗原、抗体仍保持原有特性保持原有特性。一定条件一定条件：低：低pHpH、高浓度盐等。高浓度盐等。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/L3mol/L硫氰化钾、硫氰化钾、pH2.4 0.1mol/LpH2.4 0.1mol/L甘氨酸、甘氨酸、7mol/L7mol/L尿素等。尿素等。抗体抗体混混有有S SP PA Ag g抗体抗体-SPAgSPAg抗体抗体-SPAgSPAg分分离离剂剂一一、抗抗原原抗抗体体结结合合二二、分分离离抗抗体体 可逆性示意图可逆性示意图抗体抗体 四、分阶段性四、分阶段性 特异性结合阶段特异性结合阶段：反应快，肉眼不可见：反应快，肉眼不可见 可见反应阶段可见反应阶段：反应慢，可见：反应慢，可见 第五节第五节 影响抗原抗体反应的因素影响抗原抗体反应的因素一、反应一、反应物自身因素物自身因素 *抗原：抗原：1.1.理化特性理化特性 2.Ag2.Ag决定簇数量决定簇数量 3.Ag3.Ag决定簇种类决定簇种类 *抗体：抗体：1.1.来源：来源：R R型抗体：型抗体：等价带宽等价带宽 H H型抗体：型抗体：等价带窄等价带窄 2.2.特异性与亲和力特异性与亲和力 3.3.浓度：比例性浓度：比例性 第五节第五节 抗原抗体反应影响因素抗原抗体反应影响因素二、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：pH6pH68 8*温度温度：15154040*抗原抗体比例：抗原抗体比例：*酸凝集：酸凝集：当当pHpH达到或达到或接近接近AgAg的等电点时，可的等电点时，可出现出现非特异性凝集非特异性凝集。可造成可造成假阳性假阳性结果。结果。第四节第四节 抗原抗体反应抗原抗体反应类型类型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 表表 抗原抗体反应的基本类抗原抗体反应的基本类 型型 表表反应类型反应类型 实验技术实验技术 检测方法检测方法 敏感度敏感度沉淀反应沉淀反应 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 +，+琼脂凝胶扩散琼脂凝胶扩散 观察扫描沉淀线或环观察扫描沉淀线或环 +凝胶电泳技术凝胶电泳技术 或峰或弧或峰或弧 +补体参与反应补体参与反应 补体溶血试验补体溶血试验 以裸眼或光电比色仪以裸眼或光电比色仪 +补体结合试验补体结合试验 观察测定溶血现象观察测定溶血现象 +免疫标记技术免疫标记技术 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 检测放射性检测放射性 +酶标免疫技术酶标免疫技术 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 测定发光强度测定发光强度 +生物素生物素-亲合素技术亲合素技术 结合其它标记技术结合其它标记技术 +金标免疫技术金标免疫技术 检测金颗粒沉淀检测金颗粒沉淀 +凝集反应凝集反应 直接凝集试验直接凝集试验 用裸眼、放大镜或显用裸眼、放大镜或显 +间接凝集试验间接凝集试验 微镜观察红细胞或胶微镜观察红细胞或胶 +凝集抑制试验凝集抑制试验 乳等颗粒和各种凝集乳等颗粒和各种凝集 +协同凝集试验协同凝集试验 现象现象 +抗球蛋白试验抗球蛋白试验 +中和反应中和反应 病毒中和试验病毒中和试验 病毒感染性丧失病毒感染性丧失 +毒素中和试验毒素中和试验 外毒素毒性丢失外毒素毒性丢失 +