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1、第九章第九章 抗原抗体及其反应抗原抗体及其反应Antigen and Antibody as well as Their Reaction抗原抗体及其反应抗原抗体及其反应抗原抗原抗体抗体抗原抗体反应抗原抗体反应第第 一一 节节 抗抗 原原 Antigen抗抗 原原抗原抗原(antigen)是一类能刺激机体免疫系统产是一类能刺激机体免疫系统产生免疫应答生免疫应答(immune reponse)产产物物抗体抗体(Antibody)或致敏淋或致敏淋巴细胞又能与之发生特异性结合巴细胞又能与之发生特异性结合的物质的物质。一、抗原的几个概念一、抗原的几个概念 1 抗原性：抗原性：抗原的这种刺激机体产生特异
2、性免疫抗原的这种刺激机体产生特异性免疫应答的能力为抗原的抗原性应答的能力为抗原的抗原性(antigenicity)或称免疫原性或称免疫原性(immunogenicity)。反应原性：反应原性：抗原和其免疫应答产物发生特异性反抗原和其免疫应答产物发生特异性反应的能力是抗原的反应原性应的能力是抗原的反应原性(reactionogenicity)。抗原的几个概念抗原的几个概念 2完全抗原完全抗原(complete antigen)具有免疫原性和反应原性的抗原，如大多数具有免疫原性和反应原性的抗原，如大多数蛋白质、细菌、病毒、细菌外毒素和一种动物蛋白质、细菌、病毒、细菌外毒素和一种动物血清等血清等。半
3、抗原(haptem)很多小分子物质不能单独刺激机体产生抗体很多小分子物质不能单独刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞，但能与相应的抗体或致敏淋或致敏淋巴细胞，但能与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应，此类物质称半抗原。巴细胞发生特异性反应，此类物质称半抗原。二、构成抗原的条件二、构成抗原的条件 1)大分子胶体：分子量通常在大分子胶体：分子量通常在1万万D以上。以上。一般来说，分子量越大抗原性越强，通常一般来说，分子量越大抗原性越强，通常100 000D的分子是极好的免疫原。除分子量外抗的分子是极好的免疫原。除分子量外抗原物质还要求有一定的化学组成和结构，且原物质还要求有一定的化学组成和结构，且组
4、成必须暴露在大分子的表面，抗原分子还组成必须暴露在大分子的表面，抗原分子还需具有一定的空间构型。需具有一定的空间构型。构成抗原的条件构成抗原的条件2)特异性：由分子表面的特定化学基因特异性：由分子表面的特定化学基因所决定，此基因称抗原决定簇所决定，此基因称抗原决定簇(antigenic determination cluster)（半抗（半抗原）。原）。抗原的结合价抗原的结合价(antigenic valence)凡能与抗体分子结合的抗原决定簇的凡能与抗体分子结合的抗原决定簇的数目。数目。构成抗原的条件构成抗原的条件 3)异物性异物性：指进入机体的抗原物质必须与机体的指进入机体的抗原物质必须与
5、机体的组织细胞与体液的成分有差别，差别越组织细胞与体液的成分有差别，差别越大，免疫原型越强。大，免疫原型越强。抗原的异物性抗原的异物性 1包括：包括：1、异种间的物质：、异种间的物质：不同种之间的动物体成分有差异，可不同种之间的动物体成分有差异，可互为抗原。互为抗原。2、同种个体间的不同成分：、同种个体间的不同成分：同种动物的不同个体之间，相应的组同种动物的不同个体之间，相应的组织细胞成分也不同织细胞成分也不同。抗原的异物性抗原的异物性 23、自体内隔绝成分：、自体内隔绝成分：固定在某一部位，与产生抗体的细胞固定在某一部位，与产生抗体的细胞相隔离的成分。相隔离的成分。4、其他自体组织蛋白、其他
6、自体组织蛋白：因理化因素的影响发生变性，成为自因理化因素的影响发生变性，成为自身抗原。身抗原。微生物的抗原结构微生物的抗原结构 细菌、病毒、立克次氏体等都细菌、病毒、立克次氏体等都是很好的抗原，由它们刺激机体是很好的抗原，由它们刺激机体所产生的抗微生物抗体，一般都所产生的抗微生物抗体，一般都有保护机体不再受该微生物侵害有保护机体不再受该微生物侵害的能力。的能力。微生物抗原微生物抗原下面以细菌为例介绍微生物抗原：1、菌体抗原（、菌体抗原（somatic antigen)2、鞭毛抗原、鞭毛抗原(flagella antigen)3、表面抗原、表面抗原(surface antigen)1、菌体抗原（
7、、菌体抗原（somatic antigen)一个细菌细胞含有许多菌体抗原，是一一个细菌细胞含有许多菌体抗原，是一个由不同蛋白质、多糖和脂类所组成的复合个由不同蛋白质、多糖和脂类所组成的复合抗原。抗原。不同种或不同型的细菌各有自己特有的不同种或不同型的细菌各有自己特有的菌体抗原，叫特异抗原，所产生的特异抗体菌体抗原，叫特异抗原，所产生的特异抗体只能和该种或该型细菌发生反应。只能和该种或该型细菌发生反应。丢失鞭毛后的菌体抗原，为丢失鞭毛后的菌体抗原，为O抗原抗原。2、鞭毛抗原、鞭毛抗原(flagella antigen)有鞭毛的细菌可形成云雾状菌有鞭毛的细菌可形成云雾状菌落，故鞭毛抗原命名为落，故
8、鞭毛抗原命名为H抗原。抗原。3、表面抗原表面抗原(surface antigen)表面抗原包围在细菌菌体抗原的外表面抗原包围在细菌菌体抗原的外表，它的存在可干扰菌体抗原与相应的表，它的存在可干扰菌体抗原与相应的抗体的结合。抗体的结合。最先证实的细菌表面抗原是肺炎球最先证实的细菌表面抗原是肺炎球菌的荚膜抗原，以后陆续发现伤寒杆菌菌的荚膜抗原，以后陆续发现伤寒杆菌的的Vi抗原，大肠杆菌的抗原，大肠杆菌的K抗原等。抗原等。第第 二二 节节 抗抗 体体 Antibody抗抗 体体 抗体是抗原刺激机体的抗体是抗原刺激机体的B细胞细胞（即为经法氏囊或类囊器官加工处（即为经法氏囊或类囊器官加工处理分化成熟的
9、淋巴细胞，囊依赖性理分化成熟的淋巴细胞，囊依赖性淋巴细胞，由淋巴细胞，由B细胞转化成浆细胞所细胞转化成浆细胞所产生的具有特异性的免疫球蛋白产生的具有特异性的免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig）。）。抗抗 体体 特特 性性 抗体在体外可与相应的抗原特异结抗体在体外可与相应的抗原特异结合而发生可见反应；合而发生可见反应；抗体在体内如与病原微生物结合，抗体在体内如与病原微生物结合，起抗传染作用，如作用于自身组织细胞，起抗传染作用，如作用于自身组织细胞，使机体发生自身免疫性疾病。使机体发生自身免疫性疾病。抗体存在于血清和其他体液如乳液抗体存在于血清和其他体液如乳液及某些外分泌液中及某些外分
10、泌液中。一、抗体产生的一般规律一、抗体产生的一般规律1、初次应答初次应答 (Primary response)适量抗原初次进入机体，经一定潜伏期适量抗原初次进入机体，经一定潜伏期后在血清中出现抗体，维持时间短，类后在血清中出现抗体，维持时间短，类别属于免疫球蛋白别属于免疫球蛋白M（IgM)，此反应称，此反应称初次应答。初次应答。抗体产生的一般规律抗体产生的一般规律 22、再次应答再次应答 (Secondary response)发生初次应答时，相同抗原再次进入机体，发生初次应答时，相同抗原再次进入机体，潜伏期明显缩短，抗体维持时间长，称特异潜伏期明显缩短，抗体维持时间长，称特异性再次应答；性再
11、次应答；有时再次进入机体的是与初次接触抗原不有时再次进入机体的是与初次接触抗原不同的另一种抗原，也可引起初次抗原相对应同的另一种抗原，也可引起初次抗原相对应的抗体产生，称非特异性再次应答。的抗体产生，称非特异性再次应答。再次应答的抗体类别属免疫球蛋白再次应答的抗体类别属免疫球蛋白G（IgG）二、抗体的种类及结构二、抗体的种类及结构1、抗体的种类、抗体的种类 根据抗体的作用可将抗体分为：根据抗体的作用可将抗体分为：1）抗毒素抗体：）抗毒素抗体：由外毒素（或类毒素）刺激机体产生，由外毒素（或类毒素）刺激机体产生，由于它与相应外毒素结合后可中和其毒由于它与相应外毒素结合后可中和其毒性。性。2）抗菌抗
12、体：）抗菌抗体：机体针对细菌抗原所产生的抗体，当机体针对细菌抗原所产生的抗体，当与相应细菌相遇时，彼此发生结合，在与相应细菌相遇时，彼此发生结合，在有电解质存在下细菌发生凝集有电解质存在下细菌发生凝集。1、抗体的种类、抗体的种类3）抗病毒抗体：）抗病毒抗体：针对病毒抗原的抗体。针对病毒抗原的抗体。4）亲细胞性抗体：）亲细胞性抗体：能吸附在肥大细胞或嗜碱性细胞上，其能吸附在肥大细胞或嗜碱性细胞上，其类别为类别为IgE1、抗体的种类、抗体的种类 就抗体的理化及免疫学性状看，基本有五种,IgG,IgM,IgA,IgD 和 IgE 五种免疫球蛋白单体之间的区别在于重链 C 区的氨基酸组成和抗原性有所不
13、同。免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构 五种免疫球蛋白的分子结构基础相五种免疫球蛋白的分子结构基础相似，由四条多肽链组成其中两条相同的似，由四条多肽链组成其中两条相同的长链叫重链（长链叫重链（H链）链）,两条相同的短链叫两条相同的短链叫做轻链（做轻链（L链）。两条重链籍二硫键连接链）。两条重链籍二硫键连接起来，呈起来，呈Y字形，两条轻链又通过二硫键字形，两条轻链又通过二硫键连接在连接在Y字的两侧，所以整个免疫球蛋白字的两侧，所以整个免疫球蛋白分子结构是对称的。分子结构是对称的。免疫球蛋白的基本结构图免疫球蛋白的基本结构图免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构1 在多肽链的羧基（在多肽链
14、的羧基（C）端，轻链的）端，轻链的1/2与重链的与重链的3/4，氨基酸排列顺序比较稳定，氨基酸排列顺序比较稳定，称为不变区或稳定区（，称为不变区或稳定区（constant region,C区）。区）。在氨基端轻链的另在氨基端轻链的另1/2与重链的与重链的1/4，氨，氨基酸的排列顺序可因抗体种类不同而有基酸的排列顺序可因抗体种类不同而有所变化，部分叫做可变区（所变化，部分叫做可变区（variable region V区）区）免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构2 抗性种类的多样性与特异性均由可抗性种类的多样性与特异性均由可变区反映出来。抗原结合点即在可变区。变区反映出来。抗原结合点即在可变区
15、。在重链的在重链的C区还有一枢纽区（区还有一枢纽区（hinge region)，抗体分子可在此处发生转动而，抗体分子可在此处发生转动而使形状改变。使形状改变。第第 三三 节节 抗原抗体反应抗原抗体反应 Reaction of Antigen and Antibody抗原抗体反应抗原抗体反应抗原抗体反应的一般规律抗原抗体反应的一般规律主要的抗原抗体反应主要的抗原抗体反应现代免疫标记技术现代免疫标记技术抗原抗体反应的基本概念抗原抗体反应的基本概念 抗原与其相应抗体相遇，两者将发抗原与其相应抗体相遇，两者将发生特异性结合。在体外，抗原与其相应生特异性结合。在体外，抗原与其相应的抗体结合后，在一定的外
16、界环境条件的抗体结合后，在一定的外界环境条件下，会出现凝集、沉淀、补体结合等反下，会出现凝集、沉淀、补体结合等反应。由于抗体存在与血清等体液中，所应。由于抗体存在与血清等体液中，所以这类测定法称体液免疫测定法，或称以这类测定法称体液免疫测定法，或称血清学反应检查法。血清学反应检查法。由于反应的特异性，所以可用已知由于反应的特异性，所以可用已知的抗原测定未知的抗体，也可用已知抗的抗原测定未知的抗体，也可用已知抗体鉴定未知抗原。体鉴定未知抗原。一、抗原抗体反应的一、抗原抗体反应的一般规律一般规律反应的组成成分反应的组成成分反应的基本特点反应的基本特点1、反应的组成成分 1）抗原抗原 2）特异抗体）
17、特异抗体 3）环境因素）环境因素 基本因素：基本因素：0.85%NaCl作电解质作电解质 反应温度反应温度37或或5656 特殊因素特殊因素:补体补体2、反应的基本特点、反应的基本特点1）抗原与抗体的结合具有特异性。）抗原与抗体的结合具有特异性。2）抗原与抗体是分子表面的结合。）抗原与抗体是分子表面的结合。3）抗原与抗体结合形成可见反应）抗原与抗体结合形成可见反应,还与还与抗原、抗体的相对浓度有关。抗原、抗体的相对浓度有关。4）抗原抗体分两个阶段：）抗原抗体分两个阶段：结合阶段：结合阶段：抗原抗体特异结合；抗原抗体特异结合；反应阶段：反应阶段：结合后受环境因素影结合后受环境因素影 响出现可见反
18、应。响出现可见反应。二、主要的抗原抗体反应二、主要的抗原抗体反应主要的抗原抗体反应主要的抗原抗体反应1、凝集反应（、凝集反应（Agglutination)2、沉淀反应、沉淀反应(Precipitation)3、补体结合试验、补体结合试验(Complement fixation test,CFT)4、中和试验、中和试验(Neutralization test)1、凝集反应、凝集反应（Agglutination)颗粒性抗原（完整的细菌细胞或红细胞等）颗粒性抗原（完整的细菌细胞或红细胞等）与其相应的抗体在合适条件下反应并出现凝集与其相应的抗体在合适条件下反应并出现凝集团的现象。团的现象。用于凝集反应
19、中的抗原称凝集原用于凝集反应中的抗原称凝集原(agglutinogen)。用于凝集反应中的抗体称凝集素用于凝集反应中的抗体称凝集素（agglutinin)。2、沉淀反应、沉淀反应(Precipitation)可溶性抗原（蛋白质、多糖或类脂溶液、可溶性抗原（蛋白质、多糖或类脂溶液、血清、细菌抽提液、组织浸出液等）与其相应血清、细菌抽提液、组织浸出液等）与其相应的抗体在合适条件下反应并出现沉淀物的现象。的抗体在合适条件下反应并出现沉淀物的现象。用于沉淀反应中的抗原称沉淀原用于沉淀反应中的抗原称沉淀原(precipitonogen)。用于沉淀反应中的抗体称沉淀素用于沉淀反应中的抗体称沉淀素（prec
20、ipitin)。3、补体结合试验、补体结合试验(Complement fixation test,CFT)有补体参与，并以绵羊红血细胞和溶有补体参与，并以绵羊红血细胞和溶血素（红细胞的特异抗体）作指标系统血素（红细胞的特异抗体）作指标系统的灵敏度很高的抗原抗体反应。的灵敏度很高的抗原抗体反应。4、中和试验、中和试验(Neutralization test)特异性抗体抑制多种抗原的生物学特异性抗体抑制多种抗原的生物学活性（细菌外毒素的毒性、酶的活性、活性（细菌外毒素的毒性、酶的活性、病毒的感染性等）的反应。例如在临床病毒的感染性等）的反应。例如在临床实验诊断中测定风湿病患者体内的抗链实验诊断中测
21、定风湿病患者体内的抗链球菌球菌 O抗体的反应。抗体的反应。三、现代免疫标记技术三、现代免疫标记技术 免疫标记技术免疫标记技术(Immuno-labelling technique)是指将抗原或抗体用荧光素、是指将抗原或抗体用荧光素、酶、放射性同位素和电子致密物质等加酶、放射性同位素和电子致密物质等加以标记，借以提高其灵敏度的一类新技以标记，借以提高其灵敏度的一类新技术。术。优点：特异性强、灵敏度高、应用范优点：特异性强、灵敏度高、应用范围广、反应速度快、容易观察、能定位、围广、反应速度快、容易观察、能定位、定量甚至定位定量甚至定位。1、免疫荧光技术、免疫荧光技术（Immunofluoresce
22、nce technique)将结合有荧光素的荧光抗体进行抗原抗体反应的将结合有荧光素的荧光抗体进行抗原抗体反应的技术。技术。常用的荧光素有异硫氰酸荧光素（常用的荧光素有异硫氰酸荧光素（fluorescein isothiocyanate,FITC)和罗丹明（和罗丹明（lissamine rhodamine B200,RB200)等。它们可与抗体球蛋白中赖氨酸的氨等。它们可与抗体球蛋白中赖氨酸的氨基结合，在蓝紫光激发下，可分别出现鲜明的黄绿色基结合，在蓝紫光激发下，可分别出现鲜明的黄绿色及玫瑰红色。及玫瑰红色。2、酶免疫测定（、酶免疫测定（Enzyme immunoassay,EIA)用酶标记的
23、抗体或抗抗体来进行的用酶标记的抗体或抗抗体来进行的抗原抗体反应。抗原抗体反应。用酶代替荧光素作标记物以及显示用酶代替荧光素作标记物以及显示酶标记抗体的方法是用酶的特殊底物来酶标记抗体的方法是用酶的特殊底物来处理标本。由于酶的催化作用可使原来处理标本。由于酶的催化作用可使原来无色的底物通过水解、氧化或还原反应无色的底物通过水解、氧化或还原反应而显示颜色而显示颜色。免疫酶测定的优点免疫酶测定的优点1）反应结果产生颜色，可用显微镜观察）反应结果产生颜色，可用显微镜观察结果。结果。2）标本经酶标抗体染色后，还可用其他）标本经酶标抗体染色后，还可用其他染料复染，显示细胞形态结构。染料复染，显示细胞形态结
24、构。3）标本可长久保存，随时备查。）标本可长久保存，随时备查。4）特异性强。）特异性强。5）灵敏度高）灵敏度高。标记酶应具备的特点标记酶应具备的特点1）纯度高、高溶性、特异性强、稳定性）纯度高、高溶性、特异性强、稳定性高。高。2）测定方法应简单、敏感、快速。）测定方法应简单、敏感、快速。3）与底物作用后会呈现颜色。）与底物作用后会呈现颜色。4）与抗体交联后，仍保持酶活性。）与抗体交联后，仍保持酶活性。最常用的标记酶是辣根过氧化物酶最常用的标记酶是辣根过氧化物酶（horeradish peroxidase,HRP)酶联免疫吸附试验法酶联免疫吸附试验法（Enzyme linked immunoso
25、rbent assay,ELISA)常用的方法：常用的方法：双抗体夹心法（双抗体夹心法（Double antibody sandwich method)间接免疫吸附测定法间接免疫吸附测定法（Indirect immunosorbent assay）酶联免疫吸附试验酶联免疫吸附试验图7.12 两种酶联免疫吸附试验示意图双抗体夹心法双抗体夹心法 是一种测定待检标本中是否是一种测定待检标本中是否含有抗原的方法含有抗原的方法。双抗体夹心法主要步骤双抗体夹心法主要步骤 1）将含已知抗体的抗血清吸附在微量滴）将含已知抗体的抗血清吸附在微量滴定板的小孔内，洗涤一次。定板的小孔内，洗涤一次。2）加入待测抗原，
26、如两者是特异的，则）加入待测抗原，如两者是特异的，则发生结合，将多余的抗原洗去。发生结合，将多余的抗原洗去。3）加入对待测抗原有特异性的酶联抗体，）加入对待测抗原有特异性的酶联抗体，使形成使形成“夹心夹心”4）加入该酶的底物，然后产生可见的有色酶）加入该酶的底物，然后产生可见的有色酶解产物。解产物。间接免疫吸附测定法间接免疫吸附测定法 是一种检测血清中是否含特是一种检测血清中是否含特定抗体的方法。定抗体的方法。间接免疫吸附测定法主要步骤间接免疫吸附测定法主要步骤 11）将已知的抗原吸附在微量滴定板的小）将已知的抗原吸附在微量滴定板的小孔内，用缓冲液洗涤孔内，用缓冲液洗涤3次。次。2）加入待检抗
27、血清，如其中含有特异的）加入待检抗血清，如其中含有特异的抗体，则能与抗原发生特异结合，用缓抗体，则能与抗原发生特异结合，用缓冲液洗涤冲液洗涤3次，洗去未结合的抗体。次，洗去未结合的抗体。间接免疫吸附间接免疫吸附测定法主要步骤主要步骤 23）加入酶联抗人）加入酶联抗人球蛋白抗体（抗抗体）球蛋白抗体（抗抗体），使其与已吸附的抗体抗原复合物相结，使其与已吸附的抗体抗原复合物相结合，洗涤合，洗涤3次以除去未吸附的酶联抗抗体。次以除去未吸附的酶联抗抗体。4）加入该酶的底物，使底物分解并产生）加入该酶的底物，使底物分解并产生颜色，终止酶反应后，根据所测得的底颜色，终止酶反应后，根据所测得的底物颜色深浅，即
28、可推知样品含抗体的量。物颜色深浅，即可推知样品含抗体的量。3、放射免疫测定法、放射免疫测定法(Radioimmunoassaly,RIA)应用同位素标记技术来检测抗原抗应用同位素标记技术来检测抗原抗体反应的高灵敏度方法。体反应的高灵敏度方法。此法兼有放射性同位素标记物所显此法兼有放射性同位素标记物所显示的高灵敏度（可达到示的高灵敏度（可达到 ng和和pg水平）和水平）和血清学反应的高特异性优点。血清学反应的高特异性优点。4、发光免疫测定法、发光免疫测定法(Luminescent immunoassay)将化学发光反应与免疫测定法结合将化学发光反应与免疫测定法结合起来的新型技术。起来的新型技术。常用的发光试剂有鲁米诺（常用的发光试剂有鲁米诺（luminol)和光泽精和光泽精(lucigenin)。发光免疫测定法优点发光免疫测定法优点1、可定量检测抗原或抗体。、可定量检测抗原或抗体。2、灵敏度高，约比酶免疫技术高、灵敏度高，约比酶免疫技术高1000倍。倍。3、试剂稳定、无毒。、试剂稳定、无毒。4、检测操作简便、快速（半小时至、检测操作简便、快速（半小时至数小时）。数小时）。第七章第七章 抗原抗体及其反应抗原抗体及其反应结结 束束