抗原抗体反应教案

抗原抗体反应 行业文档 (word可编辑版) 大连医科大学检验医学院 临床微生物与免疫 教 研 室: 学 科: 免疫检验 抗原抗体反应 授课题目: 授课对象: 医学检验 年 月 日 时至 授课时间: 年 月 日 时止 授课教师: 大连医科大学检验学院制 教学目标及基本要求 了解抗原抗体反应的化学本质(原理)、特点; 掌握影响抗原抗体反应的因素及常用血清学反应的种类。 教学内容提要及时间分配 1. 抗原抗体反应的原理 20min 2. 抗原抗体反应的特点 30min 3. 影响抗原抗体反应的因素及常用血清学反应 1学时 教学重点及难点 重点:抗原抗体反应的特点、影响因素及常用血清学反应。 难点:抗原抗体反应的化学本质。 教学内容 抗原抗体反应 (Antigen-antibody Reaction) 抗原抗体反应是指抗原与相应抗体之间所发生的特异性结合反应。它既可发生于体内，也可发生于体外。 在体内，抗原抗体反应是体液免疫(System immune)的基础。 ——Ag与Ab在体内结合可发生吞噬、溶菌、杀菌、中和毒素等作用，这些都是机体的体液免疫效应的表现方式; 在体外,抗原抗体反应是血清学反应(Serologic reaction)的基础 ——Ag与Ab在体外(如试管)结合，可出现凝集、沉淀、补体参与的溶血等反应。因抗体主要存在于血清中，临床上一般多采用血清作试验。所以体外的抗原抗体反应又称为血清学反应。 一、抗原抗体反应的化学本质 (原理) 1. 结构基础:Ag决定簇与Ab Fab段超变区之间的互补性。 Ab N端可变区形成一个平穴槽，大小约150×6×nm。 Ag如楔状嵌入，其中超变区氨基酸残基的变异性使槽沟形状千变万化。只有与其空间结构互补的Ag决家簇才能嵌入，其关系如钥匙和锁。 2. 化学变化: ? 四种分子间作用力参与并促进Ag-Ab的反应 3+-a. Ag与Ab分子上带相反电荷基团 (-NH-CO )之间的引力 b. Vander waal’s forces (范德华力) c. 氢键 d. 疏水作用(Ag、Ab分子侧链上的非极性氨基酸之间) (极化的原子或分子间的作用力) ? 理化性质改变:亲水胶体转化为疏水胶体 抗原抗体反应之所以所能出现可见的反应现象，例如沉淀、凝集，是因为抗原抗体反应不仅包括特异性结合阶段，还涉及到非特异性的促凝聚过程。换言之，抗原抗体反应也是由亲水胶体向疏水胶体转变，进而凝聚成大复合物的过程。 抗体是球蛋白，大多数抗原亦属蛋白质。它们在通常血清学反应条件下，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，因此不会自行聚合发生沉淀。当抗原与抗体特异性结合后，电荷因结合而减少或消失，水化层被破坏，并由于形成复合物，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(例如NaCl)的作用下，使各疏水胶体之间更易靠扰聚集，形成可见的抗原抗体复合物。 抗原抗体反应的胶体状态的变化过程总结如下。 Ag+Ab 特异性结合 AgAb 电解质 (AgAb) n 亲水胶体 带电荷的疏水胶体 疏水胶体凝集 3. 反应过程: Ag-Ab反应可分为二个阶段:?不可见阶段——Ag与Ab发生特异结合，但不出现，可见反应，此阶段反应快，仅需几秒至几分。 ?可见阶段——Ag与Ab复合物在环境因素 (一定的pH、电解质、温度、补体)的影响下，表现为凝集、沉淀、溶解、补体结合等肉眼可见的反应。此阶段反应慢，常需数分钟至数小时。 当然，在血清学反应中，而阶段往往不能严格分开。 二、抗原抗体反应的特点: 1. 特异性:由结构基础决定，如同钥匙与锁的关系。 例如 抗毒素只能与白喉毒素结合，而下能与破伤风毒素结合。这种高库的特异性是一切血清学反应的基础，所以临床上通过检测Ag或Ab可以诊断或辅助诊断疾病。 但是Ag Ab反应针对的是Ag决定 ，如果两种不同的抗原分子上具有相同的Ag决定 ，则可与彼此相应的抗血清发生交叉反应。 因此，临床上用 血清学反应的Ag或Ab制剂要常做鉴定和提纯，以确保试验的准确性。 2. 最适比例 抗原抗体结合出现可见反应，抗原和抗体二者之间遵循一定的量比关系，只有当它的浓度比例合适时，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，我们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，甚至到最后无沉淀出现。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。我们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(optial ratio)。实验证明，在同一抗原抗体反应系统中，不管抗原和抗体浓度如何变化，其沉淀反应的最适比始终恒定不变。抗原抗体反应的最适比亦称为等价点 (equivalence point)。 在最适比反应条件下，抗原抗体基本全部结合沉淀，上清液中几乎无游离抗原和抗体。实际上在抗原稍过剩时，形成的沉淀物最多、最大。当抗原和抗体浓度比超过此范围时，沉淀速度和沉淀量都会迅速降低，甚至不出现沉淀，此现象称为带现象(2onephenomemn)。因此，根据定量沉淀反应曲线(图)把抗原抗体反应现象分为3个带，即等价带(equivalence zone)，抗体过剩带(亦称前带，prozone)和抗原过剩带(亦称后带，postzone)。 抗原抗体复合物的形成机制，可用网格学说加以说明。因为大多数抗原是多价的，抗体至少有两价，当抗原和抗体在等价带结合时，可相互交联成网格。形成肉眼可见的沉淀物。当抗的或抗体过剩时，因其结合价不能饱和，只能形成小网格状聚合，并存在有较多游离的抗原或抗体。该学说已得到电子显微镜观察的有力支持。抗原或抗体为单价时，不管其反应的量比关系是否合适，均不能出现可见反应现象(见图)。 3. 可逆性 Ag+Ab Ag-Ab Ag-Ab结合是一种分子表面的相互作用过程，这种反应遵守质量作用定律，保持动态平衡，在一定条件下是可逆的。Ag-Ab复合物的解离程度，除受环镜条件影 响之外，通常主要取决于Ag-Ab的亲合力。亲合力越大，Ag-Ab结合稳定。 重新解离后的Ag和Ab，仍保质原来的理化性质和生物学性状。所以可利用这一特性分离提纯Ag或Ab，它是亲和层析法工作的基本原理。 三、影响抗原抗体反应的因素 1. Ab ?来源:来自不同动物的免疫血清，其反应性有差异。家兔等大多数动物的免疫血清具有较宽的等价带，经常只在Ag过量时，才易出现可溶性免疫复合物。此类抗体我们称为R型抗体。马、人和许多大动物的免疫血清的等价带较窄， 或Ab过剩均可形成免疫性合物，此类Ab我们称为H型 Ab。单克隆抗体一般不适用于沉淀反应或凝集反应。(单价，仅与Ag分子上一个Ag决定簇结合，形成的免疫复合物分子小。) ?浓度:需要合适浓度，才能出现明显反应现象。 ? 特异性和亲合力 特异性和亲合力是影响血清学反应的两个关键因素，它们共同影响试验结果的准确程度。诊断试剂必须尽量选用高特异性、高亲合力的抗体和抗原，才能保证和提高试验的可靠性。早期获得的动物免疫血清常亲合力低，但特异性较好。后期获得的免疫血清一般亲合力高，但长期免疫易使免疫血清中抗体的类型和反应性变得更为复杂。 2. 抗原 抗原的理化性状、分子量、抗原决定簇的种类及数目等均可影响血清学反应结果。单价抗原不出现沉淀反应现象。血细胞同IgG类抗体反应可不出现凝集现象。粗糙型细菌在生理盐水中易发生自凝。 3. 电解质 在适量电解质的存在下，可使抗原抗体结合后呈现明显的沉淀或凝集等反应现象。无电解质存在，不出现可见反应现象。如果电解质浓度过高，会出现盐析现象。常用含8.5g/L(生理盐水，0.9%) NaCl的溶液作为抗原和抗体的稀释剂。 2+补体结合反应及溶解反应，除需要等渗浓度的NaCl之外，还需有适量的Mg 2+和Ca存在才能达到更好的反应。 4. 酸碱度 抗原抗体反应必须在合适的pH环境中进行，pH过高或过低，均可直接影响抗原抗体的反应性。当pH接近细菌等电点时，会引起酸凝集，造成假阳性反应。血清学反应一般在pH6~8进行。补体结合反应及溶解反应最适为pH7.3~7.4，超过此范围均不同程度地降低补体的酶反应活性。 5. 温度 在一定温度范围内，温度一般影响反应速度，而较少影响反应结果。温度升高可使抗原抗体分子运动加快，增加碰撞机会，加速结合反应，但是亦易引起抗原抗体复合物的解离。湿度低，虽反应事度缓慢，但抗原抗体结合牢因，更易于观察。血清学反应一般以15~40?为宜，最适为37?。某些血清学反应需要特定的最适反应温度，例如冷凝集素在4?与红细胞结合最好，20?以上反而解离。 血清学反应影响因素较多，因此必须十分注意实验条件的选择和稳定，必须做好严格的实验对照 (例如，阳性对照、阴性对照、标准品对照等)，只有这样才能保证结果准确。 四、血清学反应的种类 血清学反应的共同(最大)优点是特异性变，这是其它任何检测技术是不能与之相比的，并且随着现代免疫学技术的发展，血清学反应向更敏感、简便、快速、自动化，微量化方向发展。由于这些优点，所以在临床上得到广泛应用，并已取代许多 其它检测。 尽管血清学试验方法很多，但是它们的应用原则是不变的。 ?用已知Ag检测未知Ab，以辅助诊断某些疾病。 ?用已知Ab检测未知Ag，以诊断或某些疾病。 总之，一个实验检测系统中只能有一个未知物即Ag或Ab，二者不能都是未知物。 根据反应的基本原理和表现，血清学试验可为以下一些基本种类，如P75表9-1。(投影片) 教学手段(挂图、幻灯、多媒体……等) 多媒体 使用的教材及参考资料 临床免疫学及检验——王兰兰，人卫3版 教研室主任意见: 签 字 年 月 日 本单元教学总结(教学主要经验、效果、存在问题、改进等) 教案[Syllabus(teaching period plan)] 也称课时计划。教师经过备课，以课时为单位设计的具体教学。教案是上课 的重要依据。通常包括:班级、学科、课题、上课时间、课的类型、教学方法、教学目的、教学内容、课的进程和时间分配等。有的教案还列有教具和现代教学手段(如电影、投 影、录像、录音等)的使用、作业题、板书设计和课后自我分析等项目。由于学科和教材 的性质、教学目的和课的类型不同，教案不必有固定的形式。 编写教案要依据教学大纲和教学书，从学生实际情况出发，精心设计。一般要符合 以下要求:?明确地制订教学目的，具体规定传授基础知识、培养基本技能、发展能力以 及思想政治教育的任务。?合理地组织教材，突出重点，解决难点，便于学生理解并掌 握系统的知识。?恰当地选择和运用教学方法，调动学生学习的积极性，面向大多数学 生，同时注意培养优秀学生和提高后进生，使全体学生都得到发展。 编写教案的繁简，一般是有经验的教师写得简略些，而新教师写得详细些。平行班 用的同一课题的教案设计，根据上课班级学生的实际差异宜有所区别。原定教案，在上 课进程中可根据具体情况做适当的必要的调整，课后随时记录教学效果，进行简要的自 我分析，有助于积累教学经验，不断提高教学质量。 (摘自《中国大百科全书》(教育)分册143 ~ 144页，1985年10月版，供教师在书写 教案时参考) 说 明 本教案以讲授一个单元(2 ~ 4学时)或一次实验(实习)为单位填写。填写时要用 钢笔填写或计算机打印，字迹要清晰、工整，按表中项目逐一填写。教师要在授课前将本教案交教研室主任审阅，通过后方可授课。在授课结束三日内将本教案中本单元教学总结栏填写后，交教研室存档。