抗原和抗体之间的相互作用是什么？【抗体技术的基本原理】

  抗原和抗体之间的结合

  使用免疫化学的抗体技术已成为生命科学研究许多领域的重要工具。免疫化学的基本原理是“特异性抗体与特异性抗原结合，形成独特的抗原抗体复合物组合。” 在这篇文章中，我们将解释抗原抗体复合物形成过程中涉及的“抗原抗体相互作用”。

  抗原上的抗原位点与抗体之间相互作用的强度表示为抗体对抗原的亲和力。抗体“臂”的可变区通过每个抗原位点处的弱非共价力与抗原上的多个位点相互作用。互动越多，亲和力就越大。

  亲和力主要受三个因素控制：（1）抗体对表位的亲和力，（2）抗原和抗体两者的结合价（3）相互作用位点的构型。最终，这些因素决定了抗体特异性，或者特定抗体与精确抗原表位结合的可能性。

  

  什么是交叉反应？

  交叉反应性是指抗体或抗体群体与除触发抗体产生的抗原之外的抗原上的表位的结合。这种情况的发生可能是由于抗体的亲和力或特异性较低，或者是因为不同的抗原具有相同或非常相似的表位。

  当相关抗原基团需要普遍结合时，或者在表位的蛋白质序列在进化过程中不高度保守的情况下尝试进行种间标记时，可能需要交叉反应性。

  交叉反应可能导致高估或低估抗原浓度，这是免疫测定中的一个问题。

  利用抗原抗体相互作用的实验示例

  免疫化学技术依赖于每种免疫球蛋白对其各自抗原的极端分子水平特异性，即使存在高水平的污染分子。大多数抗原和抗体具有多个相互作用位点，相互作用后会形成沉淀。使用抗体的实验示例包括蛋白质印迹、免疫组织化学和免疫细胞化学、酶联免疫吸附测定 (ELISA)、免疫沉淀和流式细胞术。

  抗原抗体相互作用的动力学

  抗原和抗体之间的特异性结合是由于氢键、疏水相互作用、静电力和范德华力。尽管这些力中的每一个都是弱非共价键，但抗原和抗体之间的结合可以非常强。

  与抗体一样，抗原可以具有多个相互作用位点，例如具有相同表位的多个拷贝或具有被多个抗体识别的多个表位。涉及多个相互作用位点的结合会导致形成更稳定的复合物，但也会引入构象干扰，从而降低结合的可能性。

  所有抗原-抗体结合都是可逆的，并遵循适用于可逆双分子相互作用的基本热力学原理。

  

  KA是亲和常数，[Ab-Ag] 是抗原抗体复合物的摩尔浓度，[Ab] 和 [Ag] 是抗体 (Ab) 或抗原 (Ag) 中游离的、非相互作用的结合位点分别代表摩尔浓度

  达到平衡所需的时间取决于扩散速率和抗体对抗原的亲和力，并且可能有很大差异。抗体-抗原结合的亲和常数也可以在很宽的范围内变化，范围从小于10 5 /mol到大于10 12 /mol。亲和常数受温度、pH 值和溶剂的影响。虽然可以测定单克隆抗体的亲和常数，但不可能测定多克隆抗体的亲和常数，因为多克隆抗体和抗原之间形成多重键。

  抗体对抗原的亲和力的定量测量可以通过平衡透析进行。通过保持抗体浓度恒定并在改变配体浓度的同时重复平衡透析来创建斯卡查德图。该图提供了有关亲和力和潜在交叉反应性的信息。

  在设计实验程序时区分单克隆抗体和多克隆抗体非常重要，因为单克隆抗体和多克隆抗体之间的差异在其使用中各有优缺点。

  抗原抗体结合的性质

  抗体的结合位点位于抗体分子的F(ab)部分，该部分由重链和轻链的高变区组成。该位点与抗原结合的特点及过程如下。

•   抗原和抗体结合位点的缀合是非共价的，因此是可逆的。这些键是由氢键、静电力键或范德华力产生的。
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•   通常观察到多重键形成，导致抗体和抗原之间相对紧密的结合。
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•   负责细胞上抗原决定簇（表位）与抗体上抗原结合位点（互补位）之间特异性结合的位点是这些分子的很小一部分，通常仅由几个氨基酸组成。
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•   这些位点在抗原抗体反应中至关重要，因为必须克服两个分子之间的排斥力才能进行特异性结合。
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•   当表位与互补位接触时，它们最初通过离子力和疏水力相互吸引。这些力有助于克服水合能，随着表位和互补位靠近而取代水分子。然后，通过添加范德华力，这种吸引力变得更强，使表位和互补位更加紧密地结合在一起。

  影响抗原抗体反应的因素

  抗原抗体反应可能受到多种因素的影响。常见因素包括：

  温度

  抗原-抗体反应的最佳温度取决于表位或互补位的化学性质以及参与这些相互作用的键的类型。例如，氢键的形成往往是放热的。使用碳水化合物抗原时，温度很重要，因为这些键在较低温度下更稳定。

  pH值

  pH 对抗原抗体复合物平衡常数的影响发生在 pH 6.5 至 8.4 之间。当pH低于6.5和高于8.4时，抗原抗体反应受到强烈抑制。pH 5.0 或 9.5 时的平衡常数比 pH 6.5-7.0 时小 100 倍。在极端 pH 条件下，抗体可能会发生构象变化，从而损害其与抗原的互补性。

  离子强度

  离子强度对抗原抗体反应的影响在血型血清学中尤为重要，其中钠离子和氯离子对反应有显着影响。例如，在生理盐水中，Na +和 Cl -聚集在复合物周围，部分中和电荷，从而可能干扰抗体与抗原的结合。当使用低亲和力抗体时，这可能是一个问题。众所周知，γ-球蛋白会凝集，与红细胞脂蛋白形成可逆复合物，并在暴露于极低离子强度时沉淀。

  上面，我们解释了抗原抗体复合物形成中涉及的“抗原抗体相互作用”。抗原抗体复合物的形成是免疫化学的基本原理。理解好原理，用好抗体技术。