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抗原-抗体结合反应的原理

抗原抗体分子之间存在着结构互补性和亲和性,这是由抗原与抗体分子的一级结构所决定的。抗原抗体的反应可分为两个阶段。第一阶段为抗原与抗体发生特异性结合的阶段,此阶段反应快,仅需几秒钟。第二阶段为可见反应阶段,抗原抗体复合物在环境因素的影响下,进一步交联和聚集,表现为凝集、沉淀、溶解等肉眼可见的反应。此阶段反应速度慢,往往需要数分钟至数小时。两个阶段的反应所需时间受多种因素和反应条件的影响。

         

1、亲水胶体转化为疏水胶体

抗体和大多数抗原均为蛋白质,它们易溶于水而形成胶体溶液。这种亲水胶体的形成是由于蛋白质中含有大量的氨基残基和羧基残基,这些残基在溶液中带有电荷,在静电的作用下,在蛋白质分子周围出现了带有相反电荷的电子云,使相互之间产生排斥而不发生自行聚合沉淀反应。

当抗体抗原相互结合时,电荷会减少或消失,电子云也消失,蛋白质由亲水胶体转化为疏水胶体,形成了抗原抗体复合物。

2、抗原抗体复合物通过大量非共价键连接

抗原抗体的结合完全依靠非共价健的相互作用,并且抗原-抗体复合物和游离成分保持动态平衡。免疫复合物依靠抗原抗体之间精确排列的弱相互作用结合从而维持稳定,这些非共价键的相互作用包括静电引力、范德瓦尔斯力、氢键结合力和疏水作用,这些相互作用可以发生在侧链或者多肽主干之间。

静电引力是抗原抗体分子间带有相反电荷的氨基和羧基之间相互吸引的力,静电引力的作用使两者相互吸引,促进结合,这种引力和两个电荷之间的距离的平方成反比,两个电荷越近,静电引力越强;反之,这种引力便很微弱。

范德瓦尔斯力是原子与原子、分子与分子互相接近时发生的一种吸引力,实际上也是电荷引起的引力。由于抗原与抗体两个不同的大分子外层轨道上电子之间的相互作用,使得两者电子云中的偶极摆动而产生吸引力,促使抗原抗体相互结合。这种引力的能量小于静电引力。

氢键作用力是由分子中的氢原子和电负性大的原子如氮、氧等相互吸引而形成的。当具有亲水基团的抗体与相对应的抗原彼此接近时,可形成氢键桥梁,使抗原与抗体相互结合。氢键结合力比范德瓦尔斯力强,并具有特异性,因它需要有供氢体和受氢体才能实现氢键结合。

疏水作用是由于抗原、抗体分子侧链上的非极性氨基酸在水溶液中与水分子不形成氢键,当抗原表位与抗体结合点靠近时,相互之间正、负极性消失,由于静电引力形成的亲水层也失去,排斥了两者之间的水分子,从而促进抗原和抗体间的相互吸引而结合。