Механизм взаимодействия между антигеном и антителом конспект

Обновлено: 06.07.2024

АНТИГЕ́ Н – АНТИТ Е́ЛО РЕА́КЦИЯ. В её ос­но­ве – спе­ци­фич. свя­зы­ва­ние ан­ти­ге­на с ан­ти­те­лом, при­во­дя­щее к об­ра­зо­ва­нию им­мун­но­го ком­плек­са, в ко­то­ром ан­ти­ген обыч­но ут­ра­чи­ва­ет свою био­логич. ак­тив­ность. Для осу­ще­ст­в­ле­ния это­го про­цес­са тре­бу­ет­ся тес­ное взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду оп­ре­де­лён­ны­ми уча­ст­ка­ми мо­ле­кул ан­ти­ге­на (ан­ти­ген­ны­ми де­тер­ми­нан­та­ми) и ан­ти­те­ла (ак­тив­ным цен­тром), что дос­ти­га­ет­ся бла­го­да­ря их ком­пле­мен­тар­но­сти. Функ­цио­нальные уча­ст­ки мо­ле­кул в об­лас­ти кон­так­та удер­жи­ва­ют­ся сла­бы­ми во­до­род­ны­ми свя­зя­ми, а так­же меж­мо­ле­ку­ляр­ны­ми взаи­модей­ст­вия­ми. Под­чи­не­ние А. – а. р. за­ко­ну дей­ст­вую­щих масс по­зво­ля­ет рас­счи­тать кон­стан­ту рав­но­ве­сия (свя­зы­ва­ния), слу­жа­щую ме­рой cродства (аф­фин­но­сти) ан­ти­ген­ной де­тер­ми­нан­ты и ак­тив­но­го цен­тра. При уча­стии в А. – а. р. анти­ге­нов, имею­щих две или бо­лее де­тер­ми­нан­ты (по­ли­ва­лент­ные), взаи­мо­дей­ст­вие ка­ж­дой но­вой па­ры де­тер­ми­нант и ак­тив­ных цен­тров об­лег­чает­ся ра­нее ус­та­нов­лен­ны­ми свя­зя­ми (коо­пе­ра­тив­ный эф­фект). Сум­мар­ное срод­ст­во всех ком­пле­мен­тар­ных уча­ст­ков на­зы­ва­ют авид­но­стью.

В процессе взаимодействия с антигеном принимает участие не вся молекула Ig, а лишь ее ограниченный участок — антигенсвязывающий центр, или паратоп,который локали­зован в Fab-фрагменте молекулы Ig. Co своей стороны, антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена сразу, а лишь с ее анти­генной детерминантой.

Антитела отличает специфичность взаимо­действия, т. е. способность связываться со строго определенной антигенной детерминантой. Наиболее доступные для взаимодейс­твия эпитопы располагаются на поверхности молекулы антигена.

Связь антигена с антителом осуществляет­ся за счет слабых взаимодействий (ван-дерваальсовы силы, водородные связи, элект­ростатические взаимодействия) в пределах антигенсвязывающего центра. Такая связь от­личается неустойчивостью — образовавшийся иммунный комплекс (ИК) может легко диссо­циировать на составляющие его компоненты. Поэтому взаимодействие антигена и антитела может быть представлено в виде уравнения:

[АГ] + [AT] « [ИК].

Продолжительность существования иммун­ного комплекса определяется целым рядом факторов. При этом важное значение имеют особенности антитела, антигена и условия, в которых происходит их взаимодействие.

К особенностям антитела следует отнести его аффинность и авидность.

Аффинность — сила специфического взаи­модействия антитела с антигеном (или энер­гия их связи). Эта характеристика зависит от степени стерического, или пространственно­го, соответствия (комплементарности) струк­туры антигенсвязывающего центра и анти­генной детерминанты. Чем выше их комплементарность, т. е. чем больше они подходят друг другу, тем больше образуется межмоле­кулярных связей и тем выше будет устойчи­вость и продолжительность жизни образовав­шегося иммунного комплекса. Структурные несоответствия антигенсвязывающего цен­тра и антигенной детерминанты существен­но снижают число образующихся связей и прочность взаимодействия антитела с анти­геном. Иммунный комплекс, образованный низкоаффинными антителами, чрезвычайно неустойчив, имеет малую продолжительность существования и быстро распадается на ис­ходные компоненты.

• Установлено, что в условиях макроорганиз­ма с одной и той же антигенной детерминантой способны одновременно прореагировать и образовать иммунный комплекс около 100 различных клонов антител. Все они будут отличаться структурой антигенсвязывающего центра и аффинностью.

Аффинность антител существенно меняется в процессе иммунного ответа в связи с селекцией наиболее спе­цифичных клонов В-лимфоцитов. Наименее аффинными считаются нормальные антите­ла. По расчетам, общее число различных антигенспецифических клонов В-лимфоцитов достигает 10 6 —10 7 .

Особенности антигена также влияют на эф­фективность его взаимодействия с антите­лом. Так, важное значение имеют стерическая (пространственная) доступность антигенной детерминанты для антигенсвязывающего центра молекулы Ig и число эпитопов в соста­ве молекулы антигена.

Эффективность взаимодействия антитела с антигеном существенно зависит от усло­вий, в которых происходит реакция, и прежде всего от рН среды, осмотической плотности, солевого состава и температуры среды. Оптимальными для реакции антиген—ан­титело являются физиологические условия внутренней среды макроорганизма: близкая к нейтральной реакция среды, присутствие фосфат-, карбонат-, хлорид- и ацетат-ионов, осмолярность физиологического раствора (концентрация раствора 0,15 М), а также тем­пература (36—37 °С).

Нажмите, чтобы узнать подробности

Красткосрочное планирование урока биологии в 11 классе по ОСО. В результате урока все учащиеся смогут объяснить механизм взаимодействия между антигеном и антителом; большинство научатся отображать действие положительных иммунных реакций. Некоторые смогут оценить причинно-следственные связи между нарушением работы иммунной системы и проявлением аутоиммунных реакций.

Раздел долгосрочного плана:

11.4. Прикладные интегрированные науки.

Дата:06. 03. 2020

ФИО учителя:

Маленкова Елена Яковлевна

Класс: 11 А

Участвовали: 25

Отсутствовали:

Строение и структура антител. Специфичность антител (активного центра). Механизм взаимодействия между антигеном и антителом.

Учебные цели для достижения на этом уроке (ссылка на учебную программу)

11. 4. 1. 1 Объяснять взаимодействие между антигеном и антителом

Все учащиеся смогут объяснить механизм взаимодействия между антигеном и антителом.

Большинство учащихся смогут отобразить действие положительных иммунных реакций.

Некоторые учащиеся смогут оценить причинно-следственные связи между нарушением работы иммунной системы и проявлением аутоиммунных реакций.

Критерий оценки

Объясняют взаимодействие между антигеном и антителом.

Отображают действие положительных иммунных реакций.

Оценивают причинно-следственные связи между нарушением работы иммунной системы и проявлением аутоиммунных реакций.

Языковые цели

Ключевые слова и фразы:

Антитела, антигены, иммуноглобулины, иммунитет, вакцина, лечебная сыворотка

Полезные выражения для диалога и письма:

Белковые соединения плазмы крови, синтезирующиеся плазменными клетками лимфоидной ткани под воздействием различных антигенов…

Основные функции антител…

Емдік қан сарысуы

Светское общество и высокая духовность. Задача охраны жизни и здоровья населения является первостепенной задачей для нашей республики.

Вакцинация – это государственная политика, направленная на предупреждение, локализацию и ликвидацию инфекционных заболеваний.

Межпредметная

Химия – строение и функции белков

Медицина – предупреждение и лечение инфекционных заболеваний

Предшествующие знания

8.1.3.4 сравнивать гуморальный и клеточный иммунитет

8.1.3.6 оценивать роль вакцинации в профилактике заболеваний

Запланированные этапы урока

Виды запланированных упражнений на уроке

Организация урока. Психологический настрой. Создание атмосферы единения.

Что такое здоровье? Какого человека можно назвать здоровым? Напишите эти качества на стикерах и прикрепите их к рисунку человека. А я пожелаю каждому из Вас, как можно дольше сохранить эти качества.

Актуализация знаний

Что Вы знаете о защитных механизмах организма человека? Человек живет в мире инфекций. Защититься от них нам помогают антитела, которые мы получаем с рождения, после перенесенных заболеваний и с прививками, в ходе вакцинации. Как и для чего она проводится? Вакцинация в Казахстане – это государственная политика, направленная на предупреждение, локализацию и ликвидацию инфекционных заболеваний.

Механизм взаимодействия антител с антигенами. Афинность и авидность. Нормальные, моноклональные, полные и неполные антитела. Свойства антител. Динамика антителообразования при первичном и вторичном ответе.

Антиген — антитело реакция — специфическое взаимодействие антител с соответствующими антигенами, в результате которого образуются комплексы антиген — антитело (иммунные комплексы). Часто конечным результатом этой реакции является связывание токсинов, обездвиживание вирулентных бактерий, нейтрализация вирусов. Реакция антиген — антитело протекает в две фазы, которые различаются между собой по механизму и скорости. Первая фаза — специфическое соединение активного центра антитела с соответствующими группами антигена или гаптена. Вторая — неспецифическая фаза, следующая за первой, — визуально наблюдаемая реакция. При взаимодействии антител с простыми гаптенами вторая фаза, как правило, отсутствует. При некоторых условиях, например в отсутствие солей, первая фаза может осуществиться, а вторая — нет. Первая фаза протекает всегда быстро, а вторая иногда очень медленно. Соединение антигена с антителом обратимо; прочность соединения, называемая аффинитетом, может быть количественно измерена с помощью определения константы ассоциации. Существует также термин авидности антител, который употребляется для описания суммарной силы взаимодействия поливалентного антитела с полидетерминантным антигеном. В процессе взаимодействия с АГ участвует антигенсвязывающий центр -паратоп, который локализован в Fab -фрэгменте. AT взаимодействует не со всей молекулой АГ сразу, а с ее антигенной детерминантом -эпитопом. AT отличает специфичность взаимодействия- способность связываться со строго определенной антигенной детерминантой.

Важное значение имеют особенности AT и АГ и условия, в которых происходит их взаиютмодействие АГ+АТ=ИК . Силы удерживающие ИК- водородные связи, электро-статическое и гидрофобное взаимодействие, Ван-дервальсовы силы. По сравнению с ковалентными связями сипы нековалентного межмолекупярного взаимодействия по отдельности весьма слабы, но при большом числе слабых взаимодействий суммарная энергия связывания получается значительной. Сила нековалентной связи зависит прежде всего от расстояния между взаимодействующими химическими группами. Взаимодействие антитела с молекулой антигена сопровождается, в свою очередь, изменениями пространственной структуры антигена. Так, метмиоглобин превращается в апомиоглобин в результате комплексообразования с антителом, направленным к апомиоглобину, а лишенная активности b-галактозидаза — в активный фермент в результате реакции с антителами к активной форме b-галактозидазы. Таким образом, при взаимодействии антигена с антителом оба соединения оказывают взаимное влияние на собственную пространственную конформацию. Возникающие конформационные изменения имеют обратимый характер.

Извлеченные из иммунных комплексов антитела сохраняют антигенсвязывающую активность и не отличаются по химическим и физическим свойствам от нативных антител. Характер реакций, протекающих во второй фазе А. — а. р., определяется в значительной мере физическими свойствами антигена и проявляется в виде нескольких основных феноменов (агглютинации, нейтрализации токсинов и преципитации). Феномен агглютинации заключается в том, что микроорганизмы, животные клетки или другие корпускулярные антигенные частицы, находящиеся во взвеси, под влиянием антител склеиваются между собой. Реакция агглютинации нашла широкое применение для определения групп крови человека, резус-фактора, количественного определения антител и антигенов. Реакция нейтрализации токсинов основана на свойствах антитоксинов (антител против токсинов), которые, соединяясь с соответствующими токсическими веществами, нейтрализуют их. Феномен преципитации заключается в образовании нерастворимых комплексов антиген — антитело в результате соединения растворимого антигена со специфическими антителами и выпадании этого комплекса в осадок.

• Аффинность AT - прочность связи одного антигенсвязывающвго центра с индивидуальным эпитюпом АГ. Зависит от степени пространственного соответствия (комплементарности) структуры антигеисвязывающего центра и эпитопа.

Наибольшим аффинитетом обладают моноклональные AT , наименьшим — нормальные AT . Аффинность антител существенно меняется в процессе иммунного ответа в связи с селекцией наиболее специфичных клонов В- лимфоцитов.

• Авидность AT - прочность связывания AT и АГ -суммарная сила. Определяется аффинностью и числом антигенсвязывающих центров. При равной аффинности наибольшей авидностью обладают антитела класса М, тк они имеют 10 антигенсвязывающих центров

Поливалентность АГ и AT существенна усиливает прочость их соединения, поскольку для диссоциации ИК необходим разрыв сразу всех связей Применительно к физиологическим условиям более адекватно рассматривать авидность а не аффитность AT , тк природные АГ поливалентны

- специфичность, т. е. способность вступать во взаимодействие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал (вызвал) их образование;

Антитела неполные

Ат, реагирующие с Аг одним паратопом, в результате чего образования преципитата не происходит (исходя из этого, их еще называют непреципитирующими). По структуре не отличаются от полных Ат. Предварительная инкубация Аг с Ат. н. приводит к потере способности Аг взаимодействовать с полными Ат, в том числе давать обычные серол. реакции. Поэтому Ат н. называют еще блокирующими. В частности, Ат н. могут блокировать соединение аллергена с адсорбированными на тучных клетках IgE и тем самым предупреждать развитие анафилаксии или атопии. Выявляют Ат н. с помощью прямой или непрямой реакции Кумбса (см.), блокирующей пробы и иммуноферментным методом.

антитела полные- Антитела , обусловливающие при взаимодействии с антигеном in vitro видимые серологические реакции агглютинации, преципитации, связывания комплемента.

Антитела нормальные (естественные) - Ат против Аг, попадание к-рых в организм невероятно или не отмечено. Первая группа Ат н. - это изоантитела, напр., изогемагглютинины, присутствие к-рых легко объяснимо. Вторая группа - это Ат н. против бактер. Аг и Аг различных животных и растений. Механизм синтеза Ат н. рассматриваемого типа не ясен. Предполагается, что они могут быть результатом бытовой иммунизации, иммунизации гетерофильными Аг, спонтанного синтеза. Обнаруживаются не у всех людей, в низком титре, относятся к классу IgG. Антимикробные Ат н. выполняют защитную функцию

Если организм впервые встречается с Аг, то развивается первичный иммунный ответ, а при повторном контакте — вторичный ответ

Первичный иммунный ответ. Появлению антител ( АТ ) предшествует латентный период продолжительностью 3~5 сут. В это время происходит распознавание Аг и образование клонов плазматических клеток. Затем наступает логарифмическая фаза, соответствующая поступлению антител ( АТ ) в кровь; её продолжительность — 7-15 сут. Постепенно титры антител ( АТ ) достигают пика и наступает стационарная фаза, продолжительностью 15-30 сут. Её сменяет фаза снижения титров AT, длящаяся 1-6 мес. В основу пролиферации клеток-продуцентов AT заложен принцип селекции. В динамике антителообразования титры высокоаффинных AT постепенно нарастают: после иммунизации аффинность AT к Аг постоянно увеличивается. Первоначально образуются IgM, но постепенно их образование уменьшается и начинает преобладать синтез IgG. Так как переключение синтезов от IgM к IgG не меняет идиотипа AT (то есть его специфичность по отношению к конкретному Аг), то оно не связано с клональной селекцией. Особенности первичного ответа — низкая скорость антитело -образования и появление сравнительно невысоких титров AT.

Вторичный иммунный ответ. После антигенной стимуляции часть В- и Т-лимфоцитов циркулирует в виде клеток памяти. Особенности вторичного иммунного ответа — высокая скорость антителообразования, появление максимальных титров антител ( АТ ) и длительное (иногда многолетнее) их циркулирование.

Основные характеристики вторичного имунного ответа:
• образование антител ( АТ ) индуцируется значительно меньшими дозами Аг;
• индуктивная фаза сокращается до 5-6 ч;
• среди антител ( АТ ) доминируют IgG с большой аффинностью, пик их образования наступает раньше (3-5 сут);
• Антитела ( АТ ) образуются в более высоких титрах и циркулируют в организме длительное время.

Читайте также: