Иммунологическая специфичность - Биология и естествознание контрольная работа

Главная

Биология и естествознание
Иммунологическая специфичность

Специфическое взаимодействие антитела с антигенами, роль силы гидрофобного взаимодействия. Степень соответствия между антигенной детерминантой и антигенсвязывающей областью активного центра антитела. Взаимодействие антигена с субпопуляцией антител.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Иммунологическая специфичность
Антитела, образуемые в ответ на введение в организм антигенов, специфически взаимодействуют с этими антигенами. Образование специфического комплекса антиген -- антитело обеспечивается гидрофобными, ионными и вандерваальсовыми взаимодействиями, а также водородными связями. Наиболее существенную роль играют силы гидрофобного взаимодействия. Неполярное связывание возникает в результате стремления гидрофобных групп в водном растворе к ассоциации друг с другом, что сопровождается стабилизацией всей системы. Эффективность таких взаимодействий возрастает с повышением температуры.
Меньший вклад в связывание антигена с активным центром антитела вносят водородные и ионные взаимодействия. Водородные связи образуются при взаимодействии атома водорода, ковалентно связанного с каким-либо отрицательно заряженным атомом, с неподеленной парой электронов другого отрицательно заряженного атома. В реакции антиген -- антитело в качестве таких групп обычно выступают аминогруппы и гидроксильные группы/ Электростатические силы возникают при взаимодействии сильно заряженных ионизированных групп, таких, как ионизированная аминогруппа и ионизированная карбоксильная группа.
Степень соответствия между антигенной детерминантой и антигенсвязывающей областью активного центра антитела {иммунологическая специфичность) определяется химической и пространственной комплементарностью, которая обусловлена, с одной стороны, взаимодействием электронных облаков реагирующих химических групп, с другой -- стерическими силами отталкивания. Если структуры антигена и активного центра не соответствуют друг другу, то их притяжение будет слабым, а отталкивание сильным. Важным моментом в образовании прочных специфических комплексов является наличие множественных контактов, позволяющих, несмотря на слабость отдельных единичных взаимодействий, прочно удерживать антиген в активном центре. Замена отдельных атомов или групп в молекуле антигена или в антигенсвязывающих центрах приводит к ухудшению связывания.
Вполне понятно, что один и тот же антиген могут узнавать антитела, имеющие комплементарные ему структуры, но несколько отличающиеся по составу аминокислотных остатков в антигенсвязывающем центре. Например, антигенсвязывающая область антидекстранового антитела человека в одном случае представляет собой неглубокий «желобок», в который укладывается до 6 остатков изомальтозы, в другом -- состоит из глубокой полости, куда помещается 1-2 остатка, и более мелкой выемки для 2-4 остатков изомальтозы.
С другой стороны, антигенсвязывающий центр молекулы антитела определенной специфичности обладает способностью связывать антигены, отличные по структуре от основного. Можно представить себе, что в таком случае в связывании принимают участие как часть общих аминокислотных остатков в антигенсвязывающих центрах, так и отличающихся по своей локализации и природе.
С количественной стороны специфичность взаимодействия антиген-- антитело характеризуется через аффинность антител или равновесную константу образования иммунокомплекса. В простейшем случае взаимодействие одного центра связывания антитела с моновалентным антигеном может быть представлено схемой
где Аг -- свободный антиген; Ат -- свободное антитело; Аг-Ат-- комплекс антиген -- антитело; k - константы скоростей ассоциации и диссоциации комплекса соответственно.
С учетом закона действующих масс в условиях равновесия можно записать
где -- равновесные концентрации Аг, Ат и комплекса Аг-Ат, соответственно, или при переходе к константе равновесия или внутренней аффинности :
Равновесная константа образования К а иммунокомплекса имеет размерность. На практике часто используют равновесную константу диссоциации комплекса Kd, связанную с Ка простым соотношением
и имеющую размерность. Очевидно, что чем меньше Kd , тем прочнее образующийся иммунокомплекс.
Константа комплексообразования является термодинамическим параметром, характеризующим изменение свободной энергии взаимодействия антиген -- антитело AF, которое может быть рассчитано по следующей формуле: '
где R -- газовая постоянная; Ф -- абсолютная температура.
Общее изменение свободной энергии при комплексообразова-нии складывается из двух термодинамических величин --' изменений энтальпии и энтропии:
Определение АН можно провести экспериментально -- либо с помощью прямых калориметрических измерений, либо из зависимости равновесной константы комплексообразования от температуры, описываемой законом Вант-Гоффа:
Д# рассчитывают из температурной зависимости логарифма константы равновесия от обратной температуры.
Зная изменения энтальпии равновесного процесса АН и свободной энергии AF, при данной температуре изменение энтропии находят из соотношения
Реакция антиген -- антитело.протекает с выделением теплоты, но, как правило, изменение энтальпии невелико и составляет около 40 кДж/моль. Изменение энтропии в большинстве случаев положительно, так как активные центры антител в свободном виде доступны растворителю и гидратированы, а при взаимодействии с антигеном из них высвобождаются связанные молекулы воды, что приводит в целом к уменьшению упорядоченности системы. Таким образом, говоря об иммунологической специфичности антител, мы всегда проводим сравнительную оценку эффективности взаимодействия антиген--антитело, которое характеризуется константой равновесия или изменением свободной энергии системы при комплексообразовании.
Можно оценивать как специфичность данного антитела по отношению к различным антигенам, так и данного антигена по отношению к различным системам. Если одна и та же популяция антител взаимодействует с двумя различными антигенами An и Аг 2 с константами комплексообразовании соответственно Кй и 2, то говорят, что данные антитела являются высоко специфическими по отношению к Аг] и менее специфическими к Агг. Аналогично, если константа комплексообразования антигена с популяцией антител Бфй много больше, чем с антителами Атг, то первые являются специфическими по отношению к антигену, а вторые нет. Еще раз подчеркнем, что понятие специфичности является относительным. Например, если для одной и той,же популяции антител взаимодействие с антигеном Аг] по сравнению с Аг 2 является специфическим, то при наличии третьего антигена Агз, для которого Ks^Ki, эти антитела будут менее специфичны к Бгй, чем к Агз.
На практике часто условно подразумевают, что если константа равновесия процесса комплексообразования больше, чем 10 8 л/моль, то антитела являются высокоаффинными.
Обычный диапазон изменения аффинности антител составляет 10 5 --10 й М -1 , что соответствует изменению свободной энергии связывания в области -- 24-. --52 кДж/моль. Максимальные значения констант связывания характерны для антигенов, обладающих ярко выраженными гидрофобными свойствами или же взаимодействующих с активным центром антитела достаточно большой областью молекулы. Наименьшей эффективностью взаимодействия характеризуются антитела против углеводов.
Таким образом, количественно специфичность можно оценить, измеряя изменение свободной энергии связывания или внутреннюю аффинность. В практических целях иногда очень важно провести сравнение специфичности взаимодействия ряда антигенов с антителами, индуцированными одним из этих антигенов. Относительная специфичность в этих случаях может быть выражена как отношение внутренних аффинностей взаимодействия с антителами рассматриваемого антигена и антигена, индуцировавшего антитела.
Подобного рода проблемы очень часто возникают, например, при разработке методов иммуноферментного анализа лекарственных препаратов, стероидных и белковых гормонов. В зависимости от способа получения антисыворотки антитела могут быть специфичны либо только к одному лекарственному препарату, либо к целой группе близких по структуре химических соединений. В этих случаях распространен способ оценки специфичности, основанный на сравнении связывания антител в данной концентрации одного и того же количества гомологичного и гетерологичного гап-тена. При этом концентрация образовавшегося иммунного комплекса для гомологичного гаптена принимается равной единице, а связывание всех гетерологичных гаптенов оценивается как доля от соответствующего связывания гомологичного гаптена.
Представляет большой интерес и оценка специфичности различных популяций антител, например различных типов моиокло-нальных антител, продуцируемых разными клонами клеток. Такое сравнение может быть проведено на основании сопоставления значений внутренней аффинности: антитела с более высокой специфичностью характеризуются более высоким значением константы внутренней аффинности.
2. Взаимодействие антигена с субпопуляцией антител
Ранее для количественного описания эффективности взаимодействия антиген -- антитело за основу была взята простая модель взаимодействия одновалентного антигена и одновалентного антитела. Но так как молекула антитела имеет несколько антигенсвязывающих центров и, кроме того, способна взаимодействовать с несколькими антигенными детерминантами молекулы антигена, то такая характеристика образования иммуно-химического комплекса является весьма упрощенной.
Для описания более сложного реально существующего процесса взаимодействия поливалентного антитела с поливалентным антигеном введен термин авидность, или функциональная аффинность. В этом случае простые моновалентные взаимодействия характеризуются «внутренним сродством», или «внутренней аффинностью». С биологической точки зрения именно функциональная аффинность играет основную роль в иммунном ответе на инфицирование организма вирусами или бактериями, имеющими на своей поверхности повторяющиеся антигенные детерминанты.
Процесс образования комплекса антиген -- антитело состава 1:1, в котором реализуются поливалентные взаимодействия, также является обратимым и может быть охарактеризован константой комплексообразования. С энергетической точки зрения образование поливалентного комплекса намного выгоднее, чем моновалентного. Например, было показано, что IgG-антитела с внутренней аффинностью к 2,4-динитрофенольному гаптену 10 7 л/моль имеют функциональную аффинность по отношению к комплексу ДНФ -- фаг 4-174--10 10 л/моль, т. е. бивалентные взаимодействия являются в 1000 раз более прочными, чем моновалентные.
Ранее полагалось, что присутствующие в системе антитела характеризуются одинаковой константой ассоциации с антигеном или же одинаковой энергией связывания. В качестве такой субпопуляции может выступать субпопуляция антител, продуцируемых одним клоном антителпродуцирующих клеток,-- моноклональные антитела. ', ·
Синтезируемые в живом организме антитела гетерогенны по физико-химическим свойствам. Общая популяция антител иммунной сыворотки включает в себя антитела с различными значениями изменения свободной энергии взаимодействия с гаптеном, т. е. антитела различной аффинности; Схему взаимодействия- антигена с общей популяцией антител, представляющей совокупность субпопуляций, может быть представлена в следующем виде:
Для общей характеристики такой популяции антител по аффинности взаимодействия с антигеном используют некоторое среднее значение аффинности Ко для л-го числа субпопуляций. Как правило, истинная форма распределения антител по значениям констаит взаимодействия неизвестна и обычно определяемая тем или иным способом равновесная константа взаимодействия является некоторым эффективным параметром.
При разработке методов иммунохимического анализа, базирующихся на реакции антиген -- антитело, знание физико-химических характеристик специфических взаимодействий очень важно, поскольку позволяет оценить чувствительность и специфичность метода, осуществить правильный подбор реагентов для анализа.
Так как образуемые в ответ на введение в организм антитела являются гетерогенными по константам связывания, средняя аффинность Ко-- это, в действительности, некоторое среднее значение для неизвестного распределения частных констант Ki, где число з -- неизвестно. Для характеристики получаемой антисыворотки. целесообразно ввести некоторую функцию распределения антител по аффинности. Простейшее приближение -- нормальное распределение, описываемое функцией Гаусса:
Графическое представление функции Гаусса
где стандартное отклонение характеризует гетерогенность антител.
В иммунохимии распределение антител по константам часто описывают одним из приближений нормального распределения, предложенного Сипсом. Приближение Сипса отклоняется от нормального при /Со± or, и значительные отклонения наблюдаются при Кп±2у. Широкое распространение этой функции для описания распределения антител по константам связывания обусловлено его сходством с обычно используемыми простыми методами обработки результатов иммунохимических равновесий.
Функция Сипса применительно к взаимодействию антигена с антителом валентности з позволяет получить соотношение
где AO -- средняя аффинность; а -- индекс гетерогенности.
Распределение Сипса является симметричным и унимодальным и может быть полностью охарактеризовано средней константой аффинности Ко и индексом гетерогенности «а». Произвольное предположение о симметричном распределении антител по аффинности имеет свои ограничения. Истинная форма распределения остается неизвестной. Часто все же на практике используют распределение Сипса для описания гетерогенной популяции антител. В действительности распределение антител по К бывает несимметричным и мультимодальным, поэтому, строго говоря, распределение антител по аффинности нельзя аппроксимировать распределением Сипса.
В частности, например, описаны распределения, сильно смещенные в сторону антител с низкой аффинностью. Вследствие этого представление всей популяции антител как популяции, взаимодействующей с одной средней аффинностью или даже как бимодальной, не всегда точно отражает распределение антител по аффинности.
В предположении об отсутствии внутри- и межмолекулярных взаимодействий Муккур с сотрудниками ввели понятие об общей константе аффинности Ки представляющей собой сумму произведений равновесных констант каждой из m субпопуляций антител на множители, учитывающие концентрационный вклад каждой из фракций в общей популяции антител:
т.е. общая константа аффинности для гетерогенной популяции является средневесовым параметром и представляет собой сумму средневесовых аффинностей яг-субпопуляций в реакционной смеси. Концентрацию антигена, связанного в комплексы с антителами, можно представить в виде
Можно показать, что предельное значение функции Q, являющейся формальным выражением для константы равновесия, при концентрации в системе, а графически зависимость IgQ от имеет вид кривой с отрицательным наклоном. Экстраполируя экспериментальную зависимость IgQ от к нулевой концентрации =0, можно получить предельное значение Q, равное Kt.
Специфичность и ее значение, взаимодействие антигена и антитела. Основные элементы иммунной системы организма, селекция антител, структура белковой молекулы. Теория "клональной селекции", возникновение разнообразия лимфоцитов или их предшественников. реферат [21,8 K], добавлен 05.06.2010
Практическое применение антител и о способы их получения. При введении в организм животных и человека чужеродных макромолекулярных веществ - белков или полисахаридов (антигенов) в крови появляются защитные белки - антитела. реферат [10,6 K], добавлен 24.07.2005
Особенности использования антител иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов. Анализ антигенсвязывающей и эффекторной функций антител. Обзор строения и структуры генов иммуноглобулинов. Процесс возникновения точечных мутаций. реферат [829,2 K], добавлен 24.02.2013
Молекула антитела с двумя идентичными антиген-связывающими участками. Функциональные свойства, строение антител и их многообразие. Проблема получения индивидуальных антител. Роль специфических последовательностей ДНК. Механизмы экспрессии генов антител. курсовая работа [174,8 K], добавлен 25.05.2009
Сущность понятий "антигенная детерминанта", "специфичность антигена". Типы антигенных детерминант белков. Структура и антигенная специфичность гаптенов. Общая структурная характеристика молекул иммуноглобулинов. Аминокислоты, входящие в состав белков. контрольная работа [115,8 K], добавлен 19.09.2009
Молекулярное строение и функции классов иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE. Изотипические, аллотипические и идиотипические различия аминокислотной последовательности молекул антител. Структура, эффекторные функции и клеточные рецепторы антител. реферат [201,3 K], добавлен 26.09.2009
Зависимость сил взаимодействия между молекулами от расстояния между ними. Взаимодействие агрегатных состояний вещества, характер движения молекул в газах, жидкостях и твердых телах. Закон трех взаимодействий (активной, пассивной и нейтрализующей сил). контрольная работа [29,1 K], добавлен 11.10.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Иммунологическая специфичность контрольная работа. Биология и естествознание.
Входная Контрольная Работа По Литературе 7
Реферат: Реабилитация и ее основные направления
Реферат: Принципы организации учётно-операционной работы в банке 2
Курсовая работа: Договор доверительного управления
Отчет По Практике 2022 Пример
Реферат: Н. С. Зайцева Е. А. Задорожная > В. А. Никитин > О. В. Этезова
Реферат На Тему Статус Государственного Служащего
Реферат: Применение звуковых волн
Реферат: Рекомендуемый перечень тем ивных работ по предмету «историЯ и культурА таймыра» для подготовки к зачету в экзаменационную сессию 2008-2009 уч. Года
Реферат: О лингвистическом изучении города
Курсовая работа по теме Эффективное управление движением персонала на предприятии
Контрольная Работа По Английскому 7 Класс Афанасьева
Математика 6 Мерзляк Контрольная Работа 9
Контрольная работа: Тактика осмотра места происшествия
Реферат: Планирование и организация заработной платы
Курсовая работа по теме Особенности и основные характеристики государственного устройства России
Доклад по теме Человек и лесная природа
План Написания Итогового Сочинения 11 Класс 2022
Forward 4 Итоговая Контрольная Работа
Характеристика Тайм Менеджмента Реферат
Ассоциативные микроорганизмы тлей - Биология и естествознание дипломная работа
Жемчуг: драгоценная тайна водной стихии - Биология и естествознание презентация
Факторы развития и последствия алкоголизма - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда презентация