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Das Geheimnis chemischer Bindungen: Wie erreichen Antigene und Antikörper eine präzise Bindung durch schwache Wechselwirkungen?
Die Wechselwirkung zwischen Antigen und Antikörper ist eine spezielle chemische Reaktion, ein Prozess, der durch die eingehende Wechselwirkung zwischen Antikörpern und Antigenen, die von B-Zellen in weißen Blutkörperchen produziert werden, verursacht.Dieser spezifische Bindungsprozess wird als Gerinnungsverfahren bezeichnet.Es ist die grundlegende Reaktion unseres Körpers, fremden Krankheitserregern und ihren Toxinen zu widerstehen.Im Blut binden Antigene an Antikörper mit hoher Affinität und Spezifität, bilden Antigen-Antikörper-Komplexe und werden anschließend zum zellulären System zur einfachen Entfernung oder Inaktivierung transportiert.
Diese Theorie wurde als "Goldberg-Theorie" bezeichnet, seit Richard J. Goldberg 1952 die Antigen-Antikörper-Reaktion an der Universität von Wisconsin zum ersten Mal korrekt beschrieben hat.
Es gibt viele Arten von Antikörpern und Antigenen, und jeder Antikörper kann nur an ein bestimmtes Antigen binden.Der Grund für diese Spezifität ist die spezifische chemische Struktur des Antikörpers.Die antigene Determinante oder das Epitop eines Antigens wird durch die Bindungsstelle des Antikörpers erkannt, die sich in der Variantenregion der Polypeptidkette befindet.Diese Variantenregionen selbst haben Hypermutationsregionen, eine Reihe einzigartiger Aminosäuresequenzen, und alle Arten von Antikörpern sind unterschiedlich.Die Bindung zwischen Antigen und Antikörpern wird hauptsächlich durch verschiedene schwache nichtkovalente Wechselwirkungen wie elektrostatische, Wasserstoffbrückenbindung, Van der Waals-Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen erreicht.
molekulare Basis der Immunität
Die von einem Individuum erzeugte Immunität, die einem Antigen ausgesetzt ist, wird im Gegensatz dazu als erworbene Immunität bezeichnet.Die erworbene Immunität beruht auf der Wechselwirkung zwischen einem Antigen und einer Gruppe von Proteinen, die als Antikörper bezeichnet werden und von B -Zellen im Blut produziert werden.Jeder Antikörper ist spezifisch für eine bestimmte Art von Antigen, sodass die Immunantwort der erworbenen Immunität auf der genauen Bindung zwischen dem Antigen und dem Antikörper beruht.
In der Antikörperstruktur besteht das Antigenbindungsfragment (FAB) aus dem Amino -Terminus der leichten und schweren Ketten des Immunglobulinpolypeptids.Die Variantendomäne dieser Region besteht aus Aminosäuresequenzen, die die Bindungsaffinität des Antikörpertyps an sein Antigen bestimmen.Die Bindungssequenzen von varianten Lichtketten (VL) und varianten schweren Ketten (VH) bilden drei Hypermutationsregionen (HV1, HV2, HV3), die die Hauptteile der Erkennung und Bindung von Antikörpern an Antigene sind.
Chemische Basis der Antigen-Antikörper-Wechselwirkung
Die Bindung von Antikörpern an Antigene hängt hauptsächlich von schwachen chemischen Wechselwirkungen ab, die im Wesentlichen nicht kovalent sind.Abhängig vom spezifischen Teil der Wechselwirkung umfassen die beteiligten Effekte elektrostatische, Wasserstoffbrückenbindung, Van der Waals -Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen.Die nichtkovalente Bindung zwischen Antikörpern und Antigenen kann auch durch Grenzflächenwassermoleküle unterstützt werden, und diese indirekten Bindungen fördern Kreuzreaktionen, d. H. Die Erkennung verschiedener, aber verwandter Antigene durch einen einzelnen Antikörper.
Eigenschaften und Affinität von Antikörpern
Die Wechselwirkung zwischen dem Antigen und dem Antikörper zeigt eine hohe Affinität, ähnlich der Bindung von Schloss und Schlüssel.Es gibt ein dynamisches Gleichgewicht in diesem Prozess, bei dem die Reaktion reversibel ist.Die Bewertung von Affinität und Affinität kann durch Dissoziationskonstanten erreicht werden.
Herausforderungen von Autoimmunerkrankungen
Unter normalen Umständen können Antikörper zwischen externen Molekülen und inneren Molekülen unterscheiden, die durch zelluläre Aktivitäten erzeugt werden, und schweigen von ihren eigenen Molekülen.In einigen Fällen erkennen Antikörper jedoch ihre eigenen Moleküle als Antigene, die unerwartete Immunantworten auslösen, was zu verschiedenen Arten von Autoimmunerkrankungen führt.Diese Krankheiten sind oft äußerst schädlich und sogar tödlich.
Anwendung der Antigen-Antikörper-Wechselwirkung
Antigen-Antikörper-Wechselwirkungen werden in Labortechniken für Hämokompatibilitätstests und Diagnose verschiedener pathogener Infektionen häufig eingesetzt.Die grundlegendste Anwendung ist die Bestimmung der ABO -Blutgruppe, die für die Bluttransfusion sehr wichtig ist.Zu den komplexeren Anwendungen gehören enzymgebundener Immunosorbent-Assay (ELISA), Immunospot-Technologie und Immunelektrophorese.
Mit diesen Methoden können Wissenschaftler die Krankheitsmechanismen weiter untersuchen und die Entwicklung von Impfstoffen und Behandlungen fördern.Können in potenziellen Anwendungen zukünftige Forschung die tieferen Geheimnisse zwischen Antigenen und Antikörpern untersuchen?
