Из-за очень большой скорости прямой реакции и значительных технических трудностей одновременной оценки скоростей прямой и обратной реакций (уравнение 1) на практике измеряют не величины k1 и k2 — константы скоростей прямой и обратной реакций, а константу равновесия, или константу сродства Ка, т. е. отношение констант скоростей прямой и обратной реакций: Ka=k1/k2.

Наиболее эффективный способ оценки скорости реакции, потребовавший использования уникального оборудования, был предложен и апробирован в Институте им. Макса Планка (ФРГ). Этот метод основан на оценке скорости изменения равновесия в системе гаптен-антитело при дискретном увеличении температуры за крайне короткие промежутки времени.

Сконструированная аппаратура на основе гигантского конденсатора (10 000 эрстед) при его разряде за 0,1 мкс позволяла повысить температуру смеси гаптен-антитело на 10°С. За это время успевало установиться равновесие, что свидетельствует об очень высокой скорости реакции, реальное измерение которой сложно с технической точки зрения.

Одна из наиболее изученных в кинетическом отношении систем — это система с антителами против динитрофенильной группы. Многочисленные измерения с использованием очищенных антител или миеломного мышиного иммуноглобулина 315 с динитрофенильной активностью дали величину прямой реакции порядка 107—108М-1с-1, а обратной — от 1 до 50 с-1. Рассчитанная на основе этих данных Ка, оказалась порядка 105—106М-1.

Величина k2 отражает время нахождения гаптена в полости активного центра (обычно оценивают период полужизни гаптена в активном центре). Если принять величину к2 равной 1 с-1 (что соответствует реальным значениям), то период полужизни составит 0,69 с. Для прямой реакции при величине л1 = 2X109 М-1 с-1 время полужизни гаптена в активном центре составит около 30 с. Столь большие различия периодов полужизни гаптена в активном центре при прямой и обратной реакциях хорошо согласуются с фактами, указывающими на значительную трудность удаления гаптена из активного центра, например, с помощью диализа.

На основе сведений, полученных при оценке константы равновесия при нескольких значениях температуры, можно вычислить основные термодинамические параметры реакции гаптен-антитело.

Константа равновесия связана со стандартной свободной энергией уравнением F° =—RTlnK, где R — газовая постоянная, Т—абсолютная температура. На основании этого уравнения были найдены значения F° для единичной связи гаптен-антитело в самых различных системах. Как показано ниже, величины F° для различающихся по своему строению гаптенов и соответствующих антител незначительно отличаются друг от друга (были использованы антитела кролика против динитрофенильной группы). Они не превышают —37,8 Дж/моль и весьма невелики по сравнению с величинами F° при образовании, например, двух кислород-водородных связен в молекуле воды (—229,53 кДж/моль).

С учетом сказанного оценим основные термодинамические параметры реакции гаптен-антитело. При относительно небольших значениях F° изменения энтальпии весьма велики. Например, для реакции антидинитрофенильных антител с динитрофенильным гаптеном они составляют —73,5 кДж/моль и мало объяснимы. Следует еще учесть, что величина Н°, рассчитанная на основании уравнения Вант-Гоффа, в два раза ниже (менее отрицательна), чем при оценке теплоты реакции методами прямой калориметрии, т. е. определением количества выделенного при реакции тепла.

Вероятная причина этого — неоднородность антител, эффект которой может быть неодинаков при разных температурах. В самом деле, величины АН°, полученные расчетным путем и на основании прямой калориметрии, практически совпадают в случае изучения реакции между гаптеном и моноклональным иммуноглобулином. Для иммуноглобулинов, продуцируемых мышиными плазмацитомами МОРС 315 и 460, связывающих ди- и тринитрофенильную группы, значения Н° составляют от —84 до —50,4 кДж/моль. Отрицательное значение Н° означает, что реакция протекает с выделением тепла.

- Читать далее "Взаимодействия гаптен-антитело. Биосинтез иммуноглобулинов"