第三章抗原2
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第三章 抗原
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学习要点
1、抗原的概念与特性 2、构成抗原的条件 3、抗原特异性与抗原决定 簇 4、半抗原-载体现象 5、抗原的交叉性 6、抗原的类型 7、与食品安全有关的抗原 物质
第一节 抗原的概念及特性
一、抗原的概念
现在概念： 凡能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫 应答，并能与其相应的免疫应答产物--抗体 或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反 应的物质，统称为抗原。
第五节 抗原的交叉性
不同抗原物质之间除了具有本身特异性的决定 簇以外，可能存在共同或相似的抗原决定簇。
如果两种不同的抗原之间存在相同的抗原决定簇,则
将带有相同抗原决定簇的抗原称为共同抗原或交叉抗原。
交叉反应 (crossreaction)
吸收反应：将某一特异性的抗血清与其共同抗原反
应，然后去除抗原抗体复合物，得到单一特异性的 抗血清，这种反应称为吸收反应。
如：胞内寄生菌或病毒
肿瘤细胞内的肿瘤抗原
四、根据免疫应答中是否需要T细胞辅助分类
TD-Ag和TI-Ag的比较
TD-Ag 抗原性质 产生Ig种类 TI-Ag
蛋白质类 IgG
LPS等多糖类 IgM
引起的 免疫反应
参与细胞 抗体免疫类型
可引起二次反应
需TH细胞参与
只能引起初次反应
不需TH细胞参与 体液免疫
二、抗原决定簇（antigenic determinant）
-----抗原特异性的分子基础
2、半抗原与载体概念的提出
3、抗原决定簇概念的提出
用所得抗体与已知半抗原进行体外实验
结果：
不同的半抗原只能与其相应的抗体结合
证明： 抗原与抗体的特异结合与抗原分子表面的 化学基团有关。
可以说： 半抗原是外加在抗原分子上的已知化学结 构的化学基团，在一定意义上与抗原分子 上的抗原决定簇是同义语。
4、抗原决定簇 （1）定义 指抗原分子上决定抗原特异性的特殊化学基团， 能与抗体特异性结合，又称表位（epitope）。
是被免疫细胞识别的靶结构，也是免疫效应具有特异 性的物质基础。其性质、数目和空间构型决定抗原的 特异性。
（2）抗原功能价（结合价，antigenic valence）
能与抗体结合的决定簇的总数
2、人工抗原 用化学合成法或基因重组法制备含有已知化 学结构的抗原，称为人工抗原。
3、自己抗原
4、异嗜性抗原
存在于不同种属生物之间的共同抗原
豚鼠
绵羊
在某些病原菌的表面具有同人类细胞表面相同的抗原。
溶血性链球菌 共同抗原 急性肾小球肾炎 肾小球基底膜
溶血性链球菌 心肌
共同抗原 风湿病
大肠杆菌O14型 共同抗原 溃疡性结肠炎 结肠粘膜
易接近性：抗原的特殊化学基团与相应淋巴细
胞表面受体相互接触的难易程度。
五、其它因素
（一）进入机体的剂量和途径
（二）宿主反应性
同种动物不同品系或不同个体对同种抗原产生的
免疫应答强度不完全相同。
（三）免疫佐剂（immunoadjuvant） 1. 定义：
是指先于抗原或与抗原混合或同时注入动物体内，能非 特异性增强机体对抗原特异性免疫应答，发挥辅助作用 的一类物质。
简称佐剂（adjuvant）
佐剂在人工免疫中应用广泛，除可增强弱抗原性 物质的抗原性外，还可通过加入佐剂减少抗原用 量和接种次数，增强抗原所激发的抗体应答，达 到产生大量特异性抗体的目的。
2. 佐剂的种类
不溶性铝盐类胶体佐剂
AL(OH)3
油水乳剂 弗氏佐剂（Freund’s adjuvant） 微生物及其代谢产物 LPS
（3）SAg的实际意义
其生物学意义尚不完全清楚。
SAg → T细胞亚群 细胞因子毒性效应。 SAg T细胞亚群 免疫抑制促进病毒 感染、增殖。
习 题 1、抗原的概念和特性？ 2、构成抗原的条件？ 3、什么的抗原的特异性？其决定因素是什么？ 4、什么是抗原决定簇？抗原决定簇的分类？ 5、什么是抗原结合价？ 6、什么是半抗原-载体现象？ 7、什么是共同抗原？什么是交叉反应？ 8、什么是类属抗原？什么是异嗜性抗原？ 9、抗原的类型？ 10、什么是TD和TI抗原？ 11、有哪些重要的微生物抗原？
一、异源性
抗原性质最基本的特点之一
凡是化学结构与宿主成分不同的外来物质，或 者胚胎期机体的淋巴细胞从未接触过的物质， 均属异源性物质。
1、异种物质
2、同种异体物质 • 血型抗原 • HLA
3、自身抗原
• 隐蔽的自身成分 • 改变的自身成分
性
分子构象：抗原分子中的一些特殊化学基团的
立体构象，是决定此分子是否能与相应淋巴细胞 表面受体结合，从而启动免疫应答的物质基础。
• 增强吞噬细胞的吞噬活性，并可以诱导T、B细胞增
殖。
第三节 抗原特异性与抗原决定簇
一、抗原的特异性
抗原进入机体只能激发特异的淋巴细胞分化 增殖，产生的抗体或致敏淋巴细胞只与相应
抗原进入机体只能激发特异的淋巴细胞分化增殖，产生的抗体或致敏淋巴细胞只与相应的抗原反应，这种性质称为抗原的特异性。
的抗原反应，这种性质称为抗原的特异性。 是抗原-抗体之间的互补性或专一性。
二、抗原的特性： 免疫原性 抗原的抗原性 反应原性
1、 免疫原性
immunog源自文库nicity
即抗原刺激机体免疫系统产生免疫应答的特性
相互作用
它涉及：抗原分子
免疫系统
所以：抗原的免疫原性
与抗原分子的化学性质有关，
也与机体的免疫应答特性相关。
2、反应原性
reactinogenicity
即抗原与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性 反应的特性，又称免疫反应性。
B细胞表位
抗原中被BCR 和抗体分子所识别的部位称为B细 胞表位（B cell epitope）。
• 抗原表面能够与抗体结合的最小单位
• B细胞表位是天然的，位于分子的表面或转折 处，具有构象依赖性 。为构象决定簇或顺序 决定簇，是抗原分子的三级结构。
• 抗原表位与抗体分子的抗原结合部位在形状上 互补才能保证抗原与抗体的紧密结合。
第六节 抗原的分类
一、根据抗原颗粒大小和溶解性分类 1、颗粒性抗原
细菌、支原体、红细胞等
2、可溶性抗原
蛋白质、多糖等
二、根据抗原性能分类
抗生素、农药等
三、根据抗原与APC的关系分类
1、外源性抗原
自细胞外，通过APC吞噬、捕获或与B细胞特异 性结合后，进入细胞内的抗原。
2、内源性抗原
在自身细胞内合成的新抗原。
细胞因子佐剂 IL、IFN 免疫刺激复合物 （ISCOM） 蜂胶（propolis）佐剂 脂质体 （liposome）
3、佐剂的作用原理
• 吸附作用： 吸附抗原，使抗原便于被吞噬细胞吞噬；
• 改变抗原的理化性质：
起到增强抗原的免疫原性的作用；
• 延长抗原在体内的滞留时间：
使抗原形成抗原储存库，使抗原缓慢释放；
4、寄生虫抗原
• 寄生虫抗原成分复杂，由多种物质组合而成。
• 寄生虫抗原不断变异
• 宿主长期带虫
二、食品中的功能因子与活性物质抗原
• 蛋白质性的 • 非蛋白质性的
三、食品中的抗生素、农药等抗原性物质
某些食物、花粉等物质可作为抗原或半抗原引起机 体的超敏反应。
食物中残留的抗生素、农药、激素、兽药也可作为 抗原或半抗原引起机体的超敏反应。
四、其它与医学相关的抗原性物质 1、保护性抗原 功能抗原
产肠毒素大肠杆菌 产类志贺毒素大肠杆菌
2、动物免疫血清
3、血型抗原
超抗原
• 1989年White提出超抗原的概念。 • 他发现某些细菌或病毒的产物可以使很高 比例的T细胞激活，他将这类抗原称为超 抗原。 • 一般的抗原只能激活外周血中0.0001~ 0.001%的T细胞，而超抗原可使2~25%的 T细胞激活。
只需极低浓度即可激活多克隆T细胞，产生 很强的免疫应答。 1-10ng/ml
（2）SAg的种类
外源性超抗原 主要为细菌的代谢产物。 如金黄色葡萄球菌肠毒素（SE）；毒素休 克综合症毒素1（TSST1）；A族链球菌M 蛋白致热外毒素A-C等。 内源性超抗原 如小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白 还发现有作用于TCRγδ+T细胞的超抗原， 如HSP；作用于B细胞的超抗原，如SPA和 HIV的gp120 。
抗原分子中的T、B细胞表位
天然抗原分子经酶解后易失活的是构象表位
第四节 半抗原—载体现象
小分子的半抗原不具有免疫原性，不能诱导 机体产生免疫应答，但当与大分子物质 （载体）连接后，就能诱导机体产生免疫 应答，并能与相应的抗体结合，这种现象 称为半抗原-载体现象，简称载体现象。
• 半抗原-载体概念的意义 它可解释为什么低分子量化合物与体内载 体蛋白质分子结合诱发超敏性反应产生的 药物过敏症。如苯胺类染料、镇静剂司眠 脲、退热剂阿司匹林、氨基比林以及多种 抗生素分解产物等是诱发药物过敏症的原 因。
细胞免疫 体液免疫
五、根据抗原的来源及与宿主的亲缘关系分类
1、天然抗原
指自然界存在的蛋白质、多糖和结合蛋白等。 分子量大、结构复杂 （1）异种抗原 来自异种动植物或微生物的抗原性物质。 异种动物血清、微生物等 （2）同种异型抗原 在同种动物不同个体间存在的各种组织成分的抗原 性差异。血型抗原、MHC等
超抗原
一般抗原 超抗原
单克隆/寡克隆
多克隆T 细胞应答 1:4 - 1:10
T 细胞应答
1:104 - 1:105
（1） SAg的作用特点：
具有强激活T细胞（CD4+T细胞）作用，可刺激T 细胞总数的5～20%； 不需APC处理，完整蛋白抗原分子直接与MHCII类分子和 TCR-V结合；
（3）分类
T细胞表位
• 蛋白质分子中被MHC分子递呈并被TCR识别的肽 段称为T细胞表位（T cell epitope ）。 • • • • • 能够与MHC结合并被TCR识别的肽段 与蛋白质分子构象无关 与肽段在蛋白质分子中的位置无关 主要决定于肽段的氨基酸序列 与宿主表达的MHC分子有关
Ep1 Ep2 Ep3
相互作用 它只涉及：抗原分子 抗体或淋巴细胞
所以，反应原性决定于抗原分子的化学性质。
• 同时具有免疫原性和反应原性的物质称为完全抗 原。 • 只具有反应原性，而单独使用不能刺激机体产生 免疫应答的物质（即不具有免疫原性），为不完 全抗原或半抗原。 •凝集原
•沉淀原
•过敏原
•耐受原
第二节 构成抗原的条件
第七节 与食品安全有关的抗原物质
一、微生物抗原
1、细菌抗原
伤寒杆菌
链球菌
痢疾杆菌
2、病毒抗原
流感病毒
狂犬病病毒
腺病毒
口蹄疫病毒
3. 毒素抗原
外毒素：G+ 活菌分泌到细胞外 蛋白质 如白喉杆菌、破伤风梭菌、肉毒梭菌等 内毒素：G结合在细胞壁上 LPS
如沙门氏菌、志贺氏菌等
• 外毒素(extoxin)：是某些细菌在生长代谢过程中 分泌到菌体外的毒性物质。外毒素的毒性极强。 对组织的细胞毒性作用有高度选择性。可引起各 自不同的特殊病变和临床表现。外毒素为蛋白质， 有很强的抗原性。 • 类毒素(toxoid)：外毒素经0.3％—0.4％甲醛溶液 处理后，丧失毒性作用而保留有抗原性，即成为 类毒素。 • 抗毒素(antitoxin)：由外毒素刺激机体产生的抗 体通常称为抗毒素。
第三章 抗原
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学习要点
1、抗原的概念与特性 2、构成抗原的条件 3、抗原特异性与抗原决定 簇 4、半抗原-载体现象 5、抗原的交叉性 6、抗原的类型 7、与食品安全有关的抗原 物质
第一节 抗原的概念及特性
一、抗原的概念
现在概念： 凡能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫 应答，并能与其相应的免疫应答产物--抗体 或致敏淋巴细胞在体内或体外发生特异性反 应的物质，统称为抗原。
第五节 抗原的交叉性
不同抗原物质之间除了具有本身特异性的决定 簇以外，可能存在共同或相似的抗原决定簇。
如果两种不同的抗原之间存在相同的抗原决定簇,则
将带有相同抗原决定簇的抗原称为共同抗原或交叉抗原。
交叉反应 (crossreaction)
吸收反应：将某一特异性的抗血清与其共同抗原反
应，然后去除抗原抗体复合物，得到单一特异性的 抗血清，这种反应称为吸收反应。
如：胞内寄生菌或病毒
肿瘤细胞内的肿瘤抗原
四、根据免疫应答中是否需要T细胞辅助分类
TD-Ag和TI-Ag的比较
TD-Ag 抗原性质 产生Ig种类 TI-Ag
蛋白质类 IgG
LPS等多糖类 IgM
引起的 免疫反应
参与细胞 抗体免疫类型
可引起二次反应
需TH细胞参与
只能引起初次反应
不需TH细胞参与 体液免疫
二、抗原决定簇（antigenic determinant）
-----抗原特异性的分子基础
2、半抗原与载体概念的提出
3、抗原决定簇概念的提出
用所得抗体与已知半抗原进行体外实验
结果：
不同的半抗原只能与其相应的抗体结合
证明： 抗原与抗体的特异结合与抗原分子表面的 化学基团有关。
可以说： 半抗原是外加在抗原分子上的已知化学结 构的化学基团，在一定意义上与抗原分子 上的抗原决定簇是同义语。
4、抗原决定簇 （1）定义 指抗原分子上决定抗原特异性的特殊化学基团， 能与抗体特异性结合，又称表位（epitope）。
是被免疫细胞识别的靶结构，也是免疫效应具有特异 性的物质基础。其性质、数目和空间构型决定抗原的 特异性。
（2）抗原功能价（结合价，antigenic valence）
能与抗体结合的决定簇的总数
2、人工抗原 用化学合成法或基因重组法制备含有已知化 学结构的抗原，称为人工抗原。
3、自己抗原
4、异嗜性抗原
存在于不同种属生物之间的共同抗原
豚鼠
绵羊
在某些病原菌的表面具有同人类细胞表面相同的抗原。
溶血性链球菌 共同抗原 急性肾小球肾炎 肾小球基底膜
溶血性链球菌 心肌
共同抗原 风湿病
大肠杆菌O14型 共同抗原 溃疡性结肠炎 结肠粘膜
易接近性：抗原的特殊化学基团与相应淋巴细
胞表面受体相互接触的难易程度。
五、其它因素
（一）进入机体的剂量和途径
（二）宿主反应性
同种动物不同品系或不同个体对同种抗原产生的
免疫应答强度不完全相同。
（三）免疫佐剂（immunoadjuvant） 1. 定义：
是指先于抗原或与抗原混合或同时注入动物体内，能非 特异性增强机体对抗原特异性免疫应答，发挥辅助作用 的一类物质。
简称佐剂（adjuvant）
佐剂在人工免疫中应用广泛，除可增强弱抗原性 物质的抗原性外，还可通过加入佐剂减少抗原用 量和接种次数，增强抗原所激发的抗体应答，达 到产生大量特异性抗体的目的。
2. 佐剂的种类
不溶性铝盐类胶体佐剂
AL(OH)3
油水乳剂 弗氏佐剂（Freund’s adjuvant） 微生物及其代谢产物 LPS
（3）SAg的实际意义
其生物学意义尚不完全清楚。
SAg → T细胞亚群 细胞因子毒性效应。 SAg T细胞亚群 免疫抑制促进病毒 感染、增殖。
习 题 1、抗原的概念和特性？ 2、构成抗原的条件？ 3、什么的抗原的特异性？其决定因素是什么？ 4、什么是抗原决定簇？抗原决定簇的分类？ 5、什么是抗原结合价？ 6、什么是半抗原-载体现象？ 7、什么是共同抗原？什么是交叉反应？ 8、什么是类属抗原？什么是异嗜性抗原？ 9、抗原的类型？ 10、什么是TD和TI抗原？ 11、有哪些重要的微生物抗原？
一、异源性
抗原性质最基本的特点之一
凡是化学结构与宿主成分不同的外来物质，或 者胚胎期机体的淋巴细胞从未接触过的物质， 均属异源性物质。
1、异种物质
2、同种异体物质 • 血型抗原 • HLA
3、自身抗原
• 隐蔽的自身成分 • 改变的自身成分
性
分子构象：抗原分子中的一些特殊化学基团的
立体构象，是决定此分子是否能与相应淋巴细胞 表面受体结合，从而启动免疫应答的物质基础。
• 增强吞噬细胞的吞噬活性，并可以诱导T、B细胞增
殖。
第三节 抗原特异性与抗原决定簇
一、抗原的特异性
抗原进入机体只能激发特异的淋巴细胞分化 增殖，产生的抗体或致敏淋巴细胞只与相应
抗原进入机体只能激发特异的淋巴细胞分化增殖，产生的抗体或致敏淋巴细胞只与相应的抗原反应，这种性质称为抗原的特异性。
的抗原反应，这种性质称为抗原的特异性。 是抗原-抗体之间的互补性或专一性。
二、抗原的特性： 免疫原性 抗原的抗原性 反应原性
1、 免疫原性
immunog源自文库nicity
即抗原刺激机体免疫系统产生免疫应答的特性
相互作用
它涉及：抗原分子
免疫系统
所以：抗原的免疫原性
与抗原分子的化学性质有关，
也与机体的免疫应答特性相关。
2、反应原性
reactinogenicity
即抗原与相应抗体或致敏淋巴细胞发生特异性 反应的特性，又称免疫反应性。
B细胞表位
抗原中被BCR 和抗体分子所识别的部位称为B细 胞表位（B cell epitope）。
• 抗原表面能够与抗体结合的最小单位
• B细胞表位是天然的，位于分子的表面或转折 处，具有构象依赖性 。为构象决定簇或顺序 决定簇，是抗原分子的三级结构。
• 抗原表位与抗体分子的抗原结合部位在形状上 互补才能保证抗原与抗体的紧密结合。
第六节 抗原的分类
一、根据抗原颗粒大小和溶解性分类 1、颗粒性抗原
细菌、支原体、红细胞等
2、可溶性抗原
蛋白质、多糖等
二、根据抗原性能分类
抗生素、农药等
三、根据抗原与APC的关系分类
1、外源性抗原
自细胞外，通过APC吞噬、捕获或与B细胞特异 性结合后，进入细胞内的抗原。
2、内源性抗原
在自身细胞内合成的新抗原。
细胞因子佐剂 IL、IFN 免疫刺激复合物 （ISCOM） 蜂胶（propolis）佐剂 脂质体 （liposome）
3、佐剂的作用原理
• 吸附作用： 吸附抗原，使抗原便于被吞噬细胞吞噬；
• 改变抗原的理化性质：
起到增强抗原的免疫原性的作用；
• 延长抗原在体内的滞留时间：
使抗原形成抗原储存库，使抗原缓慢释放；
4、寄生虫抗原
• 寄生虫抗原成分复杂，由多种物质组合而成。
• 寄生虫抗原不断变异
• 宿主长期带虫
二、食品中的功能因子与活性物质抗原
• 蛋白质性的 • 非蛋白质性的
三、食品中的抗生素、农药等抗原性物质
某些食物、花粉等物质可作为抗原或半抗原引起机 体的超敏反应。
食物中残留的抗生素、农药、激素、兽药也可作为 抗原或半抗原引起机体的超敏反应。
四、其它与医学相关的抗原性物质 1、保护性抗原 功能抗原
产肠毒素大肠杆菌 产类志贺毒素大肠杆菌
2、动物免疫血清
3、血型抗原
超抗原
• 1989年White提出超抗原的概念。 • 他发现某些细菌或病毒的产物可以使很高 比例的T细胞激活，他将这类抗原称为超 抗原。 • 一般的抗原只能激活外周血中0.0001~ 0.001%的T细胞，而超抗原可使2~25%的 T细胞激活。
只需极低浓度即可激活多克隆T细胞，产生 很强的免疫应答。 1-10ng/ml
（2）SAg的种类
外源性超抗原 主要为细菌的代谢产物。 如金黄色葡萄球菌肠毒素（SE）；毒素休 克综合症毒素1（TSST1）；A族链球菌M 蛋白致热外毒素A-C等。 内源性超抗原 如小鼠乳腺肿瘤病毒蛋白 还发现有作用于TCRγδ+T细胞的超抗原， 如HSP；作用于B细胞的超抗原，如SPA和 HIV的gp120 。
抗原分子中的T、B细胞表位
天然抗原分子经酶解后易失活的是构象表位
第四节 半抗原—载体现象
小分子的半抗原不具有免疫原性，不能诱导 机体产生免疫应答，但当与大分子物质 （载体）连接后，就能诱导机体产生免疫 应答，并能与相应的抗体结合，这种现象 称为半抗原-载体现象，简称载体现象。
• 半抗原-载体概念的意义 它可解释为什么低分子量化合物与体内载 体蛋白质分子结合诱发超敏性反应产生的 药物过敏症。如苯胺类染料、镇静剂司眠 脲、退热剂阿司匹林、氨基比林以及多种 抗生素分解产物等是诱发药物过敏症的原 因。
细胞免疫 体液免疫
五、根据抗原的来源及与宿主的亲缘关系分类
1、天然抗原
指自然界存在的蛋白质、多糖和结合蛋白等。 分子量大、结构复杂 （1）异种抗原 来自异种动植物或微生物的抗原性物质。 异种动物血清、微生物等 （2）同种异型抗原 在同种动物不同个体间存在的各种组织成分的抗原 性差异。血型抗原、MHC等
超抗原
一般抗原 超抗原
单克隆/寡克隆
多克隆T 细胞应答 1:4 - 1:10
T 细胞应答
1:104 - 1:105
（1） SAg的作用特点：
具有强激活T细胞（CD4+T细胞）作用，可刺激T 细胞总数的5～20%； 不需APC处理，完整蛋白抗原分子直接与MHCII类分子和 TCR-V结合；
（3）分类
T细胞表位
• 蛋白质分子中被MHC分子递呈并被TCR识别的肽 段称为T细胞表位（T cell epitope ）。 • • • • • 能够与MHC结合并被TCR识别的肽段 与蛋白质分子构象无关 与肽段在蛋白质分子中的位置无关 主要决定于肽段的氨基酸序列 与宿主表达的MHC分子有关
Ep1 Ep2 Ep3
相互作用 它只涉及：抗原分子 抗体或淋巴细胞
所以，反应原性决定于抗原分子的化学性质。
• 同时具有免疫原性和反应原性的物质称为完全抗 原。 • 只具有反应原性，而单独使用不能刺激机体产生 免疫应答的物质（即不具有免疫原性），为不完 全抗原或半抗原。 •凝集原
•沉淀原
•过敏原
•耐受原
第二节 构成抗原的条件
第七节 与食品安全有关的抗原物质
一、微生物抗原
1、细菌抗原
伤寒杆菌
链球菌
痢疾杆菌
2、病毒抗原
流感病毒
狂犬病病毒
腺病毒
口蹄疫病毒
3. 毒素抗原
外毒素：G+ 活菌分泌到细胞外 蛋白质 如白喉杆菌、破伤风梭菌、肉毒梭菌等 内毒素：G结合在细胞壁上 LPS
如沙门氏菌、志贺氏菌等
• 外毒素(extoxin)：是某些细菌在生长代谢过程中 分泌到菌体外的毒性物质。外毒素的毒性极强。 对组织的细胞毒性作用有高度选择性。可引起各 自不同的特殊病变和临床表现。外毒素为蛋白质， 有很强的抗原性。 • 类毒素(toxoid)：外毒素经0.3％—0.4％甲醛溶液 处理后，丧失毒性作用而保留有抗原性，即成为 类毒素。 • 抗毒素(antitoxin)：由外毒素刺激机体产生的抗 体通常称为抗毒素。