酶的免疫化学测定课件.ppt
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- 免疫化学 测定 课件
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1、中国医学科学院中国协和医中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院鄢盛恺科大学北京协和医院鄢盛恺 主要内容 六、六、同工酶和亚型的测定同工酶和亚型的测定 一、酶的一般特征一、酶的一般特征 二、血清酶二、血清酶 三、酶促反应动力学三、酶促反应动力学 四、酶活性浓度测定技术四、酶活性浓度测定技术 五、五、酶的免疫化学测定酶的免疫化学测定 七、工具酶及其临床应用七、工具酶及其临床应用 八、临床常用血清酶及其同工酶八、临床常用血清酶及其同工酶二、血清酶的去路二、血清酶的去路 血清酶的半寿期血清酶的半寿期 (T1/2)(T1/2)定义:定义:酶失活至原来一半时所需时间。酶失活至原来一半时所需时间。半寿期
2、半寿期代表酶从血中清除的快慢。半寿期长的酶,代表酶从血中清除的快慢。半寿期长的酶,在血清中持续时间长。在血清中持续时间长。血清酶的失活和排泄血清酶的失活和排泄 酶的清除酶的清除主要是在血管内失活或分解。主要是在血管内失活或分解。血清酶血清酶经蛋白酶水解产物(多肽或氨基酸)经蛋白酶水解产物(多肽或氨基酸)可经小肠粘膜排至肠腔,再彻底分解成氨基可经小肠粘膜排至肠腔,再彻底分解成氨基酸后被重吸收,其中大部分可被组织利用,不能酸后被重吸收,其中大部分可被组织利用,不能利用的氨基酸则随尿排出体外。利用的氨基酸则随尿排出体外。返回节返回节 三、血清酶的生理变异三、血清酶的生理变异 1.1.性别性别 少数酶
3、如少数酶如CKCK、ALPALP及及GGTGGT等有性别差异,与血清酶的等有性别差异,与血清酶的 来源组织有关。来源组织有关。2.2.年龄年龄 血清酶的活性随年龄而变化,血清酶的活性随年龄而变化,ALPALP和和GGTGGT到老年时可有到老年时可有 轻度升高。年龄差异也见于同工酶。轻度升高。年龄差异也见于同工酶。3.3.进食进食 过量饮酒可使血清过量饮酒可使血清GGTGGT明显升高。明显升高。4.4.运动运动 多种血清酶活性升高,如多种血清酶活性升高,如CKCK、LDLD、ASTAST、ALDALD和和ALT ALT 等,其升高的幅度与运动量、持续时间、运动频率及等,其升高的幅度与运动量、持续
4、时间、运动频率及 骨骼肌所含的酶量有关。骨骼肌所含的酶量有关。5.5.妊娠妊娠 胎盘组织可分泌一些酶进入母体血液,如耐热胎盘组织可分泌一些酶进入母体血液,如耐热ALPALP、LDLD、LAPLAP和和ALTALT(少数)等,引起血清中这些酶活性升(少数)等,引起血清中这些酶活性升 高。高。6.6.其他其他 一些酶活性与体重、身高的增长、体位改变、昼夜变一些酶活性与体重、身高的增长、体位改变、昼夜变 化及家庭因素有关。化及家庭因素有关。返回节返回节 酶合成异常酶合成异常u合成减少合成减少u合成增多合成增多 酶释放增加酶释放增加:大多数血清酶增高的主要原因大多数血清酶增高的主要原因u细胞内外酶浓度
5、差异细胞内外酶浓度差异u酶蛋白分子量的大小酶蛋白分子量的大小u酶的组织分布酶的组织分布u酶在细胞内定位和存在形式酶在细胞内定位和存在形式 酶的清除异常酶的清除异常 不同疾病和不同的酶从血中清除时间和机制不同。不同疾病和不同的酶从血中清除时间和机制不同。如如AMYAMY和和ALPALP经肾脏或胆道排出异常而致血清酶升高。经肾脏或胆道排出异常而致血清酶升高。返回节返回节 第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学 返回章返回章 Michaelis Michaelis 和和MentenMenten提出的酶作用的中间产物学说提出的酶作用的中间产物学说:maxSKmSVV一、米曼氏方程一、米曼氏方程 E
6、+SK1K2K3 返回节返回节 19131913年提出了著名的酶促反应速度与底物浓度关系的年提出了著名的酶促反应速度与底物浓度关系的 方程式,即米方程式,即米-曼氏方程曼氏方程(Michaelis-Menten(Michaelis-Menten equation):equation):E+PES二、二、KmKm与与Vmax Vmax KmKm值:值:等于酶促反应的初速率为最大速率等于酶促反应的初速率为最大速率VmaxVmax一半一半 时的底物浓度,即时的底物浓度,即V VVmaxVmax时,则时,则KmKmSS。KmKm 在临床上的应用:在临床上的应用:反映酶与底物的亲合力,且与亲合力成反比。
7、反映酶与底物的亲合力,且与亲合力成反比。用来计算不同底物浓度时酶促反应速度相当于最用来计算不同底物浓度时酶促反应速度相当于最 大反应速度的百分率。大反应速度的百分率。根据根据KmKm值选择酶的最适底物。值选择酶的最适底物。确定工具酶用量。确定工具酶用量。确定代谢酶系中的限速反应和作为鉴别酶的依确定代谢酶系中的限速反应和作为鉴别酶的依 据。据。VmaxVmax:酶完全被底物饱和时的反应速度,代表了在一酶完全被底物饱和时的反应速度,代表了在一 定酶量下的最大反应速率定酶量下的最大反应速率。返回节返回节 三、酶促反应进程曲线三、酶促反应进程曲线 如将酶反应过程中测得的产物如将酶反应过程中测得的产物P
8、P或底物或底物SS变化量对时间作图,可得酶促反变化量对时间作图,可得酶促反应时间进程曲线。图中产物应时间进程曲线。图中产物PP或底物或底物SS变化曲线的斜率就代表酶促反应的速率。变化曲线的斜率就代表酶促反应的速率。延滞期延滞期线性反应期线性反应期底物耗尽期底物耗尽期必须根据线性反应期必须根据线性反应期的反应速率才能准确计算的反应速率才能准确计算出酶活性浓度。出酶活性浓度。返回节返回节 四、影响酶促反应的因素四、影响酶促反应的因素 底物浓度对酶促反应的影响底物浓度对酶促反应的影响(1 1)当)当SKmSKmSKm时时,反应速率,反应速率与底物浓度与底物浓度SS无关,无关,V VVmaxVmaxK
9、 EK E 称为称为零级反应零级反应,反应速率反应速率与酶浓度与酶浓度EE成正比成正比。酶学测。酶学测定时一般底物浓度可选择为定时一般底物浓度可选择为KmKm的的10102020倍。倍。返回节返回节 常见酶温度转化系数常见酶温度转化系数 252530303737CKCK0.640.641.001.001.561.56LDLD0.750.751.001.001.441.44ALTALT0.760.761.001.001.381.38ASTAST0.730.731.001.001.521.52ALPALP0.780.781.001.001.301.30GGTGGT0.730.731.001.001
10、.311.31CHECHE0.810.811.001.001.261.26HBDHHBDH0.850.851.001.001.101.10 酶活性浓度测定就是要使酶促反应的初速度酶活性浓度测定就是要使酶促反应的初速度(v v)达到最大速度)达到最大速度VmaxVmax,即在过量底物存在下的,即在过量底物存在下的零级反应期的速度,此时反应速度与酶浓度零级反应期的速度,此时反应速度与酶浓度EE之之间存在线性关系。间存在线性关系。第四节第四节 酶活性浓度测定技术酶活性浓度测定技术 返回章返回章 1.1.按反应时间分类按反应时间分类:定时法定时法 连续监测法连续监测法2.2.按检测方法分类按检测方法分
11、类:量气法、分光光度法、荧光法量气法、分光光度法、荧光法 其它方法(其它方法(放射性核素法、离子选择电极法,旋光法、放射性核素法、离子选择电极法,旋光法、极谱法、极谱法、HPLCHPLC或生物发光法等)。或生物发光法等)。一、酶活性浓度测定方法一、酶活性浓度测定方法 返回节返回节 测定项目测定项目方法原理方法原理测定手段测定手段胆碱酯酶胆碱酯酶氯化乙酰胆碱做底物产生乙酸根氯化乙酰胆碱做底物产生乙酸根电位滴定法电位滴定法脂肪酶脂肪酶三油酸甘油酯悬乳液做底物,生成油酸甘油一三油酸甘油酯悬乳液做底物,生成油酸甘油一酯,浊度下降酯,浊度下降浊度法浊度法淀粉酶淀粉酶淀粉做底物,一定时间后,剩余的淀粉不足
12、以淀粉做底物,一定时间后,剩余的淀粉不足以使碘呈兰色使碘呈兰色时间滴定法时间滴定法丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶赖氏法赖氏法比色法比色法丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶IFCCIFCC推荐法推荐法分光光度法分光光度法丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶固定化谷氨酸氧化酶膜生成过氧化氢,利用过固定化谷氨酸氧化酶膜生成过氧化氢,利用过氧化氢电极氧化氢电极生物传感器生物传感器N-N-乙酰乙酰-氨基葡萄糖苷酶氨基葡萄糖苷酶4-4-甲基伞形酮甲基伞形酮N-N-乙酰乙酰-D-D-氨基葡萄糖苷做底物氨基葡萄糖苷做底物荧光荧光葡萄糖葡萄糖6 6磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶NADPHNADPH在在365nm365nm激发
13、下产生荧光激发下产生荧光荧光荧光 返回节返回节 定时法(固定时间法)定时法(固定时间法)测定酶与底物作用反应一定时间后底物或产物变化测定酶与底物作用反应一定时间后底物或产物变化的总量,计算酶促反应平均速度。的总量,计算酶促反应平均速度。优点:比较简单,最后测定时因酶促反应已被终止,优点:比较简单,最后测定时因酶促反应已被终止,故所用仪器无需恒温装置,显色剂的选择也可不考虑故所用仪器无需恒温装置,显色剂的选择也可不考虑对酶活性的影响。对酶活性的影响。缺点:无法知道在整个酶促反应进程中是否都处于线缺点:无法知道在整个酶促反应进程中是否都处于线性期。性期。利用该法测定酶活性浓度,必须保证酶和底物在所
14、利用该法测定酶活性浓度,必须保证酶和底物在所选定的温度下作用时间要非常精确,否则会引起较大误选定的温度下作用时间要非常精确,否则会引起较大误差。差。返回节返回节 连续监测法连续监测法 又称速率法或动力学法,指在酶促反应过又称速率法或动力学法,指在酶促反应过程中用仪器监测某一反应产物或底物的浓度随时程中用仪器监测某一反应产物或底物的浓度随时间间 的变化量,求出酶反应初速度,间接计算酶活的变化量,求出酶反应初速度,间接计算酶活 性浓度的方法。性浓度的方法。优点:优点:无须终止酶促反应,不需添加其它成色试剂,无须终止酶促反应,不需添加其它成色试剂,就反应物变化的多点测定结果连接成线,观察就反应物变化
15、的多点测定结果连接成线,观察 到整个反应过程,选择线性反应期来计算酶活到整个反应过程,选择线性反应期来计算酶活 性,结果准确可靠。性,结果准确可靠。要求检测仪器具有恒温装置及自动检测功要求检测仪器具有恒温装置及自动检测功能,自动生化分析仪都能达到这些要求。能,自动生化分析仪都能达到这些要求。返回节返回节 连续监测法的种类连续监测法的种类 直接法直接法 是指待测酶酶促反应的底物或产物有特征性的理化性质,是指待测酶酶促反应的底物或产物有特征性的理化性质,然后通过特殊的仪器直接检测。然后通过特殊的仪器直接检测。u 基于基于NADHNADH或或NADPHNADPH的反应原理的反应原理 :LDLD、-H
16、BD-HBD等等u 基于人工合成色素原底物基于人工合成色素原底物 :ALP ALP、GGTGGT、AMSAMS等等 u 基于氧的消耗基于氧的消耗 :各种氧化酶:各种氧化酶 间接法间接法 是指酶促反应底物和产物之间没有特征性的理化性质,是指酶促反应底物和产物之间没有特征性的理化性质,需通过另一个化学反应或生化反应,将底物或产物转化为有需通过另一个化学反应或生化反应,将底物或产物转化为有明显特征理化性质的另一个化合物。用直接法来测定的酶类明显特征理化性质的另一个化合物。用直接法来测定的酶类非常有限,很多情况下不得不使用间接法。非常有限,很多情况下不得不使用间接法。l化学法:化学法:如如ChEChE
17、的丁酰硫代胆碱测定法。的丁酰硫代胆碱测定法。l酶偶联法酶偶联法 返回节返回节 Ex Ex 为待测酶,为待测酶,A A为底物,为底物,B B为中间产物。为中间产物。A A、B B二物质的变二物质的变化无法直接监测,此时可外加第二个酶化无法直接监测,此时可外加第二个酶Ei(Ei(为指示酶为指示酶),其,其底物为底物为B B,反应产物为,反应产物为P P可直接测定。可直接测定。PBAEiEx二、酶偶联法二、酶偶联法 返回节返回节 酶偶联反应酶偶联反应 最简单的模式为:最简单的模式为:辅助反应辅助反应 如果一些酶促反应找不到合适的指示酶与如果一些酶促反应找不到合适的指示酶与其直接偶联,此时还可在始发反
18、应和指示反应之间加其直接偶联,此时还可在始发反应和指示反应之间加入另一种酶,将二者连在一起,此反应称为辅助反应。入另一种酶,将二者连在一起,此反应称为辅助反应。模式为:模式为:PCBAEiEaEx 返回节返回节 其中,其中,B B、C C均为中间产物,均为中间产物,EaEa、EiEi都为工具酶。都为工具酶。最后最后一个酶称指示酶一个酶称指示酶EiEi,其他外加的酶都为辅助酶(,其他外加的酶都为辅助酶(EaEa)。)。酶偶联反应原理酶偶联反应原理 (1)(1)当用酶偶联法测定时,在偶联反应中存在几个当用酶偶联法测定时,在偶联反应中存在几个时期:时期:预孵育期、延滞期、恒态期、非恒态期预孵育期、延
19、滞期、恒态期、非恒态期。(2)(2)延滞期是酶偶联反应与一般酶反应的一个重要延滞期是酶偶联反应与一般酶反应的一个重要区别。从酶反应开始至稳态期间,指示酶反应较慢区别。从酶反应开始至稳态期间,指示酶反应较慢且不稳定,称为延滞期。在这期间指示酶反应速度且不稳定,称为延滞期。在这期间指示酶反应速度不能代表测定酶量多少。不能代表测定酶量多少。(3)(3)设计和选择酶偶联测定方法时,延滞期越短越设计和选择酶偶联测定方法时,延滞期越短越好,测定时间要避开此期。好,测定时间要避开此期。返回节返回节 酶偶联法测定酶偶联法测定ALTALT的吸光度变化图的吸光度变化图 返回节返回节 对酶偶联反应的要求对酶偶联反应
20、的要求 指示酶反应必须是一级反应指示酶反应必须是一级反应 酶反应速度与指示酶底物浓度相关。工具酶催化的最酶反应速度与指示酶底物浓度相关。工具酶催化的最大反应速度必须远远大于测定酶,其所催化的反应必须在大反应速度必须远远大于测定酶,其所催化的反应必须在中间产物浓度很低的条件下进行,并且将此很快转变为最中间产物浓度很低的条件下进行,并且将此很快转变为最终产物,反应体系中不应有中间产物堆积,否则导致误差。终产物,反应体系中不应有中间产物堆积,否则导致误差。工具酶工具酶 作为试剂用于测定化合物浓度或酶活性的酶称为工具作为试剂用于测定化合物浓度或酶活性的酶称为工具酶。酶。返回节返回节 根据根据Vx/(K
21、m)xVx/(Km)x:Vi/(Km)iVi/(Km)i的比值来选择指示酶的用量的比值来选择指示酶的用量ViVi,式中式中VxVx为测定酶的测定上限。为测定酶的测定上限。比值为比值为1:101:10、1:1001:100、1:10001:1000时,时,误差误差2828、4 4、0.70.7。实例:实例:在肌酸激酶测定法中,在肌酸激酶测定法中,CKCK的的KmKm为为2.4mmol/L2.4mmol/L,指示酶,指示酶G-G-6-PD6-PD的的KmKm为为0.27mmol/L0.27mmol/L,如将,如将CKCK测定上限定为测定上限定为450U/L450U/L(实际(实际测定时标本稀释测定
22、时标本稀释6060倍,实际为倍,实际为7.5U/L7.5U/L),如希望上述比例为),如希望上述比例为1:1001:100。代入上式:。代入上式:Vx/(Km)xVx/(Km)x:Vi/(Km)I=1:100Vi/(Km)I=1:100 Vi Vi3.13.110103 3minmin1 10.27mmol0.27mmol100100 8.378.3710102 2mmolmmolminmin1 1 L L 1 1 83.7U/L83.7U/L 如反应体系为如反应体系为1ml1ml,只需,只需0.0837U0.0837U的的G-6-PD G-6-PD 即可。即可。返回节返回节 根据米氏方程式来
23、计算,在酶偶联反应中,指示酶催化速度根据米氏方程式来计算,在酶偶联反应中,指示酶催化速度(Vi)(Vi)的的米氏方程式为:米氏方程式为:111001.00165.01min025.0LmmolLmmolVimmol)(1(PKmViViiiKmPPViVi)(返回节返回节 以天冬氨酸氨基转移酶(以天冬氨酸氨基转移酶(ASTAST)为例希望中间产物)为例希望中间产物P P浓度很低,定为浓度很低,定为0.001mmol/L0.001mmol/L,指示酶苹果酸脱氢酶,指示酶苹果酸脱氢酶KmKm为为0.0165mmol/L0.0165mmol/L,如设定,如设定ASTAST上限为上限为300U/L30
24、0U/L(标本为(标本为1:121:12稀释,实测上限为稀释,实测上限为25U/L25U/L)。代入上式:)。代入上式:ViVi0.0014mmol min0.0014mmol min1 11.4U1.4U得得1.4U1.4U,如反应体系为,如反应体系为3ml3ml,则试剂中苹果酸脱氢酶用量为,则试剂中苹果酸脱氢酶用量为466U/L,466U/L,目前试目前试剂中用量为剂中用量为600U/L600U/L。从以上计算来看,试剂中用量是足够的。从以上计算来看,试剂中用量是足够的。方法条件的选择方法条件的选择 尽可能采用连续监测法;减少步骤尽可能采用连续监测法;减少步骤,化学试剂有一定纯度化学试剂有
25、一定纯度,双蒸水双蒸水,使用双试剂。使用双试剂。测定参数的设置测定参数的设置 方法类型、波长、样品量与试剂量、方法类型、波长、样品量与试剂量、稀释水量、试剂吸光度上下限、空白速率、反应孵育时稀释水量、试剂吸光度上下限、空白速率、反应孵育时 间、延迟间、延迟,监测时间、底物耗尽限额、线性范围及计算监测时间、底物耗尽限额、线性范围及计算 因子因子F F值。值。标本的采集、运输与保存标本的采集、运输与保存 影响因素:溶血、抗凝剂、温度等。影响因素:溶血、抗凝剂、温度等。干扰因素的控制干扰因素的控制 反应干扰。污染。底物自行发生反反应干扰。污染。底物自行发生反 应。应。三、血清酶活性浓度测定条件的选择
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