酶组织化学课件.ppt
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1、酶组织化学酶组织化学掌握内容掌握内容 酶组织化学的基本原理酶组织化学的基本原理 光镜酶组织化学的光镜酶组织化学的基本方法基本方法 几种重要的酶组织化学方法几种重要的酶组织化学方法概概 述述 酶的组织化学酶的组织化学 利用细胞内的酶具有利用细胞内的酶具有催化催化底物的特底物的特性,并通过性,并通过显色反应显色反应在切片或涂片上显示在切片或涂片上显示组织或细胞中内源性组织或细胞中内源性酶的活性酶的活性及其定位的及其定位的方法方法 特点:特点:在原位检测在原位检测 检测酶的活性而不是酶分子本检测酶的活性而不是酶分子本身身酶组织化学发展历史酶组织化学发展历史l 19391939年以前年以前:主要研究细
2、胞内的:主要研究细胞内的氧化还氧化还原反应原反应,未出现酶组织化学方法,未出现酶组织化学方法 (如(如KlebsKlebs和和Stuve Stuve 指出指出愈创木酯酊愈创木酯酊同同脓作用能产生蓝色脓作用能产生蓝色过氧化物酶)过氧化物酶)19391939年:酶组织化学真正开始年:酶组织化学真正开始 高松英雄和高松英雄和GomoriGomori碱性磷酸酶碱性磷酸酶(硫(硫化钴反应、银反应)化钴反应、银反应)同年,同年,酸性磷酸酶酸性磷酸酶组织化学方法也发表组织化学方法也发表酶组织化学发展历史酶组织化学发展历史l1940-19501940-1950年年:酶组织化学发展的黄金时期:酶组织化学发展的黄
3、金时期 创立了金属盐法、偶联偶氮色素法创立了金属盐法、偶联偶氮色素法l5050年代后年代后:电镜酶组织化学:电镜酶组织化学 将超薄切片法和电镜技术应用到酶组织化将超薄切片法和电镜技术应用到酶组织化学上,获得了酶的更精确的定位学上,获得了酶的更精确的定位l6060年代后期年代后期:免疫组织化学:免疫组织化学 利用抗原抗体特异性反应来定位酶蛋白利用抗原抗体特异性反应来定位酶蛋白 电镜免疫组化电镜免疫组化酶的种类酶的种类 1.1.氧化还原酶氧化还原酶 2.2.转移酶转移酶 3.3.水解酶水解酶 4.4.裂合酶(裂解酶)裂合酶(裂解酶)5.5.异构酶异构酶 6.6.合成酶(连接酶)合成酶(连接酶)目前
4、,能用酶组织化学方法显示出来,目前,能用酶组织化学方法显示出来,并可进行定性、定位和定量的酶较少,仅并可进行定性、定位和定量的酶较少,仅200200余种,余种,因此潜力巨大。因此潜力巨大。(一)酶的特性(一)酶的特性l 水溶性,易扩散,难溶或不溶于有机溶剂水溶性,易扩散,难溶或不溶于有机溶剂l 有机溶剂不同程度降低酶的活性有机溶剂不同程度降低酶的活性l 易受温度影响,对热耐受性弱易受温度影响,对热耐受性弱l 对干燥耐受性强对干燥耐受性强酶组织化学反应的基本知识酶组织化学反应的基本知识(二)酶的定位(二)酶的定位 酶在细胞内或超微结构中存在的特定部位酶在细胞内或超微结构中存在的特定部位 如:如:
5、5-5-核苷酸酶核苷酸酶浆膜浆膜 ATPaseATPase肌球蛋白肌球蛋白 细胞膜细胞膜 线粒体线粒体(三)酶组化的基本条件(三)酶组化的基本条件 同时保存结构和酶的活性同时保存结构和酶的活性 保存酶的定位,防止酶的扩散或移位保存酶的定位,防止酶的扩散或移位 保证反应产物的特异性保证反应产物的特异性*影响酶活性的因素:影响酶活性的因素:温度温度 PHPH值值 抑制剂抑制剂 激活剂激活剂基本原理基本原理 细胞内的酶催化分解合适的底物,细胞内的酶催化分解合适的底物,生成生成中间产物中间产物(即初级反应产物),然后(即初级反应产物),然后其中之一再与其中之一再与辅助物辅助物(或捕捉剂)反应,(或捕捉
6、剂)反应,生成生成有色不溶性有色不溶性的的终反应产物终反应产物,该反应产,该反应产物沉积在原位,以显示酶的存在物沉积在原位,以显示酶的存在(四)原理及一般原则(四)原理及一般原则 第一反应:第一反应:酶促反应酶促反应 底物底物 初级反应产物(初级反应产物(PRPPRP)不可见不可见 第二反应:第二反应:捕捉反应捕捉反应 PRP+PRP+捕捉剂捕捉剂 终反应产物(终反应产物(FRPFRP)酶酶*PRP PRP弥散:弥散:1.1.底物在酶催化下反应的速度底物在酶催化下反应的速度 2.PRP2.PRP在缓冲液中的弥散系数在缓冲液中的弥散系数 3.PRP3.PRP与辅助物反应的速度与辅助物反应的速度
7、应选择合适的底物和辅助物应选择合适的底物和辅助物,减少弥散减少弥散一般原则一般原则l 对组织处理对组织处理,制片过程制片过程不能影响不能影响酶活性及酶活性及分布分布l 所选底物和辅助物必须所选底物和辅助物必须迅速、同步迅速、同步穿透入穿透入组织和细胞中组织和细胞中l 所选所选底物底物最好只能被最好只能被一种酶催化分解一种酶催化分解 l (一个底物可能同时发生几种酶反应,一个底物可能同时发生几种酶反应,为获得特异酶反应,必须使用酶抑制剂或为获得特异酶反应,必须使用酶抑制剂或酶激活剂进行鉴别。酶激活剂进行鉴别。)一般原则一般原则4.4.所选所选辅助物辅助物不影响细胞内酶的活性不影响细胞内酶的活性,
8、不不影响其他反应试剂的穿透性影响其他反应试剂的穿透性5.PRP5.PRP必须迅速与辅助物反应必须迅速与辅助物反应,FRPFRP为水不溶为水不溶性的有色稳定产物性的有色稳定产物6.6.所有参与反应的试剂均所有参与反应的试剂均不能与其他成分不能与其他成分吸附吸附或结合或结合(五五)酶组织化学的主要步骤酶组织化学的主要步骤1 1、固定或不固定的标本、固定或不固定的标本2 2、切片、切片(冷冻或不冷冻冷冻或不冷冻)3 3、孵育、孵育4 4、显色、显色5 5、显微镜下观察、显微镜下观察(六)各步骤注意问题(六)各步骤注意问题l 检测方法的选择检测方法的选择l 酶的保存与固定酶的保存与固定 一般新鲜组织快
9、速冷冻一般新鲜组织快速冷冻,冰冻切片冰冻切片(-70(-70长期长期保存;可用丙酮保存;可用丙酮氯仿氯仿=11=1144,5 51010分分钟稍固定钟稍固定)固定剂固定剂:抑制酶活性和细胞化学成分活性的重抑制酶活性和细胞化学成分活性的重金属盐金属盐HgHg、CrCr、PbPb等不能用做固定剂;慎用醛等不能用做固定剂;慎用醛类类固定方法固定方法:浸泡固定浸泡固定 灌流固定灌流固定固定温度固定温度:04:043.3.切片制作切片制作:切片厚度切片厚度40um40um,一般,一般8 812um12um4.4.缓冲液选择缓冲液选择 缓冲液用于缓冲液用于 A.A.配置固定液配置固定液 B.B.漂洗液漂洗
10、液 C.C.配置酶反应孵育液配置酶反应孵育液 选择缓冲液应注意选择缓冲液应注意 A.A.不能减弱目标酶的活性不能减弱目标酶的活性 B.B.不能含有与捕捉机制相同不能含有与捕捉机制相同的物质的物质 C.C.注意漂洗用缓冲液的渗透压注意漂洗用缓冲液的渗透压 D.D.漂洗用缓冲液原则上与固定液配置的缓冲液相同漂洗用缓冲液原则上与固定液配置的缓冲液相同5.5.孵育反应孵育反应 A.A.孵育液配置孵育液配置:底物浓度量要足够底物浓度量要足够120(V/V);120(V/V);孵育液只能用一次,配制时要适量孵育液只能用一次,配制时要适量配制孵育液的要求配制孵育液的要求 清洗器具,过酸冲清洗器具,过酸冲洗洗
11、。现用现配,保持新现用现配,保持新鲜鲜。严格配比,保持严格配比,保持平平衡。衡。防止污染,过防止污染,过滤滤为佳。为佳。优选试剂,注意优选试剂,注意纯纯度。度。5.5.孵育反应孵育反应 B.B.孵育的温度和时间孵育的温度和时间:37 15-30min37 15-30min C.C.切片孵育法切片孵育法 -切片孵育切片孵育 -漂浮孵育漂浮孵育6.6.酶特异性对照实验酶特异性对照实验 用酶活性用酶活性抑制剂抑制剂 采用采用无底物无底物的孵育液的孵育液 过固定或加热过固定或加热 用针对目标酶的用针对目标酶的激活剂激活剂 改变孵育液改变孵育液底物底物 选择选择PHPH 酶细胞内的酶细胞内的定位差异定位
12、差异对结果的分析应考虑的问题对结果的分析应考虑的问题 1 1、经过冻结和固定后,酶究竟能保存多少?、经过冻结和固定后,酶究竟能保存多少?2 2、酶是否在原位?、酶是否在原位?3 3、反应中酶起了多少作用?、反应中酶起了多少作用?4 4、酶的活性是否代表了细胞生活时的状态?、酶的活性是否代表了细胞生活时的状态?5 5、沉淀的产物是否能代表酶本身,时间延长,、沉淀的产物是否能代表酶本身,时间延长,会不会改变?有没有扩散移位?会不会改变?有没有扩散移位?显示酶的组织化学方法显示酶的组织化学方法一、金属离子沉淀法一、金属离子沉淀法 (金属金属盐法)(金属金属盐法)金、银、铜、铁、铝、钴金、银、铜、铁、
13、铝、钴等金属等金属 利用某些金属本身具有颜色或其化合物具利用某些金属本身具有颜色或其化合物具有颜色(硫化钴,黑色;硫化铅,棕黑色等)有颜色(硫化钴,黑色;硫化铅,棕黑色等)原理:原理:以酶作用于底物时,分解产物与底物混以酶作用于底物时,分解产物与底物混合液中的某种物质结合,沉着在作用的局部,合液中的某种物质结合,沉着在作用的局部,接着用金属置换结合物质,通过金属显色来证接着用金属置换结合物质,通过金属显色来证明酶的反应。明酶的反应。优点:优点:反应迅速,沉着颗粒微细,色调美丽,反应迅速,沉着颗粒微细,色调美丽,且由于金属离子的高电子密度而可用于电镜且由于金属离子的高电子密度而可用于电镜组织化学
14、研究。组织化学研究。缺点:缺点:金属盐的移动、扩散和吸附现象金属盐的移动、扩散和吸附现象 一般用于显示一般用于显示磷酸酶。磷酸酶。如:如:AKPAKP,ACPACP,G-6-PaseG-6-Pase、ATPaseATPase、TPPaseTPPase、ACaseACase 碱性磷酸酶(碱性磷酸酶(AKP)碱性条件下(碱性条件下(pH9.0-9.6pH9.0-9.6)催化各种醇和酚)催化各种醇和酚的磷酸酯水解的磷酸酯水解 激活剂:激活剂:Mg2+Mg2+、Mn2+Mn2+、Zn2+Zn2+、Co2+Co2+抑制剂:抑制剂:半胱氨酸、氰化物、砷酸盐半胱氨酸、氰化物、砷酸盐 定位:定位:转运功能活跃
15、的转运功能活跃的细胞膜细胞膜,广泛存在,广泛存在于肾小管、小肠绒毛、膀胱、肾上腺、肝、于肾小管、小肠绒毛、膀胱、肾上腺、肝、脾、乳腺及卵巢。脾、乳腺及卵巢。碱性磷酸酶(碱性磷酸酶(AKP)钙钴法钙钴法原理原理以天然存在的以天然存在的甘油磷酸钠甘油磷酸钠为为底物,经酶水解释放出磷酸,立即被钙底物,经酶水解释放出磷酸,立即被钙离子沉淀为磷酸钙,再依次被置换为磷离子沉淀为磷酸钙,再依次被置换为磷酸钴和硫化钴,最终产物为黑色的酸钴和硫化钴,最终产物为黑色的硫化硫化钴钴沉淀。沉淀。碱性磷酸酶(硫化钴法或钙钴法)碱性磷酸酶(硫化钴法或钙钴法)若将磷酸钙浸渍于若将磷酸钙浸渍于硝酸银硝酸银溶液,则置换成磷溶液
16、,则置换成磷酸银然后用其还原剂使其产生银反应,称为酸银然后用其还原剂使其产生银反应,称为硝酸硝酸银法或银反应法银法或银反应法 1 1、上述方法有两个阶段:酶作用产物沉着上述方法有两个阶段:酶作用产物沉着阶段,金属置换的第二阶段,称为阶段,金属置换的第二阶段,称为二步显二步显示法(孵育后偶联法)示法(孵育后偶联法)优点:优点:是可以充分满足这两种反应的是可以充分满足这两种反应的最适最适PHPH;有时酶促底物的水解反应要求较长的;有时酶促底物的水解反应要求较长的孵育时间孵育时间,而有些各自要求的辅助物在这,而有些各自要求的辅助物在这段时间中已开始分解,用二步显示法可避段时间中已开始分解,用二步显示
17、法可避免此不足。免此不足。局限性:局限性:是要求是要求PRPPRP停留原位不发生弥散。停留原位不发生弥散。方法方法标本:标本:大白鼠肾、小肠恒冷温箱切片,厚大白鼠肾、小肠恒冷温箱切片,厚8 8微米。微米。固定:固定:丙酮丙酮氯仿(氯仿(1111)混合液。)混合液。4 24 255切片标本入下列孵育液中,切片标本入下列孵育液中,3737,时间摸索,时间摸索 孵育液:孵育液:3 3甘油磷酸钠甘油磷酸钠 底物底物 2 2巴比妥钠巴比妥钠 调调PHPH 2 2氯化钙(无水,或硝酸钙)沉淀剂氯化钙(无水,或硝酸钙)沉淀剂 2 2硫酸镁硫酸镁 激活剂激活剂 蒸馏水蒸馏水 将孵育液混匀,若浑浊可过滤,调将孵
18、育液混匀,若浑浊可过滤,调PHPH至至9.49.4 流水流水洗流水流水洗2 2分钟后分钟后入蒸馏水入蒸馏水 入入2 2硝酸钴,硝酸钴,5 5分钟(小肠可分钟(小肠可3 3分钟)分钟)流水洗流水洗5 5分钟,入蒸馏水。分钟,入蒸馏水。入入0.50.5硫化胺,硫化胺,2 2分钟。分钟。流水洗流水洗1010分钟,入蒸馏水。分钟,入蒸馏水。入入MayerMayer氏苏木精染液氏苏木精染液(复染核复染核)1)1分钟分钟 流水洗流水洗5 5分钟分钟蒸馏水。蒸馏水。甘油明胶或甘油明胶或ApathyApathy糖胶封固糖胶封固 结果:结果:肾小体(近端小管)刷状缘、小肠肾小体(近端小管)刷状缘、小肠绒毛纹状缘
19、和血管内皮出现绒毛纹状缘和血管内皮出现棕黑色或黑棕黑色或黑色色的硫化钴沉淀,显示的硫化钴沉淀,显示AKPAKP活性强活性强 。评价:评价:此法反应产物可发生扩散,此法反应产物可发生扩散,定位欠定位欠准确准确;肾曲管碱性磷酸酶肾曲管碱性磷酸酶-钙钴法钙钴法 X100肾曲管碱性磷酸酶肾曲管碱性磷酸酶-钙钴法钙钴法 X200 大鼠小肠绒毛吸收细胞呈深棕色 对照对照 无底物孵育无底物孵育,以蒸馏水代替孵育液中,以蒸馏水代替孵育液中的的3 3甘油磷酸钠,其余各步进行同上。甘油磷酸钠,其余各步进行同上。加热加热灭活酶活性。灭活酶活性。加抑制剂加抑制剂,左旋咪唑,左旋咪唑0.10.11.0mmol/L1.0
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