分子结构分析概论.ppt

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第一篇——组织形貌分析(终版)

0.001 nm 10-12 m
2.1 光学显微镜简介

它的最高分辨率为0.2μm，是人眼的分辨率的500倍。

光学显微镜最先用于在医学及生物学方面，直接导致了细胞的发现，在此基础上形成了19世纪自然科学三大发现之一——细胞学说。应用：观察金属或合金的晶粒大小和特点等；无机非金属材料的岩相分析等；研究高聚物的结晶形态、取向过程等。
紫外线波长和X射线虽然波长比可见光(450-750 nm) 短，但用作显微镜照明源存在局限性。

由斑点光源衍射形成的埃利斑
两个彼此靠近的物点的衍射光斑
2.2 光学显微镜的分辨率

绝大多数物质都强烈地吸收紫外线，因此，可供照明使用的紫外线限于波长 200～250nm的范围。用紫外线作照明源，用石英玻璃透镜聚焦成像的紫外线显微镜分辨本领可达l00nm左右，比可见光显微镜提高了一倍。 X射线波长在10～0.05nm范围，γ射线的波长更短，但是由于它们具有很强的穿透能力，不能直接被聚焦，不适用于显微镜的照明源。波长短，又能聚焦成像的新型照明源成为迫切需要。
的粒子性）

3.2 扫描电子显微镜简介

扫描电子显微镜是将电子枪发射出来的电子聚焦成很细的电子束，用此电子束在样品表面进行逐行扫描，电子束激发样品表面发射二次电子，二次电子被收集并转换成电信号，在荧光屏上同步扫描成像。由于样品表面形貌各异，发射二次电子强度不同。对应在屏幕上亮度不同，得到表面形貌像。目前扫描电子显微镜的分辨率已经达到了1.0 nm左右。

扫描电镜与X射线能谱仪配合使用，使得我们在看到样品的微观结构的同时，还能分析样品的元素成分及在相应视野内的元素分布。

化学分子结构

化学分子结构化学分子结构是研究化学物质的构成和组成方式的重要内容之一。

它描述了化合物中原子之间的连接方式以及它们之间的空间排列关系。

通过了解分子结构，我们可以更深入地理解化学物质的性质和反应行为，为合成新的化合物、改良材料性能和探索新的科学领域开辟了道路。

一、分子结构的基本概念和组成要素化学物质由原子构成，而分子则由原子通过共价键连接而成。

分子结构描述了原子之间的连接方式和它们在空间中的相对位置。

分子结构的主要组成要素包括原子类型、原子间的键、键的角度和键的长度。

1. 原子类型不同种类的化学元素具有不同的原子类型。

每种原子类型都有特定的化学性质和价电子数，从而决定了其参与反应的方式和可能的结构。

常见的原子类型包括氢、氧、碳、氮等。

2. 原子间的键原子之间的连接通过化学键实现。

最常见的化学键类型是共价键，它是通过共享电子对来连接原子的。

共价键可以分为单键、双键和三键，取决于原子之间共享的电子对数量。

除了共价键，还有离子键、金属键和氢键等其他类型的化学键。

3. 键的角度和键的长度键的角度和键的长度也是分子结构的重要特征。

键的角度是指连接两个原子的键的方向相对于分子的相对角度。

键的长度则是指连接两个原子的键的实际长度，它决定了分子的几何形状和空间排列方式。

二、分子结构的表示方法为了更清晰地表达分子结构，化学家们发展了一系列的表示方法。

其中最常见的方法包括结构式、线角式和空间填充式。

1. 结构式结构式是一种二维图形表示方法，它通过化学键和原子符号来描述分子的连接方式。

结构式可以精确地表示化学键的类型、键的角度和键的长度。

其中最常见的结构式包括平面式、简化式和骨架式等。

平面式将分子中的原子和键都画在一个平面上，简化式通过简化分子结构的表示方式来减少图形的复杂性，骨架式则只画出分子的骨架结构。

2. 线角式线角式是一种简化的结构表示方法，它通过线段和角度来描述化学键的连接方式。

线段表示化学键，而角度则表示键的连接方向。

分子结构分析概论

5.3 分子光谱分类
5.3.1 分子吸收光谱
拉曼光谱和红外光谱一样，都是研究分子的转动和振动能级结构的，但是两者的原理和起因并不相同。
拉曼光谱是建立在拉曼散射效应基础上，利用拉曼位移研究物质结构的方法；红外光谱是直接观察样品分子对辐射能量的吸收情况。拉曼光谱是分子对单色光的散射引起---拉曼效应，因而它是间接观察分子振动能级的跃迁。
5.3 分子光谱分类
5.3.1 分子吸收光谱
拉曼光谱和红外光谱一样，都是研究分子的转动和振动能级结构的，但是两者的原理和起因并不相同。
拉曼光谱是建立在拉曼散射效应基础上，利用拉曼位移研究物质结构的方法；红外光谱是直接观察样品分子对辐射能量的吸收情况。拉曼光谱是分子对单色光的散射引起---拉曼效应，因而它是间接观察分子振动能级的跃迁。
谱
波谱
内层电外层电子分子振分子转核能级跃
子跃迁跃迁动跃迁动跃迁
迁
紫外、可见吸收光谱 Ultraviolet-Visible absorption spectrum，UV、VIS
材料吸收10~800nm波长的光子引起分子中外层电子能级跃迁（1~20eV之间）时产生的吸收光谱，也称为电子光谱。
2. 发射光谱辐射的发射：物质吸收能量后产生电磁辐
射的现象。实质：物质从高能级向低能量跃迁，损失
的能量以电磁辐射形式释放。发射光谱：物质发射辐射的强度对或
的分布。
5.1 电磁辐射与材料的相互作用
3. 散射光谱
电磁辐射与物质发生相互作用，部分偏离原入射方向而分散传播的现象。
1）分子散射
入射线与尺寸大小远小于其波长的分子或分子聚集体相互作用而产生的散射。
第五章分子结构分析概论

生物分子概论

(2) 离子键（ionic bonds）
• 离子键又称盐键(salt bond)或盐桥，发生在带电荷基间为斥力。 • 力的大小与荷电量成正比，与荷电基团间的距离平方成反比，还与介质的极性有关。 • 介质的极性对荷电基团相互作用有屏蔽效应，介质的极性越小，荷电基团相互作用越强。 • 例如，-COO-与-NH3+间在极性介质水中的相互作用力，仅为在蛋白质分子内部非极性环境中的 1/20，在真空中的1/80。
共价键相结合的原子
是碳本身以及H、O和
N。
• 优势二：
碳原子四个共价键的四面体性质。这两种性质对于碳所形成的线性、分支以及环状的化合物的惊人多样性是极为重要的。这种多样性可因 N、O和H原子的参与而进一步扩大。
1.3.2 生物分子的官能团
• 官能团是生物分子中化学性质比较活泼，容易发
生化学反应的原子或基团。
• 生物体中最丰富的元素是H(49%)、O(25%)、 C(25%)、N(0.27%)； • 地壳中最丰富的元素是O(47%)、Si(28%)、 Al(7.5%)、Fe(4.5%)；
• H、 O、 N 、C是根据适合性被选择的
– 元素越轻，形成的键越强 – 容易借助电子对分别形成1、2、3、4个共价键，还可以形成双键。
1. 生物大分子
1.1 生物分子的概念
1.2 构成生命的化学元素
1.3 生物分子的结构基础及常见基团 1.4 生物大分子的特点 1.5 糖：能量来源及构建基础 1.6 脂：功能多样的疏水分子
1.7 蛋白：生命功能的执行者
1.8 核酸：信息的载体
§1.4 生物大分子的特点 1.4.1 生物大分子具有复杂有序的结构
• 官能团限定生物分子的主要性质。

第六章分析化学概论

精密度不高，准确度一定不高（丙和丁）。
二、误差来源及减免方法系统误差,随机误差
1. 系统误差某些固定的原因造成的误差特点：a.对分析结果的影响比较恒定，大小正负可以测定；单向性、可测性 b.同一条件下，重复测定，重复出现；重现性 c.用适当方法进行校正或加以消除。可消除分类：（1）方法误差——分析方法本身不够完善（反应不完全、终点不一致）例：重量分析中沉淀的溶解损失；滴定分析中指示剂选择不当。
S 0.12% S r 100 % 100 % 0.32% 38.01% x
R=38.18%-37.86%=0.32% 误差的计算一般保持1~2位有效数字
例6-3 测定某元素：
甲测定结果
平均值
6.96%
标准偏差
0.03%
乙测定结果 7.06% 0.03% 若多次测定的总体平均值为7.02%,试比较甲乙测定结果的优劣. 7.06% - 7.02%
③同一方法,同一试样由多个分析人员进行分析,称为 “内检”,对照分析结果可检验各分析人员的操作误差. ④同一方法,同一试样由不同实验室进行分析,称为 “外检”,对照分析结果,可检验实验室之间的仪器或试剂误差. （3）回收试验——用选定的方法对已测知含量的试样加入一定量待测成分进行分析,从分析结果观察已知量的检出情况,判断选用方法是否有系统误差. （4）空白实验——不加试样测定、扣空白。用于检验并消除由试剂、蒸馏水及容器引入杂质或待测组分造成的系统误差。（5）校正仪器——可消除仪器不准确所引起的误差（校正砝码、滴定管）
减免方法：以上几种误差都是系统误差，是恒定的、可测的，可减免。检验和减免系统误差的措施：（1）选择适当的分析方法——据具体要求选择（2）对照实验——用标准试样、标准方法、内检、外检做对照试验。检验和消除方法误差: ①用标准试样作对照实验:用所选定的方法对已知准确结果的标准试样进行多次测定,将测定值与标准值比较,若符合,该方法可行,否则找出校正系数.②用国家颁布的标准方法或公认的经典方法与自行选定的分析方法测定同一份试样,若符合,该方法可行;否则找出校正系数.

分子诊断学概论

分子诊断学概论一、分子诊断的基本概念与历史发展二、分子诊断的现状三、分子诊断的主要技术四、分子诊断的标准化与质量控制五、分子诊断的未来趋势分子诊断基本概念◆1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，为揭开人类生命现象的本质奠定了基础，标志着分子生物学的开端，也使得对疾病发病机制的认识从整体、细胞水平逐渐深入到分子水平◆分子诊断学（Molecular diagnostics），是以分子生物学理论为基础，利用分子生物学的技术和方法，研究人体内源性或外源性生物大分子和大分子体系的存在、结构或表达调控的变化，为疾病的预防、诊断、治疗和转归提供信息和依据的一门学科◆通常所称的基因诊断，指针对DNA或RNA的分子诊断技术临床检验诊断体外诊断（IVD ）报告，影响约70%临床决策影像学诊断临床诊断疾病的检验诊断核磁共振辅助检验B 超CT体格检查病史临床检验诊断（实验室检验诊断）临床体液、血液检验临床化学检验临床免疫、血清学检验临床微生物学检验（细菌室）临床细胞分子遗传学检验CT （computed tomography ，电子计算机断层扫描）临床检验诊断发展阶段发展阶段历史时期技术类型典型特征简单划分第一代早期细胞形态学检验诊断•以疾病的表型改变为依据•非特异、滞后•难以早期诊断传统的临床检验诊断学学科第二代1950年代生物化学检验诊断第三代1960年代免疫学检验诊断第四代1970年代末基因检验诊断 (分子生物学检验诊断)•以疾病基因为探测对象•特异、敏感•早期诊断、预测新型的临床检验诊断学学科分子诊断（临床分子生物学检验诊断）分子生物学医学检验（临床检验诊断）分子生物学（molecular biology）1953年Watson&Crick发现DNA双螺旋结构模型70年代以来，成为生命科学最具活力的学科前沿分子医学（molecular medicine）、基因诊断（genetic diagnosis）分子生物学理论和技术方法被应用于临床分子生物学与医学的交叉和渗透国际首例基因诊断1970年代末美籍华裔简悦威（Yuet Wai Kan）分子杂交技术，α地中海贫血、镰状红细胞贫血我国基因诊断里程碑1984年，上海市儿童医院曾溢滔点杂交技术，α地中海贫血，发表在《Lancet》•以基因突变位点 (导致单基因遗传病) 为靶标第一代•核心技术：DNA或RNA分子杂交技术•以基因组特异性核酸序列 (DNA、RNA) 为靶标第二代•核心技术：Sanger测序技术、PCR技术•以基因组特异性核酸序列、蛋白质分子为靶标第三代•核心技术：生物芯片技术(高通量)•以基因组特异性核酸序列、蛋白质分子、代谢物为靶标第四代•核心技术：新一代测序技术、质谱技术分子诊断生物标志物◆核酸序列信息•个体差异基因：微卫星、SNP、mtDNA等•病原体基因组：病毒、细菌、真菌等•基因转录水平：mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA、cfRNA等◆核酸序列变化•染色体变异：T21、T18、T13、CNV等•基因突变：点突变、插入/缺失突变、倒位突变、重复突变等◆核酸修饰•DNA甲基化•RNA甲基化◆蛋白质表达水平、修饰◆代谢产物、多糖链和脂质分子分子诊断学任务、特点、辨别◆任务•利用基础医学和生命科学的理论和方法，研究疾病发生和发展的分子机制•确定在疾病过程中特异的分子标志物•建立分子标志物的临床检验方法和评价体系•建立分子生物学检验的质量控制◆特点•主要是直接以疾病基因为探查对象，属于病因学诊断•对基因的检测结果不仅具有描述性，更具有准确性•可准确诊断疾病的基因型变异、基因表型异常以及由外源性基因侵入引起的疾病◆辨别•临床分子生物学检验技术=临床分子诊断技术•分子诊断VS基因诊断•分子诊断学包括：核酸诊断（DNA/RNA）、蛋白质检测诊断等分子诊断学概论一、分子诊断的基本概念与历史发展二、分子诊断的现状三、分子诊断的主要技术四、分子诊断的标准化与质量控制五、分子诊断的未来趋势医疗机构临床检验项目（2013版）临床体液、血液专业临床化学检验专业临床免疫、血清学专业临床微生物学专业临床细胞分子遗传学专业哪些专业含有基因诊断项目？临床免疫、血清学专业（摘录）序号项目名称1甲型肝炎病毒(HAV)RNA检测2乙型肝炎病毒(HBV)DNA测定3乙型肝炎病毒(HBV) YMDD变异检测4乙型肝炎病毒(HBV)前核心变异检测5乙型肝炎病毒(HBV)核心变异检测6乙型肝炎病毒(HBV)基因分型测定7丙型肝炎病毒(HCV)RNA测定8丙型肝炎病毒(HCV)分型9丁型肝炎病毒(HDV)RNA测定10庚型肝炎病毒核糖核酸定性(HGV-RNA)测定11戊型肝炎病毒(HEV)RNA测定12弓形体核酸测定13风疹病毒RNA测定14巨细胞病毒(CMV)DNA测定15水痘—带状疱疹病毒核酸测定16人乳头瘤病毒(HPV)基因检测17呼吸道合胞病毒核酸测定18流行性出血热病毒核酸测定19EB病毒核酸测定20副流感病毒核酸测定21人轮状病毒核酸测定22狂犬病毒核酸测定23乙型脑炎病毒核酸测定序号项目名称26柯萨奇病毒核酸测定27森林脑炎病毒(TBE)核酸测定28甲型流感病毒核酸测定29乙型流感病毒核酸测定30SARS冠状病毒核酸测定31BK病毒核酸测定32禽流感病毒核酸测定33埃可病毒核酸测定34西尼罗河病毒核酸测定35斑疹伤寒杆菌核酸测定36布氏杆菌核酸测定37结核分枝杆菌核酸测定38脑膜炎奈瑟菌核酸测定39幽门螺杆菌核酸测定40淋球菌核酸测定41嗜肺军团菌核酸测定42肺炎支原体核酸测定43生殖道支原体核酸测定44解脲脲原体核酸测定45肺炎衣原体核酸测定46鹦鹉热衣原体核酸测定47沙眼衣原体核酸测定48立克次体核酸测定临床细胞分子遗传学专业（摘录）序号项目名称备注1利用Southern blot分子杂交技术的白血病融合基因检查包括血友病A、血友病B、血菅性血友病、其它凝血因子缺陷症基因分析2利用Southern blot分子杂交技术的白血病融合基因检查1、 Ph染色体的分子杂交检查2、 RARA基因的分子杂交检查3、 AML1基因的分子杂交检查4、 E2A基因的分子杂交检查5、 MLL基因的分子杂交检查3利用RT-PCR或real time PCR技术的白血病融合基因检查1、Bcr-abl融合基因检查2、 AML1－EVI1融合基因检查3、 PML-RARA融合基因检查4、 DEK－CAN融合基因检查5、 AML1-MTG8融合基因检查6、 E2A－PBX1融合基因检查4单基因遗传病基因突变检查包括:1、进行性肌营养不良基因突变检查2、遗传性舞蹈病的基因突变检查3、其它5遗传性凝血因子缺陷症基因突变包括：1、血友病A的基因突变检查2、血友病B的基因突变检查3、混合型血友病的基因突变检查6α地中海贫血的基因突变检查7β地中海贫血的基因突变检查8苯丙酮尿症的基因突变检查9HLA低分辨基因分型检查10HLA高分辨基因分型检查序号项目名称备注12SRY的基因检查13P53基因的基因突变检查14K-Ras基因的基因突变检查15视网膜母细胞瘤RB1基因的基因突变检查16家族性乳腺癌基因的基因突变检查包括：1、BRCA1基因的基因突变检查2、BRCA2基因的基因突变检查3、其它17多发性内分泌腺瘤RET基因的基因突变的检查18遗传性非息肉性大肠癌的基因突变检查1、hMLH1基因的基因突变检查2、hMSH2基因的基因突变检查3、PMS1基因的基因突变检查4、PMS2基因的基因突变检查19遗传性大肠癌微卫星不稳定性(MSI)的基因检测20大肠癌易感基因的基因检测1、APC基因的基因检测2、DCC基因的基因检测21用于病毒、细菌用药指导的基因检测1、拉米夫定用药指导的基因检测2、结核病用药指导的基因检测3、肠球菌耐万古霉素用药指导的基因检测22用于化学药物用药指导的基因检测1、硝酸甘油用药指导的基因检测2、5-氟尿嘧啶用药指导的基因检测P450家族代谢酶基因的基包括CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、全国医疗服务项目技术规范（2023年版）◆检验+病理诊断项目合计1818项，增加了近60%，成为了11个大类中新增比例最高的板块实验室自建检测项目 (LDT)2022年12月《国家药监局综合司国家卫生健康委办公厅关于开展医疗机构自行研制使用体外诊断试剂试点工作的通知》，试点医疗机构包括：北京协和医院、北京医院、中日友好医院、中肿、阜外医院、北大一院等6家医院LDT（Laboratory developed test，实验室自建检测项目）感染领域：临床病原体检测方法微生物学检测：病原体培养/涂片病原体颗粒检测免疫学检测：检测血清学标志Ag、Ab分子诊断：检测DNA/RNA•耗时长•阳性率低•难培养•简便、快速•适于大规模筛查•可定性/定量检测•存在“窗口期”问题•不能早期诊断•灵敏度较低•快速、高通量•灵敏、特异•早期（缩短窗口期）•可分型•检测病原体突变•检测耐药基因•治疗监测病原体分子诊断检测病原体是否存在病原体分型（包括亚型）耐药基因检测相关的人类基因多态性检测标本类型外周血有核细胞血清血浆组织器官体液分泌物排泄物适宜分子诊断病原体类型难培养的如CT 、MG 、病毒培养较慢的如TB镜检容易弄错的如NG 、阴道毛滴虫免疫交叉反应较多的如CT 需要分型的如HPV 、HSV胞内病原体如衣原体、支原体、病毒CT （Chlamydia trachomatis ，沙眼衣原体）MG （Mycoplasma genitalium ，生殖支原体）TB （Mycobacterium tuberculosis ，结核分枝杆菌）NG （Neisseria Gonorrhoeae ，淋病奈瑟菌）HPV （human papillomavirus ，人乳头瘤病毒）遗传领域：镰状红细胞贫血症◆红血球不正常带来严重后果，问题在于血红蛋白ß链一个谷氨酸残基变成了缬氨酸残基◆常染色体隐性遗传病•基因点突变•Mst II 限制性内切酶位点改变•RFLP技术：酶切+电泳胚胎着床前分子诊断◆取1-2个囊胚期细胞进行基因诊断，从而将人类的遗传缺陷控制在最早期阶段无创产前诊断（NIPT ）19972008卢煜明发现母体外周血中存在胎儿游离DNA高通量测序分析胎儿游离DNA 用于唐氏综合征筛查2009中国开始NIPT 临床试验2011中国、美国开始NIPT 临床服务2012美国妇产科协会推荐高危人群进行NIPT 201520172016中国无创单病开始临床应用卫计委推出NIPT 临床应用指南美国多种单基因疾病NIPT 临床服务2022美国妇产科协会推荐全人群进行NIPT国家药监局发布NIPT 注册指南◆胎儿游离DNA ◆高通量测序肿瘤领域：肿瘤靶向治疗◆高通量测序为主循环肿瘤DNA（ctDNA）年份事件1948血中游离DNA的发现1965肿瘤与血中游离DNA的相关性1966-1973系统性红斑狼疮等疾病患者血中游离DNA水平增高1977血中游离DNA水平与肿瘤病程及疗效相关1989发现血中游离DNA与原发肿瘤突变相似1994-1999更多证据表明血中游离DNA与原发肿瘤基因突变的一致性1997孕妇血中胎儿DNA的发现1998移植器官核酸可称为游离核酸成分的发现2000-2010游离DNA与多种疾病的诊断和预后相关2010游离DNA致癌性的确定ctDNADNA文库构建捕获扩增DNA&质控富集效率高通量测序和数据分析个体化用药领域：药物基因组药物作用靶点相关基因药物代谢相关基因药物副作用相关基因药物相关基因◆P53：50%以上人类肿瘤会发生p53基因突变◆BRCA1和BRCA2：乳腺癌易感基因1和2◆EGFR：表皮生长因子受体，细胞增殖和信号传导功能◆细胞色素P450超家族：人体内最大的药物代谢系统分子诊断学概论一、分子诊断的基本概念与历史发展二、分子诊断的现状三、分子诊断的主要技术四、分子诊断的标准化与质量控制五、分子诊断的未来趋势DNA->RNA->蛋白质->代谢产物◆基因(产物) 修饰•甲基化•乙酰化•磷酸化◆代谢及代谢调控分子诊断主要技术1. 分子杂交技术•遗传性疾病的基因诊断2. PCR技术•感染性疾病的基因诊断3. 生物芯片技术•复杂性疾病的基因诊断4. 基因测序技术•复杂性疾病的基因诊断5. 质谱技术•核酸质谱、蛋白质组学6. 人工智能辅助•AI辅助的分子诊断（AI+）1. 分子杂交技术杂交类型检测目的及范围Southern印迹杂交经凝胶电泳分离且转移至膜上，DNA分子Northern印迹杂交经凝胶电泳分离且转移至膜上，RNA分子菌落杂交固定在膜上，经裂解从细菌释放，DNA分子斑点杂交固定在膜上，DNA或RNA分子原位杂交（FISH）细胞或组织中，DNA或RNA分子液相分子杂交在溶液中，DNA或RNA分子，引入磁珠2. PCR技术◆痕量核酸模板体外扩增，提高了检测灵敏度和反应特异性•1971年，Korana提出核酸体外扩增的设想•1985年，Mullis发明聚合酶链反应，Klenow片段•1988年，Keohanog，T4DNA聚合酶•1988年，Saiki，TaqDNA聚合酶•1993年，Mullis因聚合酶链反应技术获得诺贝尔奖荧光定量PCR 技术◆也称为real-time PCR ，实现了核酸的实时定量检测◆Log 浓度与循环数呈线性关系，根据达到阈值的循环数计算样品所含模板量•荧光染料：SYBR green•荧光探针：Taqman 、molecular beacon 、复合探针•举例：新冠病毒检测荧光强度---循环数曲线初始模板量对数---Ct 循环数标准曲线10410310610510210数字PCR技术◆dPCR，又称为单分子PCR，近年来迅速发展起来的绝对定量PCR技术◆不依赖于扩增曲线的循环阈值进行定量，不受扩增效率的影响，也不必采用看家基因和标准曲线，具有很好的准确度和重现性，可以实现绝对定量分析3. 生物芯片技术◆广义指在微小空间中能够高通量处理或分析生物相关物质的集成式技术◆狭义指微阵列芯片技术，将大量基因探针／基因片段／蛋白／多肽，按特定的排列方式固定在支持物表面上，实现高通量处理或分析功能•固相芯片（玻片、硅片、塑料等）、液相芯片（微珠）•特点：高通量、微型化、自动化微流控芯片技术◆Microfluidics 技术，指的是使用微管道（尺寸为数十到数百微米）处理或操纵微小流体（体积为微升到纳升）的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科◆也被称为芯片实验室（lab on a chip ）和微全分析系统（micro-total analytical system ），具有微型化、集成化等特征优势集成小型化与自动化样本量需求少试剂消耗少高通量污染少不足缺规范与标准技术难度不低生产成本较高开发周期较长4. 基因测序技术◆核酸测序技术，是分子诊断中基因序列确定的金标准ABI Prism310 1986年Roche 4542005年Illumina GA2006年ABI SOLiD2007年Helicos HeliScope2008年PacBio RS2010年ONT MinION2013年第一代（Sanger）第二代（NGS）第三代第四代或合称第三代（TGS）Sanger测序和NGS测序双脱氧末端终止法可逆终止、边合成边测序法单分子测序技术◆SMRT单分子实时合成测序技术，零模波导孔，荧光◆纳米孔单分子测序技术，纳米孔，电信号5. 质谱技术质量分析器离子源检测器多肽离子化真空环境获得质谱图进样系统引入样品根据荷质比分离离子检测记录离子信号计算机数据处理系统◆离子源•电子电离•快原子轰击离子化（FAB)•电喷雾离子化（ESI ）•基质辅助激光解析离子化（MALDI)◆质量分析器•四极杆质谱（直流电极+射频电极，共4组）•飞行时间质谱（TOF)•离子阱质谱◆离子源与质量分析器组合•MAIDL-TOF-MS （基质辅助激光解析电离飞行时间质谱）•ESI-四极杆MS •ESI-串联MS6. AI辅助分子诊断◆AI+自动化流水线（包含分子诊断）•打通从标本到检验到临床的数据通路•及时准确地将“标本信息”转化为“检验数据”•再将“检验数据”转化为“临床诊疗信息”•大幅提高实验室咨询服务能力•医学检验工作向着更精准、高效的方向发展分子诊断学概论一、分子诊断的基本概念与历史发展二、分子诊断的现状三、分子诊断的主要技术四、分子诊断的标准化与质量控制五、分子诊断的未来趋势临床分子诊断方法性能评价◆定量检测方法和程序的分析性能验证内容，至少应包括准确度、精密度、可报告范围等◆定性检测项目验证内容，至少应包括检出限及符合率等，验证结果应经过授权人审核分子诊断存在的问题及原因◆假阳性问题◆假阴性问题◆重复性问题•同一实验室不同批次间重复测定，结果存在差异•不同实验室对同一标本检测，结果存在差异◆检测对象的多态性◆标本采集◆诊断试剂方法•准确性•特异性•检测限•检测范围•重复性•稳定性◆微量反应体系◆测定操作 (人员素质)◆仪器设备的维护校准 (定期)◆数据处理及结果报告个体差异样本量差异检测平台差异样本采集差异样本保存、运输差异分子诊断技术监管◆申请获批医疗器械证，有严格的管理•项目报批：卫健委批准•实验室：通过验收，定期校验仪器与器材•试剂：国家食品药品监督管理局（NMPA）批准•工作人员：经过培训，持证上岗•质量控制：室内质量控制（IQC），室间质量评价（ EQA）◆LDT？国内正在摸索监管➢推荐“微专业-体外诊断与大数据分析”，《体外诊断产品注册与监管》，由项光新、李伟、连国军等老师授课国家如何监管医疗器械NMPA产品上市许可制度企业医疗器械生产企业许可国家机构法规生产质量管理规范规范性文件法律规章法规不良事件检测和报告医疗器械召回稽查局、法规司省和县级药监器械司、注册司质量监督机构技术审评机构分子诊断学概论一、分子诊断的基本概念与历史发展二、分子诊断的现状三、分子诊断的主要技术四、分子诊断的标准化与质量控制五、分子诊断的未来趋势将成为本世纪检验医学的主导技术◆应用面更广：扩展到复杂性疾病，检测未知病原体◆使用更便捷：自动化、智能化、普及化◆诊断更准确：致病根源、致病机制，定性->定量◆诊断更早期：早发现、早治疗，诊已病->诊未病•病原体的确认和定量、分型、耐药性检测1. 感染性疾病分子诊断•对遗传病进行确诊、分型和早期诊断2. 遗传病分子诊断•肿瘤的早期诊断、分型和伴随诊断3. 肿瘤分子诊断•药物基因组学、用药指导4. 个体化用药指导•公共卫生、器官移植、个体识别、基因治疗5. 其他领域美国《2030年全球趋势》未来分子诊断学的准确性将促使医疗体系变革基因检测方法将加速疾病诊断，同时帮助医师确定个性化最佳治疗方案感染领域：病原体检测⚫国内总体：年均非新冠的标本量约为1亿例⚫常规感染样本量：约为9000万例/年⚫危重感染样本量：约为1000万例/年，多数病原不明WHO 公布2019年全球十大健康威胁，与感染密切相关有6个：流感、耐药、埃博拉、登革热、艾滋病、疫苗犹豫临床宏基因组测序遗传领域：人类基因组临床应用Collins, FS & McKusick VA. Implications of the Human Genome Project for medical science. JAMA, 2001, 285: 540-554.单基因病无创产前筛查◆利用母体外周血中的胎儿游离DNA 的进行分子生物学检验，开展无创性性产前诊断，取代羊膜穿刺或采集绒毛进行无创性产前诊断方法8000病种多1%发病率高20%致死率高治疗方式少1%努南综合征1:2500 -1:1000Rett综合征（女性）1:23000 -1:10000Kabuki 综合征1:32000致死性骨发育不良1:10000-1:5000CHARGE 综合征1:15000 -1:8500软骨发育不全1:10000结节性硬化1:5,800马凡综合征1:10000 -1:5000单基因病占总出生缺陷的22.2%（染色体10%）复杂性疾病诊断。

材料分析导论

焦，因此具有微区(1 m)、灵敏(10-14 g)、无损、快速、样
品用量少(10-10 g)等优点。
➢ X光谱的光子可以从很深的样品内部(500 nm-5 m)出射，
因此它不仅是表面成分的反映，还包含样品内部的信息，反映的成分更加综合全面。
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31
X光谱的分析仪器分为能谱仪和波谱仪两种：
能谱仪优点： ➢ 采谱速度快; ➢ 灵敏度高，可比波谱仪高一个数量级; ➢ 结构紧凑，稳定性好，适合于粗糙表面的分析工作。能谱仪弱点： ➢ 探头的能量分辨率低(130 eV)，谱线的重叠现象严重； ➢探头窗口对低能射线吸收严重，使轻元素的分析有相当大困难； ➢探头直接对着样品，杂散信号干扰严重，定量分析精度差。
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电子显微镜（EM，Electron Microscope）
EM使用高能电子束作光源，用磁场作透镜制造的具有高分辨率和高放大倍数的电子光学显微镜
扫描电子显微镜（SEM，Scanning Electron Microscope） SEM是利用电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像的。最常用来观察样品表面形貌（断口等）。场发射扫描电子显微镜的分辨率可达到1nm，放大倍数可达到15-20万倍，还可以观察样品表面的成分分布情况。
普通扫描电子显微镜的分辨率
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三种组织分析手段的比较
表面形貌分析技术经历了光学显微镜(OM)、电子显微镜(SEM)、扫描探针显微镜(SPM)的发展过程，现在已经可以直接观测到原子的图像。
光学显微镜
分辨率
1000 0 10
扫描探针显微镜扫描电子显微镜
1000 1
100 10
1
0.1 0.01 0.001

高分子课件(第一章)

远程结构
高分子的大小（分子量极其排布）高分子的形态（刚柔性）
28
2.高分子的聚集态结构
晶态结构非晶态结构取向态结构液晶态结构织态结构（高次结构）
第三层次结构
29
高分子的链结构：又称一级结构，它表明单个高分子链中原子或基团的集合排列，即分子内结构。
近程结构：第一层次结构，指单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。
高聚物：重复单元数较多，增减几个单元不影响其物理性质。
低聚物：重复单元数较少增减几个单元对其物理性质有显著影响，或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著的高分子特性，类同于一般低分子化合物。
∴ 高分子化合物是不同大小分子量的同系混合物，以高聚物为主体，含有少量低聚物，在总体上表现出高分子物理-力学性能。也称聚合物。
分子量：104～106，原子数103～105个。高分子与低分子是以相对分子量区别：
大于10000→高分子； 1500～10000中等分子化合物；小于1000～1500低分子。
3
高分子的巨大分子量和它的特殊结构，所以具备低分子没有的一系列独特的物理-力学性能：
力学性能
形变性能：弹性、粘性、粘弹性断裂性能：强度、韧性
远程结构：第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所存在的各种形态和构象。
高分子的聚集态结构：又称二级结构，是高分子整体的结构，指单位体积内许多大分子链间的排列堆砌方式，即分子间结构。
30
※ 高分子的链结构（一级结构）是反映高分子各种特性的主要结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如熔点、密度、溶解性能、黏附性、黏度等。 ※ 高分子的聚集态结构决定聚合物制品使用性能的主要因素。

分析化学

以化学反应为为基础的分析方法，称为化学分析法，包括滴定分析法和重量分析法.
2．仪器分析法

以物质的物理或物理化学性质为基础建立起来的分析方法。常用的仪器分析法可分为以下几类：光化学分析，电化学分析，热化学分析法，色谱分析等。
一、定量分析过程定量分析的任务是测定物质中某种或某组分的含量。通常包括以下几个步骤: 1.取样：分析试样具有代表性; 2.样品处理: 试样分解和分析试液的制备(湿法分析); 3.分离及测定 4.分析结果的计算及评价(统计学)
四滴定分析方法分类 : 滴定分析方法：根据标准溶液与待测物质反应类型的不同，滴定分析法分为：酸碱滴定： H+ + OH- → H2O 络合滴定： Zn2+ + H2Y2- →ZnY2- + 2H+ 氧化还原滴定： Cr2O72- + 6Fe2++14H+→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 沉淀滴定： Ag+ + Cl－ → AgCl↓
分析系杨明明
目录 Contents
绪论滴定分析概论误差分析与数据处理酸碱滴定法络合滴定法氧化还原滴定法重量分析法

分析化学的定义
分析化学是研究获得物质化学组成，结构信息，分析方法及相关理论的科学。
分析化学的任务

确定物质的化学组成——定性分析测量各组成的含量——定量分析表征物质的化学结构、构象、形态、能态——结构分析、构象分析，形态分析、能态分析表征组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征— —动态分析

五、滴定分析法对化学反应要求和滴定方式对化学反应的要求 1 必须具有确定的化学计量关系。即反应按一定的反应方程式进行，这是定量的基础。 2 反应必须定量地进行, 达到99.9%以上。 3 必须具有较快的反应速度。对于速度较慢的反应，用加热或加催化剂来加快反应的进行。 4 必须有适当简便的方法确定终点。 5 共存物不干扰测定。

第二章高分子近程结构

1.分子量与分子量分布第三节高分子链的远程结构：
2.高分子链的构象与构象统计
第二章高分子近程结构
第一节高分子链的近程结构
——单个高分子链的构型或化学结构
一、结构单元的化学组成
二、结构单元的键接结构
三、支化与交联
链的化学结构
四、共聚物结构单元的序列结构
五、高分子链的空间构型
重点及要求：掌握单个高分子链近程结构的内容及相关概念；深入理解高分子近程结构对高分子性能的影响。
塑料类聚丙烯
PP Polypropylene
聚异丁烯
PIB Polyisobutylene
聚甲基丙烯酸甲酯
Polymethyl methacrylate
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
CH3
CH2 CH
n
CH 3 CH2 C
n
CH 3 O C O CH 3 CH2 C
n
CH 3
第二章高分子近程结构
纤维
对苯二甲酰对苯二胺
Kevlar Poly(p-phenyleneterephthalamide)
O
OH
H
C
CN
N
n
聚对苯二甲酸乙二酯
PET Polyethylene terephthlate
O C
O COC2H C2H O
n
第二章高分子近程结构
特种工程塑料
聚醚醚酮
PEEK Polyether ether Ketone
C CH2 n C N 第二章高分子近程结构
纤维
聚己二酰己二胺 Polyhexamethylene adipamide Nylon6-6
聚己内酰胺

基础医学概论ppt课件

25
作用时效作用特点作用时间
第二节医学免疫学发展简史
一、经验免疫学时期
26
第二节医学免疫学发展简史
二、近代和现代免疫学时期
（一）病原菌的发现和疫苗的产生
发现多种病原微生物如：炭疽杆菌
减毒活疫苗 (live attenuated vaccine)
疫苗(vaccine)
Louis Pauster (1822-1895)
三分子构象与易接近性三分子构象与易接近性特殊基团的空间构型决定了抗原与免疫细胞表面受体的吻合程度和接特殊基团的空间构型决定了抗原与免疫细胞表面受体的吻合程度和接触难易程度触难易程度四物理性状四物理性状聚合态分子结构的免疫原性优于单体分子聚合态分子结构的免疫原性优于单体分子颗粒性抗原的免疫原性颗粒性抗原的免疫原性优于可溶性抗原优于可溶性抗原第一节影响抗原免疫原性的因素4444非消化道进入人体注射吸入伤口混入等非消化道进入人体注射吸入伤口混入等须接触淋巴细胞须接触淋巴细胞进入机体的数量次数间隔时间等免疫耐受的产生进入机体的数量次数间隔时间等免疫耐受的产生免疫佐剂免疫佐剂第一节影响抗原免疫原性的因素感染或免疫抑制剂可干扰或抑制免疫应答4545抗原特异性是免疫应答的重要特点抗原特异性是免疫应答的重要特点11体现在免疫原性体现在免疫原性某种抗原分子只能诱导相应的淋巴某种抗原分子只能诱导相应的淋巴细胞活化产生相应的免疫应答产物细胞活化产生相应的免疫应答产物22体现在免疫反应性体现在免疫反应性免疫效应只在特定的免疫应答产免疫效应只在特定的免疫应答产物与刺激它产生的抗原之间发生物与刺激它产生的抗原之间发生抗原的特异性是由其结构上的特殊化学基团即抗原的特异性是由其结构上的特殊化学基团即抗原表位抗原表位epitopeepitope所决定的所决定的46464747抗原表位抗原表位epitopeepitope是指存在于抗原分子表面是指存在于抗原分子表面决定抗原特异性的特殊化学基团又称决定抗原特异性的特殊化学基团又称抗原决定簇抗原决定簇antiantigenicdeterminantgenicdeterminantadad

大分子生物分析概论(思维导图)

导论
文件记录
方法开发阶段研究前验证阶段研究中验证阶段
测试试剂的选择、稳定性、测试格式和运行/批次大小
方法开发阶段研究前验证阶段
研究中验证阶段
参照物特异性和选择性
方法开发阶段研究前验证阶段
评估选择性即是评估存在基质成分时对待测物的定量。这些基质成分可能会干扰抗体与待测物的结合，应当在定量下限或之上的附近外加待测物到同一样本基质类型的多个批次（至少10个）中，并评估相对误差的百分比（%RE）
ELISA在蛋白生物药开发中的应用
PK测试方法生物标志物的定量分析方法
免疫原性测试方法
LBA定量分析方法的优点和缺点历史视角
一个分析方法的生命周期通常可分为3个阶段：方法开发、研究前验证和研究中验证。方法开发是建立分析方法的过程，而研究前验证是对分析方法的确认，研究中验证则是在应用过程中，ex出现关键成分发生变化之后，进行的部分验证
导论什么是干扰
免疫测试方法是一种常用的分析方法，用于测定抗体药物、抗药抗体和可溶性蛋白生物标志物。这些测试针对的生物样本是复杂的基质，包含各种成分，其可以显著的影响定量待测物的准确性
干扰
样品中存在的物质，其发挥影响或效应改变了对一个待测物的正确的分析结果；该结果通常表达为待测物的浓度或活性数值。干扰可以区分为依赖于待测物的和不依赖于待测物的两类
LBA定量抗体药物的背景干扰及其消除
可溶性蛋白生物标记物
特异性
结合蛋白内源性抗体
关键术语
对分析方法特异性的错误解释是基质干扰的主要原因。一个可溶性蛋白生物标志物可能会有不同的高度同源的家族成员，异构体或前体蛋白。如果一个结构上与实际待测物相关的蛋白质，而且免疫分析系统中的捕获试剂盒检测试剂都能识别，那它就会导致可溶性蛋白生物标志物出现错误的高浓度结果