第五章 酶学诊断

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固相酶和离子敏感型电极组成的生物传感器,可用 于测定由酶催化的反应底物
(三)代谢物浓度的酶法测定技术
1.终点法
直接法 酶偶联法
2.动力学法
第二节 酶活性浓度的测定技术
一、酶活性测定
根据测定方法分类: 量气法、分光光度法(最常用)、荧光 法、放射核素法、电极法和其它方法。 根据对酶促反应时间的选择不同分类: 定时法 连续监测法
【酶促反应进程】
酶活性浓度即酶的催化活性浓度,用酶促反 应速度表示,指在规定条件下单位时间内底物的 减少量或产物的生成量。
v =-d〔S〕/dt 或 v =d〔P〕/dt。
底物浓度为„S‟,产物浓度为„P‟,时间为t,反应速度为v
注:在实际测定酶促反应速度时,以测定单位时间内产物的 生成量为好。
酶促反应中基质[S]、产物[P]和反应速率V在不同 时间变化的模式图
三、工具酶
临床诊断工具酶:酶学分析作为试剂用于测 定化合物浓度或酶活性的酶
最常用工具酶: 1.氧化酶系统(偶联H2O2的工具酶) 2.脱氢酶系统
氧化酶系统
原理 待检物质在相应的氧化酶的催化下,生成H2O2。
H2O2在以氢为受体的指示酶参与的指示反应中生成
有色物质 应用 广泛用于血清中葡萄糖、肌酐、尿酸、胆固醇、 甘油三酯等化合物浓度项目的测定
6-磷酸葡萄糖 +NADP+ 6PGD 6-磷酸葡萄糖酸+CO2+NADPH
谷氨酸+NADP+ GLDH NH3+α-酮戊二酸+NADPH
酶循环法原理:
物质A 在酶a (Ea) 和底物a (Sa) 的存在下转化为 物质B ,同时生成产物a (Pa) ; 物质B 又在酶b(Eb) 和底物b (Sb) 的存在下转化为物质A ,同时生成产 物b (Pb) 。上述反应每循环一次,将消耗与物质A 等量的Sa 和Sb ,同时生成等当量的Pa 和Pb。因此 在一定时间内,循环反应的次数亦就是Sa 和Sb 消 耗或Pa 和Pb 生成相当于物质A(或物质B) 的倍数, 通过检测Sa 或Sb 的减少或Pa 或Pb 的生成就可以 提高检测物质A(或物质B) 的n 倍灵敏度.
(四) 酶的分类与编号 氧化还原酶类(oxidoreductases) 转移酶类(transfereases) 水解酶类(hydrolases) 裂解酶类(lyases) 异构酶类(isomerases) 合成酶类(synthetase)
临床常用酶的名称与编号
习惯用名 乳酸脱氢酶 异柠檬酸脱氢酶 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 谷氨酸脱氢酶 单胺氧化酶 英文缩写 LD(LDH) ICD(ICDH) G6PD(G6PDH) GLD(GLDH) MAO EC 编号 1.1.1.27 1.1.1.42 1.1.1.49 1.4..1.3 1.4.3.4 系统名 L乳酸:NAD+氧化还原酶 异柠檬酸:NADP+氧化还原酶 葡萄糖-6-磷酸:NADP+氧化还原酶 L谷氨酸: NAD+氧化还原酶 单胺: 氧化还原酶
活性中心以外 的必需基团
底物
催化基团
结合基团
活性中心
目录
酶的功能及其特性
功能: 对生物体内的化学反应起催化作用。 酶催化作用的特性: 高度催化效率、高度特异性及高度可调
节性。
(二)酶的催化作用机制
酶底物复合物
E+S
ES
E+P
*诱导契合假说(induced-fit hypothesis) 酶与底物相互接近时,其结构相互诱导、 相互变形和相互适应,进而相互结合。这一过 程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。
-谷氨酰转移酶
糖原磷酸化酶 谷胱甘肽转移酶 门冬氨酸氨基转移酶
-GT/GGT/GGTP
GP GST AST
2.3.2.2
2.4.1.1 2.5.1.18 2.6.1.1
-谷氨酰肽:氨基酸-谷氨酰转移酶
1,4--D葡聚糖:磷酸-D-葡萄糖基转移酶 RX:谷胱甘肽R-转移酶 L(天)门冬氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶
相关疾病
心肌梗死、肌病、颅脑损伤、肿瘤
肝胆疾病、骨病、妊娠、结肠炎、肿瘤
LD1、LD2、 LD3、LD4、LD5 心肌梗死、肌病、肺梗死、肝病、肿瘤 前列腺癌、血液病、骨肿瘤 急慢性胰腺炎、腮腺炎
ALP 肝、小肠、骨、胎盘、肾 ACP 红细胞、前列腺、溶酶体 AMY P-AMY 、S- AMY
γ-GT γ-GT1 γ-GT2 γ-GT3 γ-GT4 肝癌、梗阻性黄疸
优点:
能动态观测酶促反应进程,可以明显地找到反
应的线性期,结果准确可靠,标本和试剂用量少,
可在较短时间内完成测定。
缺点: 要求高,要求能够精确地控制温度、pH值和底
物浓度等反应条件,要求仪器具有恒温装臵及自动
监测功能,半自动及自动生化分析仪都能达到这些
要求。
直接连续监测法: 特点: 使用各种分析手段,在不停止酶反应 条件下直接测反应体系中底物或产物的变 化,从而计算出酶活性浓度。 应用最多的方法为分光光度法。 应用最广的反应系统 • NAD(P)H,可以测定大部分的脱氢酶, • 色素原底物,其本身为无色或微黄色, 在酶作用下生成有色化合物,适用于测 定水解酶和一些转移酶。
脱氢酶系统
利用氧化-还原酶反应使其连接到NAD(P)NAD(P)H的正/逆反应后,通过分光光度法或其他方 法直接测定NAD(P)H的变化量。
(二)酶循环法 (enzymatic cycling methods)
是采用两种工具酶进行的循环反映,使被检物信 号放大扩增,从而提高检测灵敏度的酶学方法, 可用于检测微量的标本
ALT ALTs、 ALTm
AST ASTs、 ASTm
心肌梗死、肝病
心肌梗死、肝病
检测同工酶及其亚型的临床意义☆ 1.测定某一种或几种酶诊断疾病 2.组织分布、细胞内定位、发生发育方面 都可能有所差异,可增加诊断的特异性. 例:CK,大量存在于三种肌肉组织中,单 独总CK升高很难判断;骨骼肌CK-MM,平滑 肌CK-BB,心肌CK-MB*。

酶活性浓度测定就是要使酶促反应的初速度 (v)达到最大速度Vmax,即在过量底物存在 下的零级反应期的速度。
【酶促反应的影响因素和反应条件的选择】
影响酶促反应的因素: –酶浓度 –底物浓度 –pH –温度 –电解质 –辅酶 –激活剂 –抑制剂
酶促反应的最适条件:
我国检验学会文件提出的最适条件为
L丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶
三磷酸腺苷:肌酸转磷酸酶 甘油三酯酰基水解酶 酰基胆碱酰基水解酶 正磷酸单酯磷酸水解酶 正磷酸单酯磷酸水解酶 5‘-核糖核苷酸磷酸水解酶 1,4- -糖苷糖苷水解酶
二、同工酶及亚型的测定
(一)同工酶的概念与特征 同工酶(isoenzyme)是催化相同的化学反 应,而酶蛋白的分子结构、理化性质和免 疫性能都存在差异的一组酶。 1959年Markert首次用电泳分离法发现动物 的乳酸脱氢酶具有多种分子形式,并将其称 为同工酶。
(二)同工酶的分类与命名 按基因分类法: 单基因决定的同工酶、等 位基因同工酶、多基因决定的同工酶和修饰 的同工酶。 常用的分类方法是按组织来源分类。
同工酶不仅存在于同一个个体的不同组织中, 甚至同一组织、同一细胞的不同亚细胞结构 中。
人体重要的同工酶 酶
CK LD
同工酶种类
CK-BB CK-MB CK-MM
酶促反应进程曲线表明,只有初速度才能真正 代表酶活性,一般要求初速度达到最大速度的 90%~95%、底物消耗率为1%~5%。这样既可以近似 地表示酶活性,又不致于使底物浓度过高而造成浪 费。
5.鉴定酶的种类
Km值是酶的特征常数,在反应条件一定时,只 与酶的种类和底物的性质有关,与酶的浓度无关。 不同种类的酶其Km值不同,对于一种未知的酶,可 在规定的条件下测定其Km值加以鉴定。
1. 选合适的底物、辅因子、活化剂、变构剂的 种类和浓度。 2. 指示酶和辅助酶的种类和浓度。 3. 反应混合液的最适pH,缓冲液种类和浓度。 其它影响酶活性的因素,如去除各种抑制剂。 4. 在某些情况下,为了获得更好的测定重复性 或更大的临床价值,可考虑对上述“最适条 件”作适度的修改。
(三) 酶的命名 1. 习惯命名法:根据酶所催化的底物、反应 的性质以及酶的来源等进行命名。 2. 系统命名法:规定每一种酶均有一个系统 名称,它标明酶的底物与反应性质,底物 之间以“:”分隔开。 3. 应用:为应用方便,对每一个酶同时推荐 一个习惯命名。
丙氨酸氨基转移酶
肌酸激酶 脂肪酶 胆碱酯酶 碱性磷酸酶 酸性磷酸酶 5‘-核苷酸酶 -淀粉酶
ALT
CK LPS(LIP) ChE ALP(AKP) ACP 5-‘NT AMY(AMS)
2.6.1.2
2.7.3.2 3.1.1.3 3.1.1.8 3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.5 3.2.1.1
(一)酶的组成、结构与功能

组成 单纯酶(simple enzyme): 仅由氨基酸残基构成的酶 结合酶(conjugated enzyme): 由蛋白质部分和非蛋白质部分(辅 助因子)构成的酶。
结构
*单体酶:
具有一、二、三级结构
*寡聚酶: 具有一、二、三、四级结构 每一种酶分子内具有与催化功能密切相关的空间结 构区域---活性中心(active center)
酶循环法测定血总胆汁酸
•固相酶(immobilized enzymes)
固相酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理,使之 成为不溶于水的,但仍具有酶活性的状态。 物理法:吸附法、包埋法 化学法:共价偶联法、交联法
优点:仍具高效催化性和高度专一性;提高了酶对 酸碱和温度改变的承受能力;反应后易与反应产物 分离
第五章 诊断酶学
Diagnostic Enzymology
目的: 学习并掌握血清酶的基本知识及其在 临床检验诊断中的应用。 学习内容:
第一节 概述 第二节 酶测定技术 第三节 常用酶及同工酶测定的临床应用
第一节


与酶催化反应有关的名词
酶促反应:酶催化的反应; 酶活性(activity):酶催化反应的能力; 底物(substrate,S):酶所作用的物质; 产物(product,P):酶促反应的生成物; 酶的激活剂(activator):加速酶促反应 的物质; 酶的抑制剂(inhibitor ):减慢或终止酶 促反应的物质
某些酶的Km值

乳酸脱氢酶 己糖激酶
底物
Km(mmol/L)
0.017 0.05 1.5 4.0 9.0 25 28 108
-半乳糖苷酶 碳酸酐酶 过氧化氢酶 蔗糖酶 糜蛋白酶
丙酮酸 D-葡萄糖 D-果糖 D-乳糖 H2CO3 H2O2 蔗糖 甘氨酰酪氨酰甘氨酸
6.分别测定正逆方向反应的Km值及底物浓 度,可推断该酶在体内的反应方向和催化 效率。 7.根据Km值可帮助寻找酶反应体系的限速 酶。 酶反应体系中, Km大的酶可能为限速酶。
(一)定时法
定义:测定酶促反应开始后一段时间内底物的减 少量或产物的增加量。
特点:
优点是简单。 缺点是难以确定反应时间段酶促反应是否处于线 性期。
注意:固定时间法时间段的预定不宜太长,一般 以30~60分钟为宜。
(二)连续监测法 定义:测定底物或产物随时间的变化量, 又称为速率法。 原理: 该方法每隔一定时间(10s~60s)测定 一次底物或产物的变化量,连续测定多点, 然后将测定结果对时间作图,绘制反应速度 曲线。
v
当v = 1/2Vmax时,Km =〔S〕。因此Km值为反应速度 相当于最大反应速度一半时的底物浓度。Km值是酶的 特征常数,具有重要的应用价值。 大多数酶Km在10-6~10-2mmol/L之间
Km值的应用
1.反映酶与底物的亲合力 Km值越大,酶与底物亲合力越小, Km值越小,酶与底物亲合力越大。
【酶促反应动力学】
概念
Leabharlann Baidu
研究各种因素对酶促反应速度影响的学科--酶促反应动力学。
酶促反应速度:用单位时间内底物的消耗量 或产物的生成量表示
V=Vmax[S]/Km+[S]
米-曼氏方程(michaelis menten equation)
【Km】 Km的定义
由米-曼氏方程可以导出:
(Vmax-v)〔S〕 Km = ———————
2.选择酶的最适底物 Km值取决于酶的种类和底物的性质,在酶一定时, 不同底物有不同的Km值, Km值最小的底物为酶的最适 底物。 酶活力测定时,应优先选择酶的最适底物,使酶 促反应容易进行,并节省底物用量。
3.计算不同底物浓度时酶促反应速度和相当于最 大反应速度的比率 根据米-曼氏方程可以计算 4.设计适宜的底物浓度,可通过米-曼氏方程 来推算工具酶的用量。
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