生化检验专科第三章临床生物化学检验常用技术

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发射光谱分析技术:火焰光度法、原子发射光谱法和荧光光谱法
吸收光谱分析技术:紫外、可见光分光光度法,原子吸收分光光
度法和红外光谱法
散射光谱分析技术:比浊法
5
一、吸收光谱分析法
吸收光谱:物质由基态跃迁至激发态时,对辐 射能选择性吸收而得到的原子或分子光谱。
由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射, 分子中价电子(或外层电子)的能级跃迁
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离子选择电极分析法(ion selective electrode,ISE) 是利用电极电位和离子活度的关系来测定被测离子 活度的一种电化学分析法。
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1.离子选择电极(ISE)的基本结构 离子选择电极
电极腔体
内参比 电极
内参比 溶液
敏感膜
特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应。 34
2. 电极电位 膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。
(3)其它分析方法
包括差示法、多组份混合物分析和利用摩尔吸光系数分
析等方法。
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二、发射光谱分析法
发射光谱:分子、原子或离子在辐射能作用下,由
基态或低能级态跃迁到激发态,当返回基态或低能级
态时,以辐射形式释放能量,产生的光谱为发射光谱。
包括:原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子磷
光光谱等。
M * 发光释放能量 M h 发射光谱
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(一)分光光度法的基本原理 利用物质对光的 吸收作用对物质进行定性或定量分析。
1. 吸光度与透光度
当光线通过溶液时,一部分光被散射;
一部份光被吸收;
另有一部分光透过溶液。
设入射光强度为I0,透射光强度为I,I和I0之比称为透光 度,表示透过光强度与入射光强度的比值即:
T = I/I0
T×100为T%为百分透光度。透光度的负对数为吸光度即:
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5. 空白溶液的选择
(1)溶剂空白 纯溶剂+试剂
(2)试剂空白 纯溶剂(蒸馏水)+显色剂和其他
试剂
(3)样品空白 不加显色剂的样品+其他试剂
(4)平行操作空白 与样品相同的操作,但用不含待
测元素的样品溶液进行平行操作
(5)不显色空白 改变试剂加入顺序或条件,阻止
显色反应
(显色剂和被测样本均有颜色)。
激发态
基态 光
原子吸收/发射光谱法:原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法:分子外层电子能级跃迁 21
(一)火焰光度法
原理: 在一定条件下,以火焰作为
激发源提供能量,使样品中待测 元素原子化,产生原子能级变化,产生特征发射光谱。 一定范围内发射光强度与元素浓度成正比,进行定量 和定性分析。

ln
Ci
fi
阳离子选择性电极为 +;
阴离子选择性电极为 -;
n 为离子电荷数;
Ci 为被测离子浓度;
fi 为被测离子活度系数;
K 在测量条件恒定时为常数。
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(二)常用的离子选择电极 1. 玻璃膜电极
敏感膜由玻璃材料制成,是发现较早的ISE。 由于其敏感膜的组成不同,现已有pH、Na+、K+ 、 Li+、Ag+ 、 Ca2+、iCa2+、Mg等玻璃电极。分为固 态和液态两种。Na+电极就是利用玻璃膜对离子的 选择性透过制成的固态电极;而K+电极是在聚乙烯 膜上结合缬氨霉素制成的液态电极。
一、电位分析法 二、电导分析法 三、电容量分析法
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溶液的电化学性质是指电解质溶液通电 时,其电位、电流、电导和电量等电化学特 性随化学组分和浓度而变化的性质。
电化学分析法(electrochemical analysis) 是建立在溶液电化学性质基础上,测定化学电 池的电流、电位、电导、电量等并利用这些 性质,通过电极这个变换器,将被测物质的 浓度转变成电学参数而进行检测的方法。
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3. 酶电极 是指一类将含酶的凝胶涂布于离子选择电极的
敏感膜上组成的生物传感器。 在酶电极法测定葡萄糖时,葡萄糖在葡萄糖氧
化酶的作用下被氧化生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢, 而氧的消耗或过氧化氢的生成均可被氧电极或过氧 化氢电极测得,从而以间接方式得知样品中葡萄糖 的含量。常用的酶电极还有测定尿素、尿酸、肌酐、 维生素C、乙醇、乳酸、蛋白质等酶电极。
临床应用:
免疫比浊分析常用。
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(二)透射比浊法
原理:
当光线通过一定体积溶液时,由于溶液中存在的抗原-抗 体复合物颗粒对光线反射和吸收,引起透射光减少,透射光 的透光率和颗粒的量成反比。通过测定透射光的透光率反映 颗粒的量。
临床应用:
常用于生化指标的检测。
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第二节 电化学分析技术
本节主要内容
I
I0:入射光强度
b:液层厚度
C:溶液浓度 I:透射光强度
T:透光度
A:吸光度
k:吸光系数
b
10
Lambert-Beer定律是讨论溶液吸光度同溶液浓度和溶液层
厚度之间关系的基本定律,该定律是分光分析的理论基础。
其表达式为:
A = KLC
式中A为吸光度;K为比例常数,称为吸光系数;L为
溶液层厚度,称为光径;C为溶液浓度
指示电极(待测电极) 电极电位随被测物质活度变
化的电极。
参比电极 与被测物质无关,提供测量电位
参考的电极。
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参比电极——测量时作为对比的电极,它的电 极电位值在测量条件下是固定不变的。 常用的参比电极有甘汞电极和银-氯化银电极。
指示电极根据电极上是否发生电化学反应分为 两种: 1.离子选择性电极 2.基于电子交换反应的电极电位
1
吸光度
0.5
0 0 20 40 60 80 100
标准曲线
浓度
18
制作和应用标准曲线时应注意下面几点:
测定条件发生变化时(如更换标准品和试剂等),应重新 绘制。 标准品应有高的纯度,标准液的配制应准确。 当待测液吸光度超过线性范围时,应将标本稀释后再测定。 标本测定的条件应和标准曲线制作时的条件完全一致。 标准溶液浓度范围应满足反应的体积 标准曲线上应标明制作日期、制作人和名称。
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2. 气敏电极
是基于界面化学反应对气体敏感而设计的一类敏化电极。 二氧化碳气敏电极,它是由pH玻璃膜电极构成,在玻璃电 极上围着蓄有碳酸氢钠薄液层的透气膜,透气膜允许二氧化 碳扩散进出碳酸氢钠溶液,从而引起pH的变化,便可测定 二氧化碳的含量。其他的还有测定氨、氯等气敏电极。
指示电极通常选用玻璃电极,作用是对待测气体的浓度或 分压变化做出选择性响应。 参比电极一般选用Ag/AgCl电极。
第三章
生物化学检验 常用技术
1
本章主要内容
第一节 光谱分析技术 第二节 电化学分析技术 第三节 干化学分析技术
(自学) 第四节 电泳分析技术 第五节 基因扩增技术
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教学目标和要求
掌握: 1.分光光度技术、离子选择性电极分析技术、电泳 分析技术的基本原理和相关仪器的使用方法。 2.电位分析法的概念,离子选择性电极的结构及 类型。
熟悉: 影响光谱分析技术、电泳技术的因素
了解: 各种分析技术在生化检验中的应用。
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第一节 光谱分析技术
本节主要内容
一、吸收光谱分析法 二、发射光谱分析法 三、散射光谱分析法
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光谱分析技术:
利用各种化学物质都具有发射、吸收或散射光谱谱系的特 征,以此来确定物质性质、结构或含量。
光谱分析技术分类:
。方法学评价: 灵敏度高:最低检测浓度达10-7-10-9 g/ml。
临床应用:
用作氨基酸、蛋白质、核酸、酶等测定。
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三、散射光谱分析法 (一)散射比浊法
原理:
一定波长的光沿水平轴照射,通过溶液时,遇到抗原-抗 体复合物粒子,光线被粒子颗粒折射,发生偏转,光线偏转 角度与发射光的波长和抗原-抗体复合物颗粒大小、多少密 切相关,光强度与复合物浓度成正比。
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(2)比较法
己知浓度的标准品和标本作同样处理,使用相同的空白, 同时测定标准管和标本的吸光度,根据测定的吸光度及标准 品浓度,可直接计算出标本的浓度,计算公式为:
Cu=(Au×Cs)/As
其中Cu和Au为标本管浓度和吸光度,Cs和As分别为标准 管浓度和吸光度。用标准品法定量时,标准品的浓度应尽量 和标本管浓度相近。
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(二)分光光度法在生物化学检验中的应用
1. 对未知化合物进行定性分析
定性依据:
确定是什么物质
最大吸收波长λmax和摩尔吸光系数ε
(1)最大吸收波长λmax方法 (2)摩尔消光系数ε方法
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2.对待测物质进行定量
(1)标准曲线法 方法:
确定有多少(浓度)
根据Lambert-Beer定律,液体的浓度在一定范
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(一)基本原理
电位分析法:测定电池两极间电位差或电位差变化 来进行定量分析的电化学分析方法称电位分析法。
单个电极的电位是无法测量的。 因此,由指示电极
(待测电极)与参比 电极组成电池用电位 计测量该电池的电动 势,即可得到该电极 的相对电位。
正极:参比电极 30
负极:指示电极
原电池:由指示电极和参比 电极构成
溶液中有多种吸光物质时,总吸光度等于 各吸光物质吸光度总和。
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4. Lambert-Beer定律的偏离现象
(1) Lambert-Beer定律的局限性 (2)非单色入射光引起的偏离 (3)光的散射、折射引起的偏离 (4)溶液本身发生化学变化引起的偏离 (5)仪器因素引起的偏离
其单位为L/mol·cm,此时:
A= εlc ε的意义是:当液层厚度为1cm,物质浓度为 1mol/L时在特定波长下的吸光度值。
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3. Lambert-Beer定律的应用条件: ①入射光必须是单色光; ②被测样品必须是均匀介质(稀溶液);
③吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分 溶液。 吸光度的加和性:A总= A1+ A2+ A3…+ An
而产生 (吸收能量=两个跃迁能级之差)
M h 吸收辐射能量 M * 吸收光谱
基态 光
激发态
6
紫外分光光度法(UV):λ(200~400nm),用于有 机物定性、定量、 结构分析。 可见分光光度法(Vis): λ(400~760nm),用于有 色物质定量分析。 红外分光光度法 (IR): λ(2.5~50μm),用于有 机物结构分析。 核磁共振谱(NMR):原子核吸收无线电波,发生 核自旋级跃 迁,产生光谱。用于分子结构分析。
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一、电位分析法
电位分析法
测定 物理量
电位 电导 确定
电量 电阻
参与反应的化 学物质的量
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电位分析法的理论依据—— 能斯特方程
E电池

k

2.303RT nF
lg
ai(K '
K
K参)
R为气体常数
T为绝对温度 n 为离子电荷数; F为法拉第常数;
ห้องสมุดไป่ตู้ai Ci fi
ai为被测离子活度 Ci 为被测离子浓度; fi 为被测离子活度系数; K 在测量条件恒定时为常数。
3. 电极电位的测量 ISE与参比电极共同浸入样品试液中构成一
个原电池,通过测量原电池的电动势E,便 可求得被测离子的活度或浓度。
35
离子选择性电极作正极时: 对阳离子响应的电极,取正号; 对阴离子响应的电极,取负号。
ISE 法测量
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离子选择性电极的电极电位表示为:
E电池

k

2.303RT nF
表示:吸光度与和溶液中吸光物质的浓度c和溶液的厚度l的 乘积成正比。
(Lambert-Beer定律适用于可见光、紫外光、红外光和均匀 非散射的液体。)
11
当溶液浓度c的单位为g/L,溶液液层厚度l的 单位为cm时,K叫“吸光系数”,用а表示。其单 位为L/g·cm
当溶液浓度c的单位为mol/L,溶液液层厚度l 的单位为cm时,K叫“摩尔吸光系数”,用ε (êpsilon)表示。
方法学评价:
精密度高、特异性好、成本低廉,但使用的丙烷等燃料, 不够安全。
临床应用:
用作钠、钾测定的参考方法。
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(二)荧光分光光度法
原理:
分子吸收光能量后被激发,从激发态的最低振动能级跃 迁返回基态时所发射出的光就是荧光。物质发射的荧光波长 与物质结构密切相关,发射光强度与物质浓度成正比,利用 物质的性质进行定量和定性分析。
围内与吸光度成正比关系。配制一系列浓度的标准
品溶液(浓度应包含高、中、低浓度范围),按标
本处理方法作相同处理,在特定波长下测定吸光度,
以标准液浓度为横座标,以吸光度为纵座标,按最
小二乘法的原理,将对应各点连成一条通过原点的
直线,这条直线称为标准曲线。待测溶液测定吸光
度后,从标准曲线上可查出其相应的浓度。 17
A = -lgT = -lgI/I0 = lgI0/I
8
完全吸收
光谱示意 复合光 表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
9
2. Lambert-Beer定律
朗伯-比尔定律:
T I 10 kbc I0
A lg T lg I lg I0 lg 1 kbc
I0
I
T
I0
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