蛋白质与非蛋白含氮化合物检验.ppt
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1、第二章蛋白质与非蛋白含氮化合物检验,教学内容,第一节 概述,一、血浆蛋白质,1.直接在血液中发挥作用 在血浆中运载弱水溶性物质 维持血浆胶体渗透压 组成血液pH缓冲系统参与凝血与纤维蛋白溶解血浆固有酶在血浆发挥作用,2.需要时进入组织发挥作用对组织蛋白起修补作用组成体液免疫防御系统抑制组织蛋白酶参与代谢调控作用的激素,血浆蛋白质功能,血浆蛋白质的功能分类,运输载体血浆脂蛋白(CM、VLDL、LDL、HDL等)白蛋白转铁蛋白结合珠蛋白血色素结合蛋白铜蓝蛋白视黄醇结合蛋白甲状腺素结合球蛋白皮质素结合球蛋白类固醇激素结合球蛋白,凝血与纤溶蛋白:纤维蛋白原,凝血酶原,凝血因子、,前激 肽释放酶、HMW
2、激肽原,抗凝血酶,纤维蛋白溶酶原等 免疫球蛋白和补体蛋白:IgG、A、M、D、E C1q、C1r、C1s、C2、C3、C4、C5、C6、7、C8、C9、B因子、D因子、备解素等,血浆蛋白质的功能分类,蛋白酶抑制物:1-抗胰蛋白酶、1-抗糜蛋白酶 2-巨球蛋白等6种以上血浆酶:卵磷脂胆固醇酰基转移酶、假性胆碱酯酶等 蛋白类激素:胰岛素、胰高血糖素、生长激素等,血浆蛋白质的功能分类,血浆蛋白质的电泳分类,醋纤膜电泳或琼脂糖电泳:白蛋白 1球蛋白 2球蛋白 球蛋白 球蛋白 分辨率高时:可有1和2 2中也可有两条 采用聚丙烯酰胺凝胶电泳,在适当条件下可以分出30多个区带,各电泳区带的主要血浆蛋白质,前
3、白蛋白 甲状腺素转运蛋白 0.20.4g/L白蛋白 白蛋白 35551-球蛋白 1-抗胰蛋白酶 0.92.0 1-酸性糖蛋白 0.51.5 甲胎蛋白 310-5 高密度脂蛋白 1.73.252-球蛋白 结合珠蛋白 0.32.0 2-巨球蛋白 1.254.1 铜蓝蛋白 0.20.5-球蛋白 转铁蛋白 2.03.5 低密度脂蛋白 0.61.55 C4 0.10.4 2-微球蛋白 0.0010.002 纤维蛋白原 2.04.0 C3 0.71.5-球蛋白 IgA 0.74.0 IgG 7.016 IgM 0.42.3 C-反应蛋白 0.008,(一)前白蛋白(prealbumin,PA),即甲状腺素
4、转运蛋白(transthyretin,TTR)电泳显示在白蛋白前方故名PA,肝脏合成,55kD,半寿期仅2.5天。5070与视黄醇结合蛋白组成复合体。能转运甲状腺素和三碘甲腺原氨酸,大约结合血浆中10的甲状腺激素。必需氨基酸含量很高,是组织修补材料。,(二)视黄醇结合蛋白(retinol-binding protein,RBP),肝脏合成,仅21kD,半寿期12h携带视黄醇从肝脏转运到各种靶组织。与TTR以1:1比例结合,避免RBP从肾小球滤过,在靶细胞,TTR-RBP降解,视黄醇被摄入细胞,无视黄醇的RBP载体蛋白与TTR无亲和性,被肾小球滤出,肾近端小管细胞吸收并降解。,(三)白蛋白(al
5、bumin,ALB)生化特性,占血浆总蛋白的5768,不含糖,66.3kD由肝脏合成,1114.7g/d,半寿期约1820天 合成储备大,由血浆胶体渗透压和蛋白质摄入量调节 肾病综合征时合成量可增高到正常的300以上遗传性变异可发生电泳迁移率变化,出现双白蛋白区带(大量使用青霉素或水杨酸等药物亦可),(三)白蛋白生理作用,最重要血浆营养蛋白,胞饮进入细胞,氨基酸合成组织蛋白最重要血浆载体蛋白维持血浆胶体渗透压的最重要成分缓冲酸碱物质的主要血浆蛋白质高度溶于水,能运载许多疏水分子 生理pH中为负离子,每分子带200个负电荷 运输胆红素.长链脂肪酸.胆汁酸盐.前列腺素.类固醇激素 无机离子(如Ca
6、2+、Cu2+、Ni2+).药物(如阿司匹林、青霉素)结合型激素和药物无活性,ALB含量或pH变化时其活性变化,(四)1-抗胰蛋白酶(1-antitrypsin,1AT或AAT),蛋白酶和抗蛋白酶蛋白酶:清除病原微生物、坏死组织和衰老红细胞 蛋白酶过多或活性过强可破坏正常组织和细胞抗蛋白酶:机体为对抗蛋白酶的异常作用而产生 抗蛋白酶减少可导致某些疾病发生,(四)1-抗胰蛋白酶 生理功能,占血清中抑制蛋白酶活力的90左右能抑制胰蛋白酶、糜蛋白酶、胶原蛋白酶 及白细胞释放的溶酶体蛋白水解酶 形成不可逆的酶-抑制物复合体,(四)1-抗胰蛋白酶 AAT的多种遗传表型,至少有75种,表达的蛋白质有M型和
7、Z型、S型 PiMM型最多,占人群95%以上类型:PiMM、PiMS、PiMZ、PiSS、PiSZ、PiZZ 活力:100%、80、60、60、35、15,(五)1-酸性糖蛋白(1-acid glycoprotein,1 AG或AAG),肝脏合成,40kD,又称血清类黏蛋白,含糖约45,包括1120唾液酸,血清黏蛋白的主要成分,黏蛋白是能被 高氯酸和其它强酸沉淀的一组蛋白质。,(五)1-酸性糖蛋白(1-acid glycoprotein,1 AG或AAG),主要的急性时相反应蛋白 急性炎症时增高,与免疫防御功能有关AAG可以结合利多卡因和心得安等 急性心肌梗死时升高,药物结合状态增加 游离状态
8、减少,需要增加药物剂量。,(六)结合珠蛋白(haptoglobin,Hp)生化特性和表型,由肝脏合成,85kD400kD,分子量变化很大22四聚体,亚基不同而形成的四聚体表型 不同亚基有三种遗传表型1F、1s、2,氨 基酸数不同 有些表型的四聚体又形成聚合体,在 电泳中出现多条带,结合珠蛋白的几种遗传表型,表 型 亚单位的结构 组 成Hp1-1(1F)22 80kD,链氨基酸83个 1F1S 2 链氨基酸245个(1S)2 2Hp2-1(1S2 2)n 120kD-200kD的聚合体(1F2 2)n n不同在电泳中呈多条带Hp2-2(2)n 160kD-400kD n=3-8 n不同在电泳中呈
9、多条带,能与RBC中释放的游离Hb结合 每分子Hp结合两分子Hb 防止Hb从肾丢失而保留铁,避免Hb对肾脏损伤。Hp不能被重新被利用,溶血后其含量急剧降低,血浆Hp浓度多在一周内由再生而恢复。,(六)结合珠蛋白 生理功能,由肝实质细胞合成,分子量约720kD血浆最大的蛋白质,不能从血管扩散至细胞外液也是主要的蛋白酶抑制剂能结合并抑制各种类型的蛋白酶,如纤维蛋白溶酶、胃蛋白酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶等酶与2MG处于复合物状态时 酶底物为大分子,蛋白水解酶活性被抑制 酶底物为小分子,仍能被2MG-蛋白酶水解,(七)2巨球蛋白(2-acroglobulin,2MG或AMG),(八)铜蓝蛋白(cerulo
10、plasmin,Cp)生化特性,肝实质细胞合成,132kD,2球蛋白每分子含68个铜原子,含铜而呈蓝色95%的血清铜存在于Cp中,另5%呈可扩散状态 血循环中Cp为铜没有毒性的代谢库。,与氧化还原反应有关,既能起氧化作用又能起抗氧化作用。具有铁氧化酶作用,能将Fe2+氧化为Fe3+Fe3+再结合到转铁蛋白上,使铁不具毒性还有抑制膜脂质氧化的作用,(八)铜蓝蛋白 生理功能,(九)转铁蛋白(transferrin,TRF)生化特性,肝细胞合成,79.6kD,区带,半寿期10.5d能可逆结合多价阳离子,如铁、铜、锌、钴等,但已知其对铁的结合具有临床重要性,(九)转铁蛋白 生理功能,从小肠进入血液的F
11、e2+被Cp氧化为Fe3+,再被TRF的载体蛋白结合。每种细胞表面都有TRF受体,对TRF-Fe3+复合物比对TRF的载体蛋白亲和力高得多TRF-Fe3+将大部分Fe3+运输到骨髓合成Hb 小部分则运输到各组织细胞,形成铁蛋白 及合成肌红蛋白、细胞色素等,(十)2-微球蛋白(2-microglobulin,2M,BMG),存在于各种有核细胞表面,仅11.8kD是HLA的轻链或链,可从细胞表面 尤其是淋巴细胞和肿瘤细胞表面脱落到血浆中从肾小球滤过,再被肾近端小管重吸收和分解,(十一)C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)生化特性,因在急性炎症病人血清中出现的可以结合 肺炎球
12、菌细胞壁C-多糖的蛋白质而命名由肝细胞所合成,115kD电泳分布在慢区带,有时可延伸到区带,不仅结合多种细胞、真菌及原虫等多糖物质 在钙离子存在下,还可以结合卵磷脂和核酸可引发对侵入细胞的免疫调理作用和吞噬作用 结合后的复合体具有对补体系统的激活作用 表现炎症反应,(十一)C-反应蛋白 生理功能,二、体液氨基酸(amino acid,AA),氨基酸由消化道吸收、体内合成、组织蛋白分解作用:合成蛋白质,转变为其他含氮生物活性物质分解途径:脱氨基成氨及-酮酸(转变为糖、脂肪或分解供能)小部分脱羧基生成CO2和胺类体液氨基酸含量可反映体内氨基酸代谢紊乱情况氨基酸代谢紊乱有遗传性性和继发性,(一)遗传
13、性氨基酸代谢紊乱,为遗传性代谢酶缺陷引起,种类很多 是相关基因突变所致,至今已发现70余种绝大多数疾患罕见,而病情却严重如果诊断足够早,某些疾患可以治疗,1.氨基酸血症(Aminoacidemia),酶缺陷在氨基酸代谢起点,其催化氨基酸在血中增加 酶缺陷在代谢途径中间,酶催化前的中间代谢物堆积 有时因正常途径受阻,通过旁路代谢的产物可增多氨基酸血症:氨基酸、或其中间代谢物、或其旁路代 谢物在血液中增高称之。如酪氨酸血症、组氨酸血症、精氨酸血症等,2.氨基酸尿症(Aminoaciduria),血浆增多的氨基酸及其代谢物均从肾小球滤过 超出肾小管重吸收能力从尿排出即为氨基酸尿症 尿液中浓度经常比血
14、浆更高血浆和尿液氨基酸增多可同时存在 称某种氨基酸血症或氨基酸尿症有时是传统习惯肾小管细胞膜存在氨基酸载体转运蛋白 当某种载体缺乏时,相应氨基酸从尿中排出增加 血浆中这些氨基酸浓度可在正常范围或偏低,遗传性氨基酸代谢紊乱的缺陷酶 及其血和尿中增高的成分(带*为尿中氨基酸),疾病名称 缺乏的酶 血浆中增高的成分苯丙酮酸尿症 苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸、苯丙酮酸I型酪氨酸血症 延胡索酸乙酰乙酸酶 酪氨酸、甲硫氨酸尿黑酸尿症 尿黑酸氧化酶 尿黑酸(轻度)同型胱氨酸尿症 胱硫醚合成酶 甲硫氨酸、同型胱氨酸组氨酸血症 组氨酸酶 组氨酸、丙氨酸甘氨酸血症 甘氨酸氧化酶 甘氨酸支链酮酸尿症 支链酮酸氧化酶 缬
15、氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等胱硫醚尿症 胱硫醚酶 胱硫醚型高脯氨酸血症 脯氨酸氧化酶 脯氨酸精氨酸琥珀酸尿症 精氨酸琥珀酸酶 谷氨酰胺、脯氨酸、甘氨酸等精氨酸血症 精氨酸酶 精氨酸胱氨酸尿症 肾小管碱性氨基酸载体*胱氨酸.精氨酸.赖氨酸.鸟氨酸色氨酸代谢综合症 肾小管中性氨基酸载体*所有中性氨基酸二羧基氨基酸尿症 肾小管酸性氨基酸载体*谷氨酸、天冬氨酸亚氨基甘氨酸尿症 肾小管亚氨基酸载体*脯氨酸、羟脯氨酸、甘氨酸,(二)继发性氨基酸代谢紊乱,若与氨基酸代谢有关的器官出现严重病变 也可发生某种氨基酸血症或氨基酸尿症见于肝脏和肾脏疾患、蛋白质营养不良、烧伤等肝功能衰竭:支链氨基酸/芳香族氨基酸比值(B
16、CAA/AAA比值)下降继发性肾性氨基酸尿:由肾小管损害、肾近曲小管功能障碍,使氨基酸重吸收减少而引起,三、嘌呤核苷酸(一)嘌呤核苷酸代谢,嘌呤核苷酸的合成:从头合成途径、补救途径嘌呤核苷酸的分解:终产物是尿酸,人类不能再分解,嘌呤核苷酸合成代谢,主要原料:5-磷酸核糖氨基酸一碳单位,二、高尿酸血症(hyperuricemia),可分为原发性和继发性两类,以前者为多原发性高尿酸血症:遗传性嘌呤代谢紊乱和/或尿酸排泄障碍引起 多数由多基因遗传缺陷所致 与代谢综合征也关系密切继发性高尿酸血症:高嘌呤饮食、肾脏疾病、血液病、药物等引起,嘌呤代谢紊乱,在原发性高尿酸血症的病因中约占10主要原因是嘌呤代
17、谢酶缺陷 其中大多数属多基因遗传缺陷,机制不明 由单酶缺陷引起者仅占12,单酶缺陷原因:,次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)缺乏 PRPP合成酶亢进G-6-P缺乏,引起G-6-磷酸增多 沿磷酸戊糖途径生成较多PRPP,嘌呤合成增多腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)缺乏 腺嘌呤不能经补救途径合成腺苷酸而出现堆积 腺嘌呤代谢产物2,8-二羟腺嘌呤由尿排出增加 可产生肾结石,不是高尿酸血症,2.尿酸排泄障碍,原发性高尿酸血症中8090具有尿酸排泄障碍肾脏功能大多正常,仅存在尿酸排泄障碍属多基因遗传性疾病,易感基因和发病机制不明确,2.尿酸排泄障碍,肾脏对尿酸盐的排泄有四个阶段:肾小球滤过血浆
18、中的全部尿酸盐 滤液中大部分尿酸盐被近曲小管重吸收 近端小管再分泌尿酸盐 髓绊降支被动重吸收尿酸盐终尿排出尿酸盐只占滤过量的610 总量约为2.4mmol3.0mmol/d肾脏尿酸排泄障碍涉及以上各个过程,3.代谢综合征与高尿酸血症,原发性高尿酸血症与肥胖、原发性高血压、血脂异常、糖尿病、胰岛素抵抗关系密切。高尿酸血症是代谢综合征的一个组成部分肥胖和高甘油三酯血症是高尿酸血症的相关因素 但血液尿酸和TG等之间相互作用的机制仍不清楚,4.高嘌呤饮食,短时间内从饮食摄入大量含嘌呤食物会生成大量尿酸 超过肾脏排泄能力导致血液尿酸升高各类荤菜都含嘌呤,尤其是各种动物内脏和海鲜嘌呤极高:脑.肝.肾.心.
19、蛤蜊.凤尾鱼.沙丁鱼.肉汁等嘌呤较高蔬菜:菠菜.韭菜.扁豆.豌豆.大豆.豆制品等饮料:咖啡、浓茶含一定量嘌呤酒类:啤酒引发痛风的可能性最大,烈性酒次之 葡萄酒基本上不存在这种危险鸡蛋和牛奶含丰富蛋白质而嘌呤较低,水果中嘌呤很少,5.各种肾脏疾病,各种肾小球疾病因肾小球滤过功能等减退慢性铅中毒造成肾小管损害药物竞争性抑制肾小管排泌尿酸:双氢克尿塞/利尿酸/速尿/吡嗪酰胺/小剂量阿司匹林血液乳酸或酮酸等有机阴离子浓度增高:肾小管对尿酸的分泌受到竞争性抑制而排出减少,6.细胞破坏增多,使核酸分解及尿酸生成增多:骨髓增生性疾病核酸合成增加和周转加速白血病、淋巴瘤、红细胞增多症等恶性肿瘤的化疗和放疗后细
20、胞破坏过多溶血性贫血、系统性红斑狼疮、牛皮癣、心肌梗死、肺结核等组织细胞破坏增多,高尿酸血症和痛风的病因分类 类 型 病因或遗传特征原发性高尿酸血症 尿酸排泄减少,占80-90 多基因性常染色体显性遗传 尿酸产生过多 从头合成嘌呤过多(占原发性10-20)多基因性常染色体显性遗传 特异性酶缺陷(占原发性1)青春性原发性痛风 HGPRT部分缺乏,X-连锁 青春期尿酸结石症(突变型)PRS活性增强 Lesch-Nyhan综合征 HGPRT完全缺乏,X-连锁 Con gierke病 葡萄糖-6-磷酸酶缺乏或不足 继发性高尿酸血症 尿酸排泄减少 肾功能减退 慢性肾疾患 肾小球滤过减少 糖尿病肾病 肾小
21、管排泌尿酸减少 高血压、内分泌疾病、有机酸增加、铅中毒肾病 尿酸产生过多 骨髓增殖性疾病:白血病、多发性骨髓瘤、红细胞增多症 慢性溶血性贫血 全身扩散的癌症,恶性肿瘤化疗或放疗 严重的剥脱性牛皮癣,一、体液总蛋白二、体液白蛋白三、血清蛋白质电泳四、免疫固定电泳五、体液个别蛋白质六、体液氨基酸七、体液尿酸,第二节 常用体液蛋白质与非蛋白含氮化合物检测项目,一、体液总蛋白,体液总蛋白包括数量众多的各种蛋白质定量测定时作了如下假定:1.所有血浆蛋白是单纯的多肽链,糖脂类和金 属有机物等均不计在内,其含氮量平均为162.各种蛋白质理化性质虽不同,但与化学试剂的 反应性(如呈色、沉淀)一致。,测定蛋白质
22、时利用蛋白质特有的结构或性质:重复的肽链结构;分子中均含有氮原子;与色素结合的能力;沉淀后借浊度或光折射测定;酪氨酸和色氨酸残基对酚试剂反应或紫外光吸收临床实验室测定体液蛋白质的方法有多种 各种方法性能和应用情况不同 最多用的是双缩脲法,以下将重点介绍,一、体液总蛋白,(一)双缩脲法(biurea method),【测定原理】蛋白质中两个相邻肽键(-CO-NH-)在碱性溶液与二价铜离子作用产生稳定的紫红色络和物。此反应与双缩脲(两个尿素缩合物H2N-OC-NH-CO-NH2)在碱性溶液与Cu2+作用形成紫红色反应相似。因此将蛋白质与碱性铜反应的方法称为双缩脲法,(一)双缩脲法,【参考区间】随年
23、龄增大有所增高,60岁后则稍有下降。新生儿:4670 g/L,数月到2岁:5175g/L,3岁及以上:6080 g/L。成人:6483g/L(直立行走)和6078g/L(卧床)【临床意义】浓度下降常由白蛋白浓度下降而引起浓度增高见于慢性炎症等多克隆免疫球蛋白增多,以及浆细胞病的单克隆免疫球蛋白增多症。,(一)双缩脲法,【方法评价】(1)特异性:至少含两个-CONH-才能与Cu2+络合,氨基酸及二肽无反应,三肽以上才能反应。体液小分子肽含量极低,可忽略不计。(2)呈色一致性:因呈色强度与肽键数量即蛋白质 含量成正比,故各种蛋白质呈色强度基本相同,此为目前所有总蛋白测定方法中最好。,(一)双缩脲法
24、,【方法评价】(3)临床应用:检测范围10120g/L灵敏度不高,但很适合血清总蛋白浓度对胸腹水总蛋白的检测低限为0.47g/L 生物检测限为1.33g/L 胸腹腔积液TP在4.550 g/L,能采用该法蛋白质浓度很低的脑脊液和尿液无法定量,(二)测定体液总蛋白的其他方法 1.染料结合法,酸性环境蛋白质带正电荷,可与染料阴离子反应而产生颜色改变。染料有氨基黑、丽春红、考马斯亮蓝、邻苯三酚红钼等,前两种常作血清蛋白电泳的染料。考马斯亮蓝可用于尿液、脑脊液等定量测定,虽简便和灵敏,但比色杯对染料有吸附作用。邻苯三酚红钼法没有考马斯亮蓝法的缺点。各法均存在与不同蛋白质结合力不一致的问题,(二)测定体
25、液总蛋白的其他方法 1.染料结合法 邻苯三酚红钼法(pyrogallol red molybdate,PRM),原理:在酸性介质中,邻苯三酚红-钼酸盐与蛋白质形成复合物,最大吸收峰从467nm转移至594nm。灵敏度高,检测下限约1020mg/L,上限约2g/L 试剂不吸附比色杯,可用于自动生化分析仪中各种蛋白质呈色程度不同,球蛋白约为白蛋白70 加入适量十二烷基磺酸钠,球蛋白反应性有所升高该法适用于蛋白质浓度低的尿液、脑脊液等,(二)测定体液总蛋白的其他方法 2.凯氏定氮法(Kjeldahl method),1883年建立,是经典的蛋白质测定方法。原理:测定样品中的含氮量,推算出蛋白质含量。
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