教学课件第十一章生物素亲合素放大技术

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1、第十一第十一章章 生物素生物素- -亲合亲合素放大技术素放大技术第二节第二节 亲合素、链霉亲合素的理化性质与标记亲合素、链霉亲合素的理化性质与标记一、理化特性一、理化特性二、亲合素（或链酶亲合素）的标记二、亲合素（或链酶亲合素）的标记第一节第一节 生物素的理化性质与标记生物素的理化性质与标记一、活化生物素一、活化生物素二、活化生物素标记蛋白质二、活化生物素标记蛋白质第三节第三节 生物素生物素- -亲合素系统的特点亲合素系统的特点一、灵敏度二、特异性一、灵敏度二、特异性三、稳定性四、适用性三、稳定性四、适用性五、其他五、其他思考题思考题小结小结第四节第四节 生物素生物素- -亲合素系统的应用亲合

2、素系统的应用一、生物素一、生物素- -亲合素系统基本类型及原理亲合素系统基本类型及原理二、生物素二、生物素- -亲合素系统在酶免疫测定中的应用亲合素系统在酶免疫测定中的应用三、生物素三、生物素- -亲合素系统在荧光免疫技术中的应用亲合素系统在荧光免疫技术中的应用四、生物素四、生物素- -亲合素系统在放射免疫测定中的应用亲合素系统在放射免疫测定中的应用五、生物素五、生物素- -亲合素系统在分子生物学中的应用亲合素系统在分子生物学中的应用维生素维生素H H 动、植物组织中广泛动、植物组织中广泛 分布分布, ,卵黄和肝含量高卵黄和肝含量高MW 244.31kD.MW 244.31kD.I I环为咪唑

3、酮环，可与亲合环为咪唑酮环，可与亲合 素结合素结合环为噻吩环，环为噻吩环，C2C2上戊酸上戊酸 侧链的未端羧基是结合生侧链的未端羧基是结合生 物大分子的唯一结构物大分子的唯一结构 I I I I 咪唑酮环咪唑酮环咪唑酮环咪唑酮环 噻吩环噻吩环噻吩环噻吩环 羧基羧基第一节第一节 生物素理化性质与标记生物素理化性质与标记一、活化生物素一、活化生物素 生物素侧链的末生物素侧链的末端羧基经化学修端羧基经化学修饰后制成带各种饰后制成带各种活性基团的衍生活性基团的衍生物物活化生物素活化生物素( (生物素化衍生物生物素化衍生物) )生物素活化生物素活化活化生物素易活化生物素易与抗原、抗体与抗原、抗体酶及核酸

4、分子酶及核酸分子中相应基团偶中相应基团偶联形成生物素联形成生物素化标记物化标记物 标记蛋白质标记蛋白质氨基氨基的活化生物素的活化生物素 标记蛋白质标记蛋白质醛基醛基的活化生物素的活化生物素 标记蛋白质标记蛋白质巯基巯基的活化生物素的活化生物素 标记标记核酸核酸的活化生物素的活化生物素 活化生物素活化生物素标记蛋白质氨基的活化生物素标记蛋白质氨基的活化生物素BNHSBNHS分子可与蛋白质分子可与蛋白质 赖氨酸的氨基形成肽键赖氨酸的氨基形成肽键 BNHSBNHS适用标记抗体和适用标记抗体和 中性或偏碱性的蛋白质中性或偏碱性的蛋白质生物素生物素N-N-羟基丁二酰胺羟基丁二酰胺碳二亚胺碳二亚胺生物素羟

5、生物素羟基琥珀酰基琥珀酰亚胺酯（亚胺酯（BNHS BNHS ）如何减小空间位阻？如何减小空间位阻？长臂活化生物素长臂活化生物素（BCNHSBCNHS）：）：生物素和生物素和N-N-羟基丁二酰亚胺之间添羟基丁二酰亚胺之间添加了两个加了两个6-6-氨基已糖分子基团，形氨基已糖分子基团，形成连结臂，生物素与大分子基团的成连结臂，生物素与大分子基团的距离距离 标记蛋白质醛基的活化生物素标记蛋白质醛基的活化生物素生物素酰肼生物素酰肼(BHZ)(BHZ)：水合肼与生物素的合成物水合肼与生物素的合成物 主要用于标记偏酸性糖蛋白主要用于标记偏酸性糖蛋白 肼化生物胞素肼化生物胞素(BCHZ)(BCHZ) ：生物

6、素与赖氨酸连接：生物素与赖氨酸连接 后，再与无水肼反应而成。后，再与无水肼反应而成。 除醛基外，除醛基外， BCHZ BCHZ还可标记氨基还可标记氨基标记蛋白质巯基的活化生物素标记蛋白质巯基的活化生物素马来酰亚胺马来酰亚胺- -丙酰丙酰- -生物胞素（生物胞素（MPB)MPB)能特异地与蛋白质巯基结合的活化能特异地与蛋白质巯基结合的活化生物素生物素 标记核酸的活化生物素标记核酸的活化生物素光生物素光生物素( (photobiotinphotobiotin) ) 侧链上连接的芳香基叠氮物基团侧链上连接的芳香基叠氮物基团, , 经光照后经光照后, , 变为变为芳香芳香 基硝基苯，可直接与腺嘌呤氨基

7、结合基硝基苯，可直接与腺嘌呤氨基结合, , 形成形成B-B-核酸核酸探针探针 生物素脱氧核苷三磷酸生物素脱氧核苷三磷酸（Bio-dUTP） 作为作为TTPTTP的结构类似物，可采用缺口移的结构类似物，可采用缺口移 位法掺入到双链位法掺入到双链DNADNA中。中。BNHS和和BHZ 可直接标记核酸，可直接标记核酸，但对但对碱基配对碱基配对有影有影响。响。活化生物素通过侧链与蛋白分子连接；活化生物素通过侧链与蛋白分子连接；一个蛋白分子可被多个生物素标记多价性；一个蛋白分子可被多个生物素标记多价性；对对BNHS多标记抗体多标记抗体, BHZ则多标记微酸性抗原；则多标记微酸性抗原； 抗原、抗体标记后活

8、性不变；抗原、抗体标记后活性不变；可对标记材料（如酶）标记：碱性磷酸酶标记后可对标记材料（如酶）标记：碱性磷酸酶标记后 活性将降低；活性将降低；二、生物素标记蛋白质二、生物素标记蛋白质选择活化生物素：选择活化生物素：依抗原或抗体分子所带可标记基团依抗原或抗体分子所带可标记基团 的种类（氨基、醛基或巯基）以及分子的酸碱性；的种类（氨基、醛基或巯基）以及分子的酸碱性；控制生物素：控制生物素：蛋白质比例蛋白质比例 生物素：生物素：IgG IgG 用量比用量比(mg/mg)宜为宜为2:1, IgG2:1, IgG应用浓度应用浓度 0.50.55 5g/ml; 生物素生物素1 13 3个个/Ag/Ag，

9、3 35 5个个/ /AbAb；使用交联臂减少空间阻力使用交联臂减少空间阻力第二节第二节 亲合素、链霉亲合素的理亲合素、链霉亲合素的理化性质与标记化性质与标记亲合素亲合素(avidin, AV) 和链霉亲合素和链霉亲合素(streptavidin, SA)是生物素的天然特异性结是生物素的天然特异性结合物。而且，二者均为大分子蛋白，因此几乎合物。而且，二者均为大分子蛋白，因此几乎所有用于标记的物质均可以同亲合素（所有用于标记的物质均可以同亲合素（AV）或）或链酶亲合素（链酶亲合素（SA）结合。）结合。 结构结构 四亚基糖蛋白四亚基糖蛋白 四肽链蛋白四肽链蛋白 无糖基无糖基PI PI 10.5 6

10、10.5 6结合位结合位 色氨酸色氨酸 色氨酸色氨酸生物素生物素 4 44 4Ka Ka 10 1015 15 10 101515活性活性 13 1315 1515 151818亲合素（亲合素（亲合素（亲合素（A A A A）链霉亲合素链霉亲合素链霉亲合素链霉亲合素(SA)(SA)(SA)(SA)一、理一、理 化化 特特 性性二、亲合素二、亲合素/链霉亲合素标记链霉亲合素标记标记物：标记物：酶、胶体金酶、胶体金 异硫氰酸荧光素（异硫氰酸荧光素（FITC） HRP-AV(SA) 过碘酸钠、戊二醛过碘酸钠、戊二醛ABC/SABC 预制预制AV(SAV)-Biotin第三节第三节 生物素生物素- -

11、亲合素系统的特点亲合素系统的特点一、灵敏度一、灵敏度二、特异性二、特异性三、稳定性三、稳定性四、适用性四、适用性五、其他五、其他第四节第四节 生物素生物素- -亲合素系统的应用亲合素系统的应用生物素与亲合素之间结合的亲合生物素与亲合素之间结合的亲合力高、特异性强，各自均可以与各型力高、特异性强，各自均可以与各型大小分子结合，以及二者在结合反应大小分子结合，以及二者在结合反应时具有的多级放大作用等优越性，使时具有的多级放大作用等优越性，使BASBAS及其相关技术被广泛应用在各种标及其相关技术被广泛应用在各种标记免疫分析技术领域中，尤其为标记记免疫分析技术领域中，尤其为标记免疫检测自动化分析做出了

12、极大的贡免疫检测自动化分析做出了极大的贡献。献。 一、生物素一、生物素- -亲合素系统基本类型亲合素系统基本类型及原理及原理BABBAB法：法： Ag+BAb Ag-AbB Ag+BAb Ag-AbB A A Ag-AbB-A Ag-AbB-A BE BE Ag-AbB-A-BE Ag-AbB-A-BE 特点：以游离特点：以游离A A分别连接分别连接B-AbB-Ab和和B-E B-E BABA法法Ag+BAb Ag-AbB Ag+BAb Ag-AbB AE AE Ag-AbB-A- Ag-AbB-A-BEBE特点：以特点：以A-E/SA-EA-E/SA-E代替代替BABBAB法中的法中的A A

13、，省，省 却了加却了加B-EB-E的步骤的步骤3. 3. ABC ABC法法 A+BE A- BE-ABC A+BE A- BE-ABC Ag+BAb Ag-AbB Ag+BAb Ag-AbB ABCABC Ag-AbB- Ag-AbB-ABC ABC 特点特点: :将将BABBAB法中的法中的A A先与先与B-EB-E结合，制备成复合物结合，制备成复合物ABCABC二、生物素二、生物素- -亲合素系统在酶免疫亲合素系统在酶免疫测定中的应用测定中的应用BASBAS在在ELISAELISA中的应用中的应用 生物素生物素- -亲合素系统在均相酶免疫测定亲合素系统在均相酶免疫测定 三、生物素三、生物

14、素- -亲合素系统在荧光免亲合素系统在荧光免疫技术中的应用疫技术中的应用 BAS BAS用于荧光抗体技术，通常采用用于荧光抗体技术，通常采用BABA法，法，即用荧光素直接标记亲合素（或链酶亲即用荧光素直接标记亲合素（或链酶亲合素）；也可采用游离亲合素（或链酶合素）；也可采用游离亲合素（或链酶亲合素）搭桥，两端分别连接生物素化亲合素）搭桥，两端分别连接生物素化抗体和荧光素标记的生物素（抗体和荧光素标记的生物素（BABBAB法）或法）或荧光标记的抗亲合素（或链酶亲合素）荧光标记的抗亲合素（或链酶亲合素）抗体的夹心法。抗体的夹心法。 四、生物素四、生物素- -亲合素系统在放射免亲合素系统在放射免疫测

15、定中的应用疫测定中的应用BASBAS主要与免疫放射分析主要与免疫放射分析(IRMA)(IRMA)检测体系偶检测体系偶联，用于对终反应的放大（联，用于对终反应的放大（BABA法）法） BASBAS也可用于也可用于IRMAIRMA反应后反应后B B、F F成分的分离成分的分离 五、生物素五、生物素- -亲合素系统在分子生亲合素系统在分子生物学中的应用物学中的应用以生物素标记核酸探针进行的定位检测以生物素标记核酸探针进行的定位检测用用BAS制备的亲和吸附剂进行基因的分离制备的亲和吸附剂进行基因的分离纯化纯化将免疫测定技术与将免疫测定技术与PCR结合建立免疫结合建立免疫-PCR(immuno-PCR)

16、用于抗原的检测用于抗原的检测 思考题思考题1.1.生物素的分子结构特点是什么？生物素的分子结构特点是什么？2.2.生物素通过什么结构、形式与生物大分子相连结？生物素通过什么结构、形式与生物大分子相连结？3.3.亲合素或链霉亲合素的分子结构、理化性质有何特点？亲合素或链霉亲合素的分子结构、理化性质有何特点？4.4.为什么亲合素、链霉亲合素具有为什么亲合素、链霉亲合素具有“桥联桥联”作用？作用？5.5.亲合素、链霉亲合素可以被哪些示踪剂标记？亲合素、链霉亲合素可以被哪些示踪剂标记？6.6.为什么生物素亲合素系统具有放大作用？为什么生物素亲合素系统具有放大作用？7.7.生生物物素素与与亲亲合合素素或

17、或链链霉霉亲亲合合素素的的结结合合是是否否与与抗抗原原抗抗体体结结合合相同？相同？8.8.生生物物素素亲亲合合素素系系统统放放大大的的是是反反应应过过程程还还是是单单一一检检测测信信号号的能量？的能量？9.9.生物素、亲合素或链霉亲合素如何与标记免疫技术联接？生物素、亲合素或链霉亲合素如何与标记免疫技术联接？10.10.如如何何将将生生物物素素链链霉霉亲亲合合素素放放大大系系统统用用于于所所有有双双位位点点ELISA?ELISA?小小 结结生生物物素素亲亲合合素素（链链霉霉亲亲合合素素）系系统统具具有有的的多多级级放放大大独独特特效效应应，可可极极大大地地提提高高分分析析测测定定的的灵灵敏敏度

18、度；二二者者之之间间的的高高亲亲和和、高高特特异异结结合合以以及及既既可可偶偶联联生生物物大大分分子子，又又可可连连接接标标记记材材料料的的特特性性，使使该该系系统统在在标标记记免免疫疫分分析析技技术术领领域域中中的的应应用用具具有有很很强强的的稳稳定定性性和和适适用用性性。该该系系统统有有二二种种基基本本类类型型：以以游游离离亲亲合合素素为为中中间间物物，分分别别连连接接包包含含生生物物素素化化大大分分子子的的待待检检反反应应体体系系和和标标记记生生物物素素的的BABBAB法法或或ABCABC技技术术；另另一一类类是是直直接接用用标标记记亲亲合合素素连连接接生生物物素素化化大大分分子子反反应

19、应体体系系进进行行检检测测的的BABA法或法或LABLAB。在在生生物物素素亲亲合合素素（链链霉霉亲亲合合素素）放放大大系系统统应应用用中中，无无论论采采用用酶酶、荧荧光光素素或或发发光光物物作作为为检检测测示示踪踪剂剂，均均是是待待测测抗抗原原与与生生物物素素化化抗抗体体反反应应形形成成复复合合物物后后，再再利利用用生生物物素素与与亲亲合合素素间间的的多多价价放放大大结结合合特特性性，或或直直接接与与标标有有示示踪踪剂剂的的生生物物素素结结合合（BABA、LABLAB法法），或或依依次次与与亲亲合合素素（链链霉霉亲亲合合素素）、生生物物素素示示踪踪标标记记物物反反应应连连接接成成聚聚合合物物（BABBAB、ABCABC法法），最最终终使使待待测测反反应应信信号号被被放放大，提高检测方法的灵敏度。大，提高检测方法的灵敏度。