敏感元件-2

nullnull3. 敏感元件 生物识别 生物识别生物组织生物组织植物组织动物组织生物组织含有丰富的酶类，这些酶在适宜的自然环境中，可以得到相当稳定的酶活性， 生物识别 生物识别植物组织香蕉果肉中含有丰富的草酸氧化酶草酸检测 生物识别 生物识别植物组织草酸（乙二酸）结构式♫ 维生素C代谢 ♫ 甘氨酸代谢 ♫ 草酰乙酸水解 ♫ 异柠檬酸降解 ♫ 食物摄入：菠菜、茶叶 生物体内草酸的来源： 生物识别 生物识别植物组织草酸钙结构式♫ 影响钙吸收 ♫ 形成结石：肾结石、尿结石 ♫ 影响酸碱平衡 ♫ 作为真菌分泌的毒素参与致病草酸过量的危害： 生物识别 生物识别植物组织酶法检测草酸的机理： 生物识别 生物识别植物组织氧电极构造 生物识别 生物识别植物组织阳极：4Ag+4Cl-→4AgCl+4e- 阴极： O2+2H2O+4e-→4OH- 电 极 反 应极谱型电极，需外加0.6 V~0.8 V的极化电压 生物识别 生物识别植物组织I / nAc / µM 生物识别 生物识别植物组织根茎 生物识别 生物识别植物组织叶花瓣 生物识别 生物识别动物组织兔肝组织中含有丰富的鸟嘌呤酶（鸟嘌呤脱氨酶）鸟嘌呤检测 生物识别 生物识别动物组织鸟嘌呤结构式组成核酸（DNA和RNA）的主要碱基之一简写：G 生物识别 生物识别动物组织♫ 检测体液中鸟嘌呤含量，可表征DNA的损伤程度，指示某些疾病的发生； ♫ 在临床上鸟嘌呤类化合物也常被用作为有效的化学治疗药物。DNA的氧化性损伤一般发生在嘌呤碱基，其中鸟嘌呤因具有最低氧化电位而最容易被氧化鸟嘌呤测定的生物医学意义： 生物识别 生物识别鸟嘌呤兔肝组织电极动物组织 生物识别+ H2O 生物识别动物组织NH3 +鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤黄嘌呤 生物识别 生物识别NH3 + H2O = NH4+ + OH-动物组织实质上是pH指示电极null 生物识别 生物识别动物组织生物识别生物组织传感器与酶传感器比较：生物识别使用寿命长、操作简便、成本低选择性差、线性范围窄、响应慢优点缺点 生物识别 生物识别微生物这种生物敏感膜的主要特征是： ① 微生物细胞内含有活性很高的酶体系。 ② 微生物的可繁殖性使该生物膜获得长期可保存的酶活性，从而延长了传感器的使用寿命。微生物电极的分子识别部分是由固定化的微生物构成 生物识别 生物识别微生物微生物细菌体系含有多种天然的多酶体系，活性高，可活化再生，稳定性好 生物组分固定化 生物组分固定化 为了使用生物活性材料作生物敏感膜，必须使生物活性材料固定在载体(或称基质)上，这种结合技术称为固定化技术。 在研制传感器时，关键是把生物活性材料与载体固定化成为生物敏感膜。 概 念 生物组分固定化 生物组分固定化常用固定化方法吸附法包埋法交联法共价键合法截留法 生物组分固定化 生物组分固定化吸附法概念：用非水溶性固相载体，通过物理吸附，化学或离子键键和作用，使生物分子固定化的方法常用固相载体：活性炭、氧化铝、黏土、纤维素、 高岭土、硅胶、多孔玻璃、胶原蛋白、离子交换体分类：物理吸附；化学吸附 生物组分固定化 生物组分固定化物理吸附定义：物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。 物理吸附示意图活性炭 生物组分固定化 生物组分固定化化学吸附定义：吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。 nullnull新型吸附材料 生物组分固定化简单、对酶的活性破坏性小键连较弱、对吸附条件敏感优点缺点吸附法 生物组分固定化 生物组分固定化 生物组分固定化包埋法概念：把生物活性材料包埋并固定在高分子聚合物 三维空间网状结构基质中常用包埋剂：醋酸纤维、聚碳酸酯、胶原蛋白、 聚四氟乙烯、Nafion、聚氨酯 生物组分固定化 生物组分固定化包埋法包埋法示意图 生物组分固定化 生物组分固定化包埋法不产生化学修饰，对酶的活性影响小缺点是分子量大的底物在凝胶网格内扩散较困难。优点缺点 生物组分固定化 生物组分固定化截留法概念：首先从包含生物分子的溶液中制备聚合物凝胶，然后生物分子被截留在凝胶基体中化学过程：首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备固定生物分子的薄膜什么是溶胶？什么是凝胶？什么是溶胶？什么是凝胶？ 生物组分固定化 生物组分固定化截留法混合均匀、所需合成温度较低耗时长、响应慢、影响生物活性优点缺点 生物组分固定化 生物组分固定化交联法依靠双功能团试剂使蛋白质结合到惰性载体或蛋白质分子彼此交联成网状结构。这种方法广泛用于酶膜和免疫分子膜制备，操作简单，结合牢固。 生物组分固定化 生物组分固定化交联法戊二醛聚苯乙烯磺酸钠常用双功能团试剂：戊二醛、六甲基二异氰酸盐、聚苯乙烯磺酸钠null 生物组分固定化 生物组分固定化交联法操作简单、结合牢靠缺乏坚固性、响应慢、损害生物活性优点缺点 生物组分固定化 生物组分固定化共价键合法概念：使生物活性分子通过共价键与固相载体结合固定的方法。null 生物组分固定化 生物组分固定化共价键和法结合牢固、使用寿命长酶活性降低、操作复杂优点缺点null思考题：1. 生物组织和微生物为什么可以作为生物识别元件？ 2. 生物组织传感器和微生物传感器跟酶传感器相比，有什么优点和缺点？ 3. 生物组分固定化有哪几种方法？各方法又有哪些优缺点？