酶电极

酶电极主讲人：王鑫瑞亲友团：DDB,XX,刘志昱酶电极1962年Clark和Lyons进行了尝试,他们用一种半透膜把液态葡萄糖氧化酶与铂电极包在一起,用于葡萄糖的分析。在分析化学中，离子选择电极可以完成对某些离子浓度的监测。那么是否可以将离子选择电极推广到有机物的检测中呢？=+酶电极固定化酶基础电极底物酶中间产物产物基础电极基础电极电位型电极电流型电极气敏电极其他类型电极电位型电极是对特定离子产生选择性相应的一类电化学传感器通常是由敏感膜、指示电极、参比电极和待测溶液构成原电池，直接测量电池电动势并利用Nernst公式来确定物质含量的方法。其电极电位产生的机制都是基于内部溶液与外部溶液活度不同而产生电位差.其核心部分为敏感膜,它主要对欲测离子有响应,而对其它离子则无响应或响应很小,因此每一种离子选择性电极都具有一定的选择性.待测溶液（pHx)Ag+AgCl特殊玻璃膜0.1molkg-1HCl电极表达式：Ag-AgCl(s)|HCl(0.1mol/dm3)|膜|H+(pH)xxooutxHoinHoutxHooClAgClAgpHaFRTaaFRT05916.0)ln()()(ln',,,玻璃玻璃玻璃玻璃＝＝＝xopH05916.0E玻璃甘汞玻璃甘汞以摩尔甘汞电极为参比电极，玻璃电极为指示电极：气敏电极气敏电极的组成复合离子选择电极、气透膜和内充液三部分组成复合离子选择电极包括指示电极和参比电极气透膜分为非均相微孔膜和均相塑料膜内充液应含有两种基本成分例：氨敏电极氨气通过透气膜进入溶液，使反应正向进行，电解质溶液pH升高，导致玻璃膜膜电位的产生，并与铵离子浓度相关联324NHHONHOH电流型电极在两极间施加电压，测定通过阴极的电流来实现测定。例如：利用耗氧量与电子转移数的关系测定养的消耗量或过氧化氢生成量。电极的正常工作电压应在X-Y区。此区域电压的波动对电流的影响较小其他类型电极•其他类型电极主要测量的信号包括光信号、热信号等。固定化的生物材料与相应的被测物作用时常伴有热的变化.例如大多数酶反应的热焓变化量在25-100kJ/mol的范围.这类生物传感器的工作原理是把反应的热效应借热敏电阻转换为阻值的变化,后者通过有放大器的电桥输入到记录仪中.例如，过氧化氢酶,能催化过氧化氢/鲁米诺体系发光,因此如设法将过氧化氢酶膜附着在光纤或光敏二极管的前端,再和光电流测定装置相连,即可测定过氧化氢含量.还有很多细菌能与特定底物发生反应,产生荧光.也可以用这种方法测定底物浓度过氧化氢分解后生成的单氧氧化鲁米诺使其发光。通过光信号到电信号的转化可以得到浓度信息。酶电极是由感受器(如固定化酶)和换能器(如离子选择性电极)所组成的一种分析装置，用于测定混合物溶液中某种物质的浓度，其研究内容包括：酶电极的种类、结构与原理；酶电极的制备、性质及应用等。酶电极法同一般电极法的差别在于先经一个酶促反应过程,然后使离子选择电极响应。如果测试底物迅速向酶膜方向扩散,并与酶层接触而发生反应,则在电极周围必然引起底物或产物浓度的改变，从而使选择电极产生特定的响应,在检测器(如光电记录系统)上就会反映这种浓度的变化。在选择基础电极时可以根据待测物的性质进行选择，例如，若底物能进行耗氧的酶促反应，可以选取氧气或过氧化氢电极；若底物进行产生氢离子的酶促反应，那么可以选取pH电极。以电位型电极为例，其原理依然是由能斯特定理建立电位与活度（浓度很低时近似于浓度）的关系。.lnln.BghGHBabBABaaRTRTEEEaZFaaZF构建适当的参比电极和指示电极，测定电位差即可换算出活度。+ESCESEPS为待测物质。欲测定S的浓度，可以在离子选择电极上附着酶E，用离子选择电极测定反应中能直接测定的消耗或成成物种的浓度变化，从而得出S浓度的变化。消耗/生成物种可以是电子，离子，气体，光，热等。由米曼氏方程：011[S][S]=1[S][S]mmsvvvkKk若控制浓度使[S]远小于Km，则方程简化为：0[S]11==1mPCsvdPdCvdtdtKνν此时由酶促反应引起的浓度变化可以用不含酶的电极作为参比得出以胆固醇氧化反应为例。用包埋了酶和未包埋酶的电极作参比，分别用氧电极测定两组的耗氧量，其差值即为酶促反应的耗氧量。由耗氧量可以得出参与反应的胆固醇的量。其他类型的生物传感器除了酶传感器外，还有一些其他类型的生物传感器：酶传感器组织传感器微生物传感器免疫传感器核酸传感器组织传感器是以动植物组织薄片中的生物催化层与基础敏感膜电极结合而成,该催化层以酶为基础,基本原理与酶传感器相同.一类是利用微生物在同化底物时消耗氧的呼吸作用；另一类是利用不同的微生物含有不同的酶。免疫传感器就是利用抗原抗体的识别，结合能力将抗体或抗原和换能器组合而成的装置。依据生物体内核苷酸顺序相对稳定,核苷酸碱基顺序互补的原理而设计出核酸探针传感器,即基因传感器。基因传感器一般有单链核酸分子,能够专一地与特定靶序列进行杂交从而检测出特定的目标核酸分子。Thankyouforyourattention