電化學(xué)傳感器和生物傳感器

5.電化學(xué)傳感器和生物傳感器1

電位型生物傳感器葡萄糖CHO+O2+H2O2葡萄糖氧化酶?碘離子選擇性電極2

電位型生物傳感器葡萄糖H2O2+2I-+2H+過氧化酶I2

+2H2O?碘離子選擇性電極3雌三醇雌激素：

電位型生物傳感器雌三醇雌二醇雌酮（E3）（E2）（E1）?碘離子選擇性電極4環(huán)戊烷多氫菲

電位型生物傳感器雌三醇雌激素是一類有廣泛生物活性的類固醇化合物?碘離子選擇性電極5雌三醇?促進(jìn)和維持女性生殖器官和第二性征?內(nèi)分泌系統(tǒng)?心血管系統(tǒng)?肌體的代謝?骨骼的生長和成熟?皮膚雌激素的生理作用：

電位型生物傳感器雌三醇（E3）?碘離子選擇性電極6雌三醇雌激素生理作用的強(qiáng)弱雌二醇雌酮<<（E3）（E1）（E2）卵巢主要合成雌二醇(E2)及雌酮(E1)兩種雌激素，血循環(huán)中的雌三醇是E2和E1的降解產(chǎn)物，E2是婦女體內(nèi)活性最強(qiáng)的雌激素，E3活性最弱。7

電位型生物傳感器男：40～115ng/L(40～115pg/mL)女：周期1-10天：61～394ng/L(61～394pg/mL)周期11-20天：122～437ng/L(122～437pg/mL)周期21-30天：156～350ng/L(156～350pg/mL)青春期前、絕經(jīng)期：≤40ng/L(≤40pg/mL)雌三醇血清中雌激素總含量的正常值?碘離子選擇性電極8

電位型生物傳感器雌三醇?碘離子選擇性電極9

電位型生物傳感器加酶催化底物電位變化值電位變化值之比10

電位型生物傳感器?碘離子選擇性電極雌三醇H2O2+2I-+2H+過氧化酶I2

+2H2O11

電位型生物傳感器?銀離子選擇性電極半胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸（必需氨基酸之一）來源于（非必需氨基酸之一）12胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸

電位型生物傳感器?銀離子選擇性電極半胱氨酸13腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)

電位型生物傳感器?銀離子選擇性電極半胱氨酸14甲基轉(zhuǎn)移酶RHR—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體15同型半胱氨酸絲氨酸+胱硫醚-H2O（胱硫醚合成酶）16胱硫醚SH+β胱硫醚酶同型半胱氨酸丙酮酸+NH317胱硫醚HS半胱氨酸+γ胱硫醚酶=OCH3+NH3α-酮丁酸

18半胱氨酸代謝可產(chǎn)生多種重要的生理活性物質(zhì)1、半胱氨酸與胱氨酸可以互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2192、半胱氨酸可轉(zhuǎn)變成牛磺酸?；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的組成成分之一。203、半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS）PAPS為活性硫酸根，是體內(nèi)硫酸基的供體。21

電位型生物傳感器?銀離子選擇性電極半胱氨酸①直接脫去巰基和氨基，生成丙酮酸、NH3和H2S。H2S再經(jīng)氧化而生成H2SO4。②巰基氧化成亞磺基，然后脫去氨基和亞磺基，最后生成丙酮酸和亞硫酸，后者經(jīng)氧化后可變?yōu)榱蛩?。③半胱氨酸的另一代謝產(chǎn)物是牛磺酸，它是膽汁酸的組成成分，膽汁酸鹽有助于促進(jìn)脂類的消化吸收。④半胱氨酸也是合成谷氨酰胺的原料。

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電位型生物傳感器?銀離子選擇性電極半胱氨酸Ag++x(R-S)y-Ag(R-S)x(1-xy)-Cu2+,Hg2+23

電流型生物傳感器24

電流型生物傳感器酶傳感器第一代：經(jīng)典酶電極第二代：媒介體酶電極第三代：直接酶電極25固定化酶和電化學(xué)傳感器的結(jié)合。優(yōu)點(diǎn)：①既有不溶性酶體系的優(yōu)點(diǎn)，又具有電化學(xué)電極的高靈敏度；②酶的專一反應(yīng)性，使其具有較高的選擇性，能夠直接在復(fù)雜試樣中進(jìn)行測定。

電流型生物傳感器26

1967年Updike等采用酶的固定化技術(shù)，將葡萄糖氧化酶固定在疏水膜上，然后再和氧電極結(jié)合，組裝成了世界上第一個(gè)生物傳感器——葡萄糖氧化酶電極。?經(jīng)典酶電極?經(jīng)典酶電極27葡萄糖酶電極半透膜酶膠層感應(yīng)電極?經(jīng)典酶電極28

電流型生物傳感器29GlucoseGluconicacidGlucoseoxidaseOxygenHydrogenperoxideMembraneElectrode根據(jù)反應(yīng)中消耗的O2、生成的葡萄糖酸和H2O2的量，可以用氧電極、pH電極和H2O2電極來測定葡萄糖的含量。?經(jīng)典酶電極30?經(jīng)典酶電極O2還原電位高：-0.7VH2O2氧化電位高：+0.65V31?經(jīng)典酶電極為什么氧不是一種好的媒介體？※

環(huán)境中的氧含量必須要給予控制和恒定※

氧的還原電位較高（-0.7V），此電位下其他物質(zhì)容易造成干擾※

氧的氧化還原電位不完全可逆（電子傳遞較慢）32?媒介體酶電極概念：采用氧化還原電子媒介體在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子。優(yōu)點(diǎn)：第二代酶電極傳感器可不受測定體系的限制，測量濃度線性范圍較寬，干擾少。

缺點(diǎn)：有機(jī)低分子媒介體化合物容易從中擴(kuò)散出來進(jìn)入底物溶液中，造成傳感器的穩(wěn)定性較差。

33?媒介體酶電極常用電子媒介體二茂鐵有機(jī)染料醌及其衍生物34?媒介體酶電極常用電子媒介體二茂鐵(二環(huán)戊二烯合鐵)35?媒介體酶電極常用電子媒介體[Fe3+(Cp)2]++e-

?

Fe2+Cp)2Eo=+0.165VEp(氧化)=+0.193VEp(還原)=+0.137V36?媒介體酶電極常用電子媒介體醌酞菁37?經(jīng)典酶電極好的電子媒介體所需具備的條件※

應(yīng)能與酶快速反應(yīng)※

顯示出可逆電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)※

擁有較低的氧化還原電位※

不受pH影響※