電化學(xué)傳感器和生物傳感器

電化學(xué)傳感器和生物傳感器第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一上一節(jié)課主要內(nèi)容回顧：1.碘離子選擇性電極電位型生物傳感器2.金屬離子選擇性電極電位型生物傳感器3.酶傳感器的三種反應(yīng)模式4.經(jīng)典酶電極的反應(yīng)原理、優(yōu)缺點5.媒介體酶電極的原理，常用媒介體及好的媒介體所需具備的條件第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極第三代電流型生物傳感器為直接電化學(xué)酶傳感器（直接電化學(xué)酶電極），是酶的氧化還原活性中心和電極表面直接交換電子的酶傳感器（直接電化學(xué)）。第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一直接和間接酶傳感器的電子傳遞第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極實現(xiàn)酶的直接電化學(xué)的困難所在：葡萄糖氧化酶酶的分子量大，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，酶的電活性中心往往被酶蛋白本體緊緊地封閉（或絕緣），使其不易暴露難于接近電極表面。第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極實現(xiàn)途徑：使用電子轉(zhuǎn)移促進劑媒介體：在所研究的電位窗內(nèi)有電活性，在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子。促進劑：在所研究的電位窗內(nèi)無電活性，可以使少數(shù)酶與電極之間的直接電子轉(zhuǎn)移成為可能。第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極電子轉(zhuǎn)移促進劑的種類：金屬陽離子和絡(luò)合陽離子直鏈多胺環(huán)狀多胺氨基糖苷類化合物第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極金屬陽離子和絡(luò)合陽離子Ca2+Mg2+Cr(NH3)63+第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極直鏈多胺乙二胺精胺亞精胺第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極環(huán)狀多胺環(huán)四胺類第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極氨基糖苷類化合物鏈霉素第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極氨基糖苷類化合物慶大霉素第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器?第三代：直接酶電極氨基糖苷類化合物卡那霉素第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一四類促進劑效果對比甲酚甲基羥化酶第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器影響促進劑效果的因素促進劑的結(jié)構(gòu)促進劑所帶電荷形成氫鍵的能力第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器促進劑作用機理促進劑通過與酶的靜電作用和通過形成氫鍵將電極表面與酶的氧化還原中心連接起來,從而使直接電子交換成為可能。

促進劑在電子傳遞過程中起著橋梁作用。第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極實現(xiàn)途徑：對酶進行化學(xué)修飾電活性物質(zhì)在電極上的反應(yīng)速率顯著依賴于電子隧道距離,隨著電子隧道距離的增大反應(yīng)速率成指數(shù)下降

電子轉(zhuǎn)移速率電子隧道距離（最大允許值為17?）1?=10-10m第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極機理經(jīng)化學(xué)修飾的酶，構(gòu)象發(fā)生改變，形成電子轉(zhuǎn)移中繼體,便可縮短電子隧道距離,從而實現(xiàn)酶的直接電化學(xué)。第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極常用的化學(xué)修飾劑[Ru(NH3)5H2O]2+二茂鐵乙酸氫醌磺酸鈉第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極常用的化學(xué)修飾劑2,5—二羥基苯甲酸鈉β-萘醌磺酸鈉第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極缺點損害酶的活性：與天然酶相比,化學(xué)修飾酶的活性只保持原來的二分之一至三分之二,這是此法的一大缺點。實現(xiàn)途徑：對酶進行化學(xué)修飾第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極實現(xiàn)途徑：酶吸附在電極表面葡萄糖氧化酶黃嘌呤氧化酶葡萄糖酸鹽脫氫酶辣根過氧化物酶細胞色素C過氧化物酶主要包括的酶第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極實現(xiàn)途徑：酶吸附在電極表面汞電極常用的電極石墨電極玻碳電極碳糊電極缺點：酶生物催化活性的缺失。金電極第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極實現(xiàn)途徑：酶固定化在導(dǎo)電聚合物膜內(nèi)第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一?第三代：直接酶電極實現(xiàn)途徑：酶固定化在導(dǎo)電聚合物膜內(nèi)第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一三代酶傳感器對比第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?葡萄糖生物傳感器pH計Clark氧電極過氧化氫電極碘離子電極二茂鐵電極第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一乳酸+NAD+丙酮酸鹽+NADH+H+乳酸脫氫酶NADHNAD++2e-+H+電流型生物傳感器實例?乳酸生物傳感器第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一乳酸+2[Fe(CN)6]3-丙酮酸鹽+2[Fe(CN)6]4-+2H+細胞色素b2電流型生物傳感器實例?乳酸生物傳感器[Fe(CN)6]4-[Fe(CN)6]3-+e-第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一乳酸+O2丙酮酸鹽+H2O2乳酸氧化酶電流型生物傳感器實例?乳酸生物傳感器H2O2-2e-

2H++O2第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一乳酸+O2乙酸鹽+CO2+

H2O乳酸單氧化酶電流型生物傳感器實例?乳酸生物傳感器H2O22H++O2+2e-第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?膽固醇生物傳感器最基本的類固醇第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?膽固醇生物傳感器高密度膽固醇（對心血管有保護作用，通常稱之為“好膽固醇”）低密度膽固醇（若偏高，冠心病的危險性會增加，通常稱之為“壞膽固醇”）第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?膽固醇生物傳感器與高膽固醇血癥密切相關(guān)的疾病動脈粥樣硬化靜脈血栓膽石癥冠心病心臟病第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?膽固醇生物傳感器血清中總膽固醇的正常含量每單位在140~199毫克

自然界中的膽固醇主要存在于動物性食物之中，植物中沒有膽固醇。

獸肉的膽固醇含量高于禽肉，肥肉高于瘦肉，貝殼類和軟體類高于一般魚類，而蛋黃、魚子、動物內(nèi)臟的膽固醇含量則最高。第36頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?膽固醇生物傳感器§

含膳食纖維豐富的食物，如：芹菜、玉米、燕麥等；茶葉中的茶色素可降低血液總膽固醇，防止動脈粥樣硬化和血栓形成，綠茶比紅茶更好；§

維生素C與E可降低血脂，調(diào)整血脂代謝，它們在深色或綠色植物（蔬菜、水果）及豆類中含量頗高?！?/p>

飲酒可能使血中的高密度脂蛋白升高，加強防治高膽固醇血癥的作用。飲酒量以每日攝入的酒精不超過20克（白酒不超過50克）為宜，葡萄酒較合適，但必須嚴(yán)格限制攝入量。第37頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一電流型生物傳感器實例?膽固醇生物傳