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生物传感器 一、概述 1. 定义 敏感材料由生物体成分（或本身）组成的传感器 利用生物活性物质具有的分子识别功能，专一、灵敏。 2. 分类 根据输出信号产生的方式 生物亲和型、代谢型、催化型 根据生物分子识别元件上的敏感物质 酶传感器、组织传感器、微生物传感器、免疫传感器、基因传感器等 根据信号转化器 电化学生物传感器、半导体生物传感器等 其他分类 被测对象、大小、功能 二、酶电极和酶传感器 概述 酶及酶促反应 酶：由生物体产生的具有催化能力的蛋白质 特性：高效106-13，条件温和，高度专一，（酶原激活） 酶的活力单位：提高反应速度的能力（初速度） 标准酶单位、比活力 3.酶促反应的动力学影响因素 底物浓度对反应速度的影响 3.酶促反应的动力学影响因素 酶浓度的影响 pH 温度 抑制剂和激活剂 4.酶的固定化技术 早期的酶电极 固定化技术的重要性三代生物传感器（1）非活性基质膜和化学电极（2）生物成分结合转换器表面（3）生物成分直接固定于电子元件 各种固定化方法介绍 （1）共价键结合 ：牢固，易失活，单层 （2）交联固定：固定量大，部分失活 （3）包埋：多样，失活小，影响因素多 （4）吸附：简单，失活小，牢固性差 （5）夹心：简单 （6）LB膜等新技术 5.酶电极及酶传感器实例 生物分子识别元件：葡萄糖氧化酶膜 可用的测量量：O2的减少量，葡萄糖酸或H2O2的产生量 信号转换元件：氧电极，pH电极及H2O2电极 生物分子识别元件：乙醇氧化酶膜 信号转换元件：氧电极 生物分子识别元件：丙酮酸氧化酶 信号转换元件：氧电极， H2O2电极及pH、CO2电极 三、组织电极 以动植物组织薄片材料作为生物敏感膜的生物传感器 特点： 酶处于天然、理想状态，稳定、功效高 寿命一般较长 有些没有了解的反应途径或无条件拟合的体系，可直接用组织代替 组织可直接成膜，便于固定，成本低 组织酶源广 商品化难以实现 实例1:猪肾组织L-谷氨酰胺电极 实例2:花椰菜膜L-抗坏血酸组织电极 问题 在酶传感器制备时，常用的酶固定化方法有哪些？各有何优缺点？ 组织电极与酶电极相比有何优缺点？ 式举例说明酶电极的制作原理和结构。 四、微生物传感器1.特点 适合发酵体系 微生物的菌株价格低 其细胞内酶的活性因细胞增殖而再生,寿命长 适合完成需要辅助因子的复杂连续反应 干扰较酶传感器严重 2. 微生物传感器的分类 3. 微生物学基本知识 分类、组成及性质 营养：自养型与异养型 生长与控制：生长曲线 保存：要求、方法 4.实例1：葡萄糖微生物电极Pseudomonas fluorescence 实例2：BOD微生物传感器 五、免疫传感器 引言: 免疫 自然免疫 获得性免疫  免疫分析 抗原 抗体 免疫传分析特点：利用抗原、抗体所具有的高灵敏度、高选择性的结合做为分子识别手段进行分析。 免疫传感器分类：非标记免疫传感器和标记免疫传感器两类 1 非标记免疫传感器 原理： 抗体与抗原（蛋白质）的结合有高度选择性，当两者结合时，蛋白质分子发生各种性质变化，如携带的大量电荷会产生电位变化，继而引起事先固定了抗原或抗体的各种转换元件电化学及物理参数的改变。 2 标记免疫传感器 标记免疫传感器 六、其他生物传感器 场效应晶体管型生物传感器例：酶场效应晶体管型生物传感器 测热及测光型生物传感器 例：酶传感器 酶反应的热效应+热敏电阻（10-4K)化学发光：放能化学反应产生的光辐射 光的利用 生物现象、化学现象、物理现象的组合 七、生物芯片 引言 传感器阵列和生物微阵列传感器 基因传感器和基因芯片 芯片上的实验室 将生命科学研究中的许多不连续的分析过程如样品制备、生物化学反应和目标基因分离检测等烦琐的实验操作，通过采用象集成电路制作中的半导体光刻加工那样的缩微技术，移植到芯片上进行，使其连续化、微型化. 生物传感器的发展方向 集成化与功能化 提高灵敏度 智能化 菌种 有氧 30°C, 20小时培养 6000 n/min 离心、0.1 g 湿细胞 + 1.8 g 胶原纤维，混匀，滴于四氟乙烯膜上，室温晾干,浸于戊二醛中1分钟，4°C干燥，装在氧电极外套上 测定原理及过程：响应参数和条件：35°C, pH 7, 10-4~10-5mol/L,30 D 0 4 0 4 9 4 100 相对值 谷氨酸 甘氨酸 麦芽糖 蔗糖 半乳糖 果糖 葡萄糖 底物 BOD概念 传感器原理： 细菌在同化有机物时，消耗氧，其程度与同化作用的强弱，