第八章化学与生物传感器4试卷.ppt

* * 一、抗原与抗体 抗原，就是能够刺激动物体产生免疫反应的物质。 抗原有两种功能:刺激机体产生免疫应答反应和与相应 免疫反应产物发生异性结合反应。前一种性能称为免疫 原性，后一种性能称为反应原性。 根据来源的不同，抗原又可以： 天然抗原 人工抗原 合成抗原 抗体，就是由抗原刺激机体产生的特异性免疫功能 的球蛋白，又称免疫球蛋白。免疫球蛋白都是由一至几 个单体组成，每个单体有两条相同的分子量较大的重链 和两条相同分子量较小的轻链组成，链与链之间通过非 共价链连接。 * * 二、抗原的理性性状 1.物理性状 完全抗原的分子量较大，通常在一万以上，分子量越 大，其表面积相应扩大，接触免疫系统细胞的机会增多， 因而免疫原性也就增强。抗原均具有一定的分子构型，或 为直线型或为立体构型。一般认为环状构型比直线排列的 分子免疫性强，聚合态分子比单体分子的分子免疫性强。 2.化学组成 自然界中绝大多数抗原都是蛋白质，即可以是纯蛋白 也可以是结合蛋白。后者包括脂蛋白、核蛋白、糖蛋中等， 此外还有血清蛋白、微生物蛋白、植物蛋白和酶类。近年 来证明核酸也有抗原性。 * * 三、抗原-抗体反应 抗原-抗体结合时将发生凝聚、沉淀、溶解反应和促 进吞噬抗原颗粒的作用。 抗原与抗体的特异性结合点位于Eabl链及H链的高变 区，又称抗体活性中心，其构型取决于抗原决定簇的空 间位置，两者可形成互补性构型。在溶液中，抗原和抗 体两个分子的表面电荷与介质中离子形成双层离子云， 内层和外层之间的电荷密度差形成静电位和分子间引力。 由于这种引力仅在近距离上发生作用，抗原与抗体分 子结合时对位应十分准确：一是结合部位的形状要互补于 抗原的形状；二是抗体活性小心带有与抗原决定簇相反的 电荷 。 * * 免疫传感器 利用抗体能识别抗原并与抗原结合的功能而制成的生物 传感器称为免疫传感器，具有生物传感器的普遍特点，还 因其高特异性、高选择性、测定准确度高、重复性好、反 应速度快等优点，用于大量样品分析和筛选。 免疫传感器的基本原理是免疫反应。把免疫传感器的敏 感膜与酶免疫分析法结合起来进行超微量测量，它是利用 酶为标识剂的化学放大。化学放大就是指微量酶(E)使少量 基质(S)生成多量生成物(P)。当酶是被测物时，一个E应相 对许多P，测量P对E来说就是化学放大，根据这种原理制成 的传感器称为酶免疫传感器。 * * 一、电位式免疫传感器 利用固定化抗体(或抗原)膜与相应的抗原(或抗体)的 特异反应，反应的结果使生物敏感膜的电位发生变化。 图8－23为结构原理图，图中2、3两室间有固定化抗 原膜，而1、3室之间没有固定化抗原膜。在1、2室内注 入0.9%的生理盐水，当3内倒入食盐水时，1、2室内电极 间无电位差。若3室内注入含 有抗体的盐水时，由于抗体和 固定化抗原膜上的抗原相结合， 使膜表面吸附了特异的抗体， 而抗体是有电荷的蛋白质，从 而使抗原固定化膜带电状态发 生变化，因此1、2室内的电极 间有电位差产生。 图8-23 电位式免疫传感器结构原理 * * 二、压电免疫传感器 压电免疫传感器（Piezoelectric Immunosensor）是因 免疫反应发生而导致质量改变并通过压电晶体而感知的 传感器。通常是将抗体或抗原分子固定于压电晶体（如 石英晶体）表面，当其与底物分子发生识别反应时将引 起晶体表面质量的改变，根据晶体振荡相应频率的改变， 可以灵敏地监测底物分子的浓度。 图8－24 一种质量改变型压电免疫传感器 * * 质量改变型压电免疫传感，采用石英晶体微量天平 ( quartz crystalmicrobalance ,QCM)技术。石英微量称重是 应用质量敏感压电谐振器进行测量的一种方法。石英微 量天平是自激振荡器型测量装置，这类装置可以把石英 压电谐振器表面连接质量的变化转换成自激振荡器输出 频率的变化。 石英微量天平的主要优点是灵敏度高，石英微量天 平的灵敏度达到2.5MHz/mg，质量敏感谐振器的分辨力 可以达到l0-11克,这比其它类型的性能好的微量天平高三 个数量级。 * * 采用石英微量称重法可以测量许多参数：薄膜厚度、 湿度、混合气体的成分、压力、温度、微量杂质的浓度、 耐腐蚀性、耐氧化性、溶解度、蒸汽压、物质的各种物 理化学参数等等，可以在很宽的温度范围内工作，从绝 对零度到500℃。微量天平的关键部件是AT—切型热稳 定谐振器，也有采用表面声波器件(surface acousti