1、電化學傳感器和生物傳感器第1頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四上一節課主要內容回顧：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模式4. 經典酶電極的反應原理、優缺點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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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酶傳感器（直接電化學酶電極），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）。第3頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四

2、直接和間接酶傳感器的電子傳遞第4頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器 第三代：直接酶電極實現酶的直接電化學的困難所在：葡萄糖氧化酶酶的分子量大，分子結構復雜，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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器 第三代：直接酶電極實現途徑：使用電子轉移促進劑媒介體：在所研究的電位窗內有電活性，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無電活性，可以使少數酶與電極之間的直接電子轉移成為可能。第6頁，共39頁，2022年，5月2

3、0日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器 第三代：直接酶電極電子轉移促進劑的種類：金屬陽離子和絡合陽離子直鏈多胺環狀多胺氨基糖苷類化合物第7頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器 第三代：直接酶電極金屬陽離子和絡合陽離子Ca2+Mg2+Cr(NH3)63+第8頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器 第三代：直接酶電極環狀多胺環四胺類第10頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型

4、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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四四類促進劑效果對比甲酚甲基羥化酶第14頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器影響促進劑效果的因素促進劑的結構促進劑所帶電荷形成氫鍵的能力第15頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電

5、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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極實現途徑：對酶進行化學修飾電活性物質在電極上的反應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速率成指數下降 電子轉移速率電子隧道距離（最大允許值為17）1 = 10-10 m第17頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極機 理經化學修飾的酶，構象發生改變，形成電子轉移中繼體, 便可縮短電子隧道距離

6、, 從而實現酶的直接電化學。第18頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極常用的化學修飾劑Ru(NH3)5H2O2+二茂鐵乙酸氫醌磺酸鈉第19頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極常用的化學修飾劑2,5二羥基苯甲酸鈉-萘醌磺酸鈉第20頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極缺 點損害酶的活性：與天然酶相比, 化學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。實現途徑：對酶進行化學修飾第21頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極實

7、現途徑：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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極實現途徑：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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極實現途徑：酶固定化在導電聚合物膜內第24頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 第三代：直接酶電極實現途徑：酶固定化在導電聚合物膜內第25頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四三代酶傳感器對

8、比第26頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四第28頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四乳酸 + 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四乳酸+2Fe(CN)63-丙酮酸鹽+2Fe(CN)64-+2H+細胞色素b2 電流型生物傳感器實例 乳酸生物傳感器Fe

9、(CN)64-Fe(CN)63- + e-第30頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四乳酸 + 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四乳酸 + 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電

10、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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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140199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

11、于一般魚類，而蛋黃、魚子、動物內臟的膽固醇含量則最高。 第36頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 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。 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，但必須嚴格限制攝入量。 第37頁，共39頁，2022年，5月20日，19點0分，星期四 電流型生物傳感器實例 膽固醇生物傳感器如何用膽