仪表与传感器课件第9章节.pptVIP

第 9 章 生物传感技术;9.1 概述;生物传感器的特点： （1）采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。 （2）专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。 （3）分析速度快，可以在一分钟得到结果。 （4）准确度高，一般相对误差可以达到1％。 （5）操作系统比较简单 ，容易实现自动分析。 （6）成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。 （7）有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。;9.1.1 生物传感器的工作原理?; 为了提高生物传感器的灵敏度，可利用化学放大功能。所谓化学放大功能，就是使一种物质通过催化、循环或倍增的机理同一种试剂作用产生出相对大量的产物。传感器的信号转换能力取决于所采用的转换器。 根据器件信号转换的方式可分为： ⑴ 直接产生电信号； ⑵ 化学变化转换为电信号； ⑶ 热变化转换为电信号； ⑷ 光变化转换为电信号； ⑸ 界面光学参数变化转换为电信号。;9.1.2 生物传感技术的发展历史;9.1.3 生物传感器的分类;9.2 生物传感技术的分子识别原理与技术;酶促反应具有一下几个特点： 酶促反应具有一般催化剂的性质；加速化学反应的进行，而其本身在反应前后没有质和量的改变，不影响反应的方向，不改变反应的平衡常数；酶促反应具有极高的催化效率；酶促反应具有高度的专一性。一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，以促进一定的化学变化，并生成一定的产物，这种现象称为酶的特异性或专一性。受酶催化的化合物称为该酶的底物或作用物。酶对底物的专一性通常分为绝对特异性、相对特异性和立体异构特异性。;1. 酶浓度对反应速度的影响 在一定的温度和pH值条件下，当底物浓度大大超过酶的浓度时，酶的浓度与反应速度呈正比关系。;2. 底物浓度对反应速度的影响 在酶的浓度不变的情况下，底物浓度对反应速度影响的作用呈现矩形双曲线。在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急聚加快，两者呈正比关系，即一级反应。随底物浓度??高，反应速不呈正比例加快，反应速度增加的幅度不断下降。如果继续加大底物浓度，反应速度不再增加，表现为0级反应。此时，无论底物浓度增加多大，反应速度也不再增加，说明酶被底物所饱和。 ;3. pH值对反应速度的影响 酶反应介质的pH值可影响酶分子的解离程度和催化基团中质子供体或质子受体所需的离子化状态，也可影响底物和辅酶的解离程度，从而影响酶与底物的结合。 ;下表 一些酶的最适pH值 溶液的pH值高于和低于最适pH值时都会使酶的活性降低，远离最适pH值时甚至导致酶的变性失活。 ;4.温度对反应速度的影响 化学反应的速度随温度增高而加快。但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。左图所示为温度对唾液淀粉酶活性影响;5. 抑制剂对反应速度的影响 凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称作酶的抑制剂。使酶变性失活（称为酶的钝化）的因素如强酸、强碱等，不属于抑制剂。通常抑制作用分为可逆性抑制和不可逆性抑制两类。 6. 激活剂对酶促反应速度的影响 能使酶活性提高的物质，都称为激活剂，其中大部分是离子或简单的有机化合物。;9.2.2 微生物反应;;3. 传感器以微生物为敏感元件的不足之处 微生物传感器作为生物传感器的重要组成部分，作为分子识别元件即敏感元件的生物传感器亦存在着自身的不足之处： （1）由于反应过程中往往存在着微生物的生长和死亡，故分析反应的标准不易建立。 （2）微生物细胞本身是一个庞大的酶系统，包括自身代谢在内的许多反应并存，难以去除不必要的反应。 （3）微生物细胞受环境变化的影响易引起自身生理状态的复杂化，从而导致不期望的反应。;4. 微生物反应的分类方式 微生物反应主要有下面三种分类方式 （1）按照生物代谢流向，微生物反应可以分为同化作用和异化作用。 （2）按照微生物对营养的要求，微生物反应可以分为自养性和异养性。 （3）按照微生物反应对氧的需求与否，微生物反应可以分为好氧反应和厌氧反应。 ; 免疫指机体对病原生物感染的抵抗能力。可区别为自然免疫和获得性免疫。自然免疫是非特异型的，获得性免疫一般是特异性的，在微生物等抗原物质刺激后才形成，并能与该抗原产生特异性反应。上述各种免疫过程中，抗原与抗体的反应是最基本的反应。 ;1. 抗原 （1） 抗原的定义 抗原是能够刺激动物体产生免疫反应的物质。抗原有两种性能：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。具有免疫原性的抗原完全抗原，那些只有反应原性，不刺激