精品第八章 化学与生物传感器.pptVIP

8.2.5 光生物传感器 图8-27 全光纤结构的渐逝波生物传感器示意图 * 思考题 1. 找出化学传感器、物理传感器和生物传感器的区别。 2. 电化学传感器有哪几种形式，描述其原理。 3. 对于应用电化学、光学、压电、热等转换机理的化学生物传感器本片做了哪些描述，还可以做哪些补充？ 4. 应用表面吸附的作用，再通过哪些物理效应把化学量、生物量转换成便于测量的量？人们是如何实现选择性转换的？ 5. 对生物传感器分别按照其感受器中所采用的生命物质分类，按照传感器器件检测的原理分类 ，按照生物敏感物质相互作用的类型分类，进行归纳举例。 * 思考题 6. 回顾场效应晶体管FETs的工作原理。比较其在化学和生物传感器技术中的应用机理的异同。 7. 查阅相关资料，描绘出一种血糖测量传感器原理与结构。 8. 查阅相关资料，描绘出一种应用生物发光传感原理检测微量三硝基甲苯TNT的传感器原理与结构。 * 参考文献 1.许春向等 , 《生物传感器及其应用》 , 科学出版社 , 1993年2月 2.[英]埃金斯著 罗瑞贤 陈亮寰 陈霭璠译 , 《化学传感器与生物传感器》, 化学工业出版社 , 2005年07月 3.张先恩，《生物传感器》，化学工业出版社 , 2006年1月 4.姚守拙 , 《化学与生物传感》 , 科学出版社 , 2006年8月 * 8.2.2.1 微生物反应 (2)微生物反应类型 ①同化与异化 根据微生物代谢流向可以分为同化作用和异化作用。 在微生物反应过程中，细胞与环境不断地进行物质和能量的交换，其方向和速度受各种因素的调节，以适应体内外环境的变化。细胞将底物摄人并通过一系列生化反应转变成自身的组成物质，并储存能量，称为同化作用或组成代谢 (assimilation)；反之，细胞将自身的组成物质分解以释放能量或排出体外，称为异化作用或分解代谢 (dissimilation)。 ②自养与异养 根据微生物对营养的要求，微生物反应又可分为自养性与异养性。自养微生物以C02作为主要碳源，无机氮化物作为氮源，通过细菌的光合作用或化能合成作用获得能量。异养微生物以有机物作碳源，无机物或有机物作为氮源，通过氧化有机物获得能量。绝大多数微生物种类都属于异养型。 * 8.2.2.1 微生物反应 ③好气性与厌气性 根据微生物反应对氧的需求与否可以分为好氧反应和厌氧反应。微生物反应生长过程中需要氧气的称为好氧反应；微生物反应生长过程中不需要氧气，而需要CO2的称为厌氧反应，也称二者为好气性与厌气性。 ④细胞能量的产生与转移 微生物反应所产生的能大部分转移为高能化合物。所谓高能化合物是指转移势能高的基团的化合物，其中以ATP(三磷酸腺苷)最为重要，它不仅潜能高，而且是生物体能量转移的关键物质，直接参与各种代谢反应的能量转移。 * 8.2.2.2 微生物传感器 用微生物作为分子识别元件制成的传感器称为微生物传感器。微生物传感器与酶传感器相比有价格便宜、性能稳定的优点，但其响应时间较长(数分钟)，选择性较差。目前微生物传感器已成功地应用于发酵工业和环境检测中，例如测定江水及废水污染程度，在医学中可测量血清中微量氨基酸，有效地诊断尿毒症和糖尿病等。 微生物本身就是具有生命活性的细胞，有各种生理机能，其主要机能是呼吸机能 (02的消耗)和新陈代谢机能 (物质的合成与分解)。还有菌体内的复合酶、能量再生系统等。因此在不损坏微生物机能情况下，可将微生物用固定化技术固定在载体上就可制作出微生物敏感膜，而采用的载体一般是多孔醋酸纤维膜和胶原膜。微生物传感器从工作原理上可分为两种类型，即呼吸机能型和代谢机能型，微生物传感器结构如图8－19所示 * 8.2.2.2 微生物传感器 * 8.2.2.2 微生物传感器 (1)呼吸机能型微生物传感器 微生物呼吸机能存在好气性和厌气性两种。其中好气性微生物需要有氧气，因此可通过测量氧气来控制呼吸机能，并了解其生理状态；而厌气性微生物相反，它不需要氧气，氧气存在会妨碍微生物生长，而可以通过测量碳酸气消耗及其他生成物来探知生理状态。由此可知，呼吸机能型微生物传感器是由微生物固定化膜和02电极 (或CO2电极)组成。在应用氧电极时，把微生物放在纤维性蛋白质中固化处理，然后把固化膜附着在封闭式氧极的透氧膜上。图8－20是生物化学耗氧量传感器BOD(Biological Oxygen Demand)，图中把这种呼吸机能型微生物传感器放入含有有机化合物的被测溶液中，于是有机物向微生物膜扩散，而被微生物摄取 (称为资化)。 * 8.2.2.2 微生物传感器