《生物传感技术》PPT课件.ppt

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1、第9章生物传感技术9.1概述9.2生物传感技术的分子识别原理与技术9.3生物传感仪器技术及其应用19.1概述生物传感技术是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术，在生物医学、环境监测、食品、医药及军事医学等领域有着重要应用价值。生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器，二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。2生物传感器的特点：

2、（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。39.1.1生物传感器的工作原理以生物活性物质为敏感材料做成的传感器叫

3、生物传感器。它以生物分子去识别被测目标，然后将生物分子所发生的物理或化学变化转化为相应的电信号，予以放大输出，从而得到检测结果。生物传感器的选择性与分子识别元件有关，取决于与载体相结合的生物活性物质。4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

4、数变化转换为电信号。59.1.2生物传感技术的发展历史1967年美国的S.J.乌普迪克等制出了第一个生物传感器葡萄糖传感器。现已发展了第二代生物传感器（微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器），研制和开发第三代生物传感器，将生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器。近年来，随着生物科学、信息科学和材料科学发展的推动，生物传感器技术飞速发展。可以预见，未来的生物传感器将具有以下特点：（1）功能多样化（2）微型化（3）智能化与集成化（4）低成本、高灵敏度、高稳定性和高寿命69.1.3生物传感器的分类生物传感器主要

5、有下面三种分类命名方式：（1）根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件的不同，生物传感器可分为酶传感器（固定化酶）、微生物传感器（固定化微生物）、免疫传感器（固定化抗体）、基因传感器（固定化单链核酸）、细胞传感器（固定化细胞器）和组织传感器（固定化生物体组织）等。（2）按照传感器器件检测的原理分类，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。（3）按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型两种。79.2生物传感技

6、术的分子识别原理与技术酶促反应动力学（kineticsofenzyme-catalyzedreactions）是研究酶促反应速度及其影响因素的科学。这些因素主要包括酶的浓度、底物的浓度、pH值、温度、抑制剂和激活剂等。但必须注意，酶促反应动力学中所指明的速度是反应的初速度，因为此时反应速度与酶的浓度呈正比关系，这样避免了反应产物以及其他因素的影响。9.2.1酶反应8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

7、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。91.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。酶浓度对反应初速度的影响102.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

8、。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。随底物浓度升高，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。113.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