电化学传感器和生物传感器.ppt
5.电化学传感器和生物传感器,主要内容,电流型,电位型,电导型,电位型化学传感器,离子选择性电极,电位型化学传感器,离子选择性电极,E(V)=K+0.059 lga H+,=K-0.059 pH,E(mV)=K+59 lga H+,=K-59 pH,pH电极,电位型化学传感器,离子选择性电极,E(V)=K-0.059 lga F-,E(mV)=K-59 lga F-,F-电极,浓度和活度,浓度和活度,例：,浓度和活度,浓度和活度,电位型生物传感器,电位型生物传感器大都是基于对某种离子有选择性或对气体有选择性的电极,离子选择性电极,气敏电极,电位型生物传感器,pH键连,青霉素,弗莱明,青霉素：是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是-内酰胺类中一大类抗生素的总称。,电位型生物传感器,pH键连,青霉素,+H2O,OH,+,ONa,稀碱或青霉素酶,（pH变化）,电位型生物传感器,pH键连,葡萄糖,CHO,+O2,+H2O2,葡萄糖氧化酶,（pH变化）,电位型生物传感器,pH键连,尿 素,弗里德里希维勒（Friedrich Wohler）,&1773年，伊莱尔罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。&1828年，德国化学家弗里德里希维勒首次使用无机物质氰酸氨（NH4CNO，一种无机化合物，可由氯化铵和氯酸银反应制得）与硫酸铵人工合成了尿素。,电位型生物传感器,pH键连,尿 素,尿素的分子模型,血尿素正常值：2.57.1 mM,电位型生物传感器,pH键连,尿 素,尿素的分子模型,增高：见于各种肾病、长期发热、使用肾上腺皮质激素类药物、消化道溃疡出血、心力衰竭、休克、酸中毒、烧伤、腹水、急性或慢性肾小球肾炎、肾功能衰竭、肾结核、肾淀粉样变、高血压、尿路阻塞、尿路肿瘤、高蛋白质饮食等。减低：见于重症肝病、妊娠后期、蛋白质摄入不足、营养不良等。,临床意义:是肾功能变化的一项重要指标,电位型生物传感器,pH键连,尿 素,+2H2O,尿素酶,2NH4+,+CO32-,（pH变化）,酸 性 环 境,电位型生物传感器,氨键连,尿 素,+H2O,尿素酶,2NH3,+CO2,碱 性 环 境,510-5 5 10-2 M,线性范围,510-5 5 10-2 M,线性范围,检出限:10-6 M,每个小时分析20个样,RSD:2.5%,电位型生物传感器,氨键连,肌酸酐,脱水,肌酸,肌酸酐,电位型生物传感器,氨键连,肌酸酐,磷酸肌酸,肌酸酐,电位型生物传感器,氨键连,肌酸酐,血清肌酸肝含量测定是衡量肾功能的一个很好的基准。,肌酸酐,随尿排出,进入血液,电位型生物传感器,氨键连,肌酸酐,血清肌酸酐浓度不会因食物的种类和组织的损伤而受影响，所以做为判断肾脏机能的依据较血清尿素可靠。,血清肌酸肝含量测定是衡量肾功能的一个很好的基准。,血清肌酸酐浓度与肌肉的量有关，因此肌肉多的排放的尿肌酸酐浓度会比肌肉少的多。,电位型生物传感器,氨键连,肌酸酐,血液中肌酸酐的浓度越高，表示肾功能越低。,男性：1.4 mg/dL女性：1.3 mg/dL,血清肌酸肝含量正常值上限：,dL:分升,1 L=10 dL,电位型生物传感器,氨键连,血清肌酸酐增加常见的原因：,肌酸酐,尿道阻塞,肾血流量减少,休克,横纹肌崩解,尿毒症,急性或慢性肾衰竭,电位型生物传感器,氨键连,肌酸酐,检出限:8 10-6 M,稳定8个月,可分析200多次,将肌酸水解酶固定在氨电极的聚丙烯膜上，组成的传感器：,电位型生物传感器,氨键连,苯丙氨酸,是组成蛋白质的20种氨基酸中的一种氨基酸，是哺乳动物的必需氨基酸,电位型生物传感器,氨键连,苯丙氨酸,在生物体内可被苯丙氨酸羟化酶及辅酶四氢生物喋呤不可逆地转化为L-酪氨酸（L-Tyrosine），后继续分解，经转氨基生成少量苯丙酮酸，但先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷患者，苯丙氨酸不能羟化生成酪氨酸，苯丙酮酸生成就增多，在血和尿中出现苯丙酮酸，导致智力发育障碍，称为苯丙酮酸尿症。,电位型生物传感器,氨键连,苯丙氨酸,L-苯丙氨酸是生产新型保健型甜味剂阿斯巴甜的主要原料。阿斯巴甜是经世界卫生组织（WHO）、粮农组织（FAO）专家联席委员会认定的A（1）级安全性食品添加剂，目前有120多个国家、地区政府批准使用，具有甜味纯正、高甜度、营养丰富、矫味增鲜等特点，其甜度是蔗糖的200倍，热值不到其二百分之一，是高血压、心脏病、糖尿病人最理想的甜味剂，但苯丙酮尿症患者不宜食用。,电位型生物传感器,氨键连,苯丙氨酸,L-苯丙氨酸是具有生理活性的芳香族氨基酸，是复配氨基酸输液的重要成份 是苯丙氨苄、甲酸溶肉瘤素等氨基酸类抗癌药物的中间体，是生产肾上腺素、甲状腺素和黑色素的原料,电位型生物传感器,氨键连,苯丙氨酸,传感器优点：选择性高传感器缺点：线性范围窄 应答慢,苯丙氨酸,苯丙氨酸胺裂解酶,反式肉桂酸盐,+NH3,电位型生物传感器,氨键连,腺 苷,腺苷是一种遍布人体细胞的内源性核苷，可直接进入心肌经磷酸化生成腺苷酸，参与心肌能量代谢，同时还参与扩张冠脉血管，增加血流量。腺苷对心血管系统和肌体的许多其它系统及组织均有生理作用。腺苷是用于合成三磷酸腺苷（ATP）、腺嘌呤、腺苷酸、阿糖腺苷的重要中间体。,电位型生物传感器,氨键连,腺 苷,腺苷,腺嘌呤脱氨基酶,肌苷,+NH3,电位型生物传感器,二氧化碳键连,尿 素,+H2O,尿素酶,2NH3,+CO2,碱 性 环 境,草酸（乙二酸）结构式,维生素C代谢 甘氨酸代谢 草酰乙酸水解 异柠檬酸降解 食物摄入：菠菜、茶叶,生物体内草酸的来源：,电位型生物传感器,二氧化碳键连,草 酸,草酸钙结构式,影响钙吸收 形成结石：肾结石、尿结石 影响酸碱平衡 作为真菌分泌的毒素参与致病,草酸过量的危害：,电位型生物传感器,二氧化碳键连,草 酸,检测草酸的机理：,电位型生物传感器,二氧化碳键连,草 酸,地谷新的结构式,电位型生物传感器,二氧化碳键连,地谷新,电位型生物传感器,二氧化碳键连,地谷新,抗心力衰竭药,H2O2+1,2,3苯三酚,过氧化酶,CO2,思考题：,1.浓度和活度。2.利用离子选择性电极测定时的相关浓度计算。3.pH键连4.氨键连5.二氧化碳键连,思考题：用氟离子选择性电极测定一杯茶中的氟离子浓度。将电极浸入一25 mL茶和25 mL的离子强度调节缓冲剂，电极给出的读数为98 mV,在混合物中加入2.0 mL 氟离子浓度为1.0 10-4 M的氟化物溶液，电极读数变为73 mV。试计算茶中氟离子的浓度。,
