生物传感器第生物传感器第36小组：组织与细胞器传感器小组：组织与细胞器传感器 的特征与应用的特征与应用 小组成员：小组成员：生物组织传感器和生物细胞器传感器，这两者都是由于酶生物传感器的昂贵价格而且不稳定因此其应用受到限制。从而由此基础上相继发展起来的生物传感器。开辟了生物传感器应用的新途径。 （和这两种生物传感器一样从酶生物传感器基础上发展起来的还有微生物传感器。） 先来介绍生物组织传感器： 生物组织传感器是以动植物组织切片作为分子识别元件与相应的信号元件组合构成的生物传感器。它是利用动植物组织中的酶作为反应的催化剂，其工作原理与结构也与酶电极类似。生物组织传感器的特点组织电极与酶电极相比有如下特点：酶活性高。这是因为天然动植物组织中除酶分子外，还存在辅酶及酶促反应的其他必要成分，酶促反应处于最佳环境中，能保存与诱导酶的催化活性。酶的稳定性增强。由于酶处在适 宜的自然环境中，同时又被“固定化”了，酶不易流失，可反复使用，寿命较长。所用生物材料易于获取。可代替昂贵的酶试剂。识别元件制作简便。一般不需进行固定化。但目前组织电极的选择性、灵敏度、响应时间、寿命等还不够理想。 组织生物传感器多是用动植物薄片材料制成的敏感膜和传感元件。其传感元件多用气敏电极。是因为气敏电极有很好的选择性，可避免测定体系中金属离子及某些有机分子的干扰。而且气敏电极膜是便于装卸的片状结构，有利于组织电极的组装。选择活性高、含量丰富的组织是关键。动物的组织电极比植物组织电极的实用性要强一些。 下面介绍两个组织电极例子。猪肾-谷氨酰胺电极该传感器利用的是肾组织中的谷氨酰胺水解酶催化试样中的谷氨酰胺原理。 酶促反应：左图为此动物组织膜电极结构示意图：夹壳豆-尿素电极夹壳豆粉中含有脲酶，将其固化并与氨气酶电极组合构成尿素组织电极。脲酶与尿素发生酶促水解反应，产物中有NH3生成：该电极有良好的选择性，线性范围为： 3.4*10-51.5*10-3mol/L,响应时间为15分钟。使用寿命可达百天。常见的组织电极及其特性：生物组织传感器虽然在若干情况下可取代酶传感器，但在实用中还有一些问题，入如选择性差，动植物材料不易保存等。所以，其商业化，规模化，使用化还有相当一段距离。还有将蟹的触角神经纤维接到电极上做成受体电极，用来检测一些药物和环境毒素。这种生物传感器的优点就是响应快，选择性高，灵敏度强，响应范围广，能测的对象多，如氨基酸、药物、激素、神经递质等。再来说的是细胞器传感器此类传感器和组织电极一样，也是以种多酶系统。也是酶传感器的衍生型。如利用人体内的红细胞过氧化氢酶的催化活性测定H2O2的传感器就是一种细胞器传感器细胞器传感器。由动物癌细胞、酵母细胞或者细菌细胞固化制成的细胞传感器，可对抗癌药物和抗菌药物进行测定和筛选。并能监测各种活细胞新陈代谢的化学物质。细胞器传感器细胞器由膜构成的要细胞结构。其包括线粒体、微粒体、溶酶体、高尔基复合体等。是功能高度化的分子集合体。是进行一系列代谢活动的场所。另外，植物细胞中还有进行光合作用的叶绿体、原生物中的氧化酶颗粒和细菌体内的磁粒体等，都属于细胞器。不同的细胞器内含有一些独特的酶，往往是多酶系统。故可用来测定单一酶传感器不能测定的物质。酶在其中处于稳定存在。因此其性能稳定。与组织传感器相比，细胞传感器需要复杂的制备提取和固化过程，这是不足之处。介绍细胞传感器的研究实例线粒体传感器：利用线粒体的电子传递体系制成的传感器有辅酶(NADH)传感器，它由固定有电子传递粒子（EPT）的凝胶膜附着在氧电极的透气膜上构成。测定原理是NADH被氧化，ETP将电子传递给氧，氧被还原生成水。反应式如下：通过测定氧的消耗来测定NADH。微粒体传感器肝微粒含有多种酶，这些酶在肝脏的药物代谢中起主要作用。可用肝微粒体组成测定亚硫酸离子的微粒体传感器。该传感器由多孔聚四氟乙烯膜、固定化微粒和氧电极构成。由于多孔聚四氟乙烯膜只能透过挥发性的酸和气体，故而传感器对亚硫酸离子有很好的选择性。响应时间为10分钟，线性范围为0.6*10-44*10-4mol/L。还有利用从大白鼠肝脏组织细胞中分离的微粒体，用在空纤维包埋后，制成传感器进行药物解毒研究。微生物和动物细胞的表面，有细胞膜和细胞壁覆盖，具有复杂的结构，是一个多功能系统。细胞的种类不同，其结构、成分也不同，加上细胞不同的活性状态，都将导致不同的电极过程，这是细胞检测的基础，但是细胞传感器还有两个障碍：一是，细胞的电化学响应信号弱，检测困难；二是，多数细胞的电化学响应机理不明确，所以，细胞器传感器的研究和报道不多。感谢您的关注！