Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Тёрнер Э. -> "Биосенсоры: основы и приложения" -> 118

Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.

Тёрнер Э., Карубе И., Уилсон Дж. Биосенсоры: основы и приложения — М.: Мир, 1992. — 614 c.
Скачать (прямая ссылка): biosensoriosnoviiprilojeniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 355 >> Следующая

модифицированном 4,4'-дипиридилом электроде можно сопрягать через
терминальную оксидазу с реакцией восстановления молекулярного кислорода
до воды, что позволяет использовать кислородный датчик (рис. 15.4) [28].
Введение в систему цитохрома с551 ("голубой" медьсодержащий белок азурин)
оказалось необходимым из-за низкой скорости переноса электрона между
цитохромом с из сердца лошади и нитратредуктазным цитохромом cdl из
Pseudomonas aeruginosa.
Цитохром с-(золото) дипиридиловый электрод используют для облегчения
переноса заряда в случае как цельных биологических систем, так и
выделенных ферментов. Например, помещая указанный электрод в среду с
митохондриями из печени крысы или протопластами из Paracoccus
denitrificans, можно "подпитывать" эти системы электронами с электрода.
Кроме того, электроны можно получать от восстанавливающих агентов, таких
как NADH, через посредство цитохрома с [27]. Хотя не разработано ни
одного биосенсора на основе сопричастных интактных биологических систем,
возможностей здесь много [27, 51]. Этим способом с электродом, очевидно,
можно сопрягать любую систему, окисляющую или восстанавливающую цитохром
с, что обеспечивает возможность мониторинга различных химических
соединений, ферментов, компонентов клеток и даже цельных микроорганизмов.
15.5. Электроды из проводящих органических металлов, сопряженные с
оксидазами
Еще одно интересное применение упомянутых выше электродов на основе
комплексов с переносом заряда-сопряжение их непосредственно с оксидазами.
Так, Кулис и сотр. описали эффективное сопряжение редокс-центров
цитохрома Ь2 (L-лактатфер-рицитохром(с)-оксидоредуктаза) [38],
глюкозооксидазы [3], пероксидазы хрена [41] и ксантинпероксидазы [36] с
электродами из NMP+TCNQ" или NMA+TCNQ" (NMA+ -N-метилакридиний).
Конструктивно эти электроды относительно просты: их готовили, либо
смешивая порошкообразный фермент с тщательно очищенным препаратом
комплекса с переносом заряда и прессуя в виде диска (под давлением ~ 7
кПа), либо удерживая аликвоту раствора фермента у поверхности электрода с
помощью мембраны. Ферментные электроды, содержащие адсорбированный на NMP
+ TCNQ" цитохром Ь2, окисляют L-лактат в диапазоне потенциалов от -0,2 до
0,5 В (относительно н. к. э.). Кажущаяся константа скорости этой реакции
/см для данного электрода составляла приблизительно 2 мМ при гтах 25-37
мкА см~2. Функция электрода одинакова как в присутствии, так и в
отсутствие кислорода. Максимальный ток
Рис. 15.4. Схема реакций ^
оиосенсора для определения Аи. ^ молекулярного кислорода на 1РУ ^ основе
цитохрома с. '
- Цитохром с---------*-Цитахром cSS] *-Цитохром cd} -> О г
222
Глава 15
достигается при pH 6,6, тогда как максимум активности нативного фермента
приходится на pH 7,2. При комнатной температуре через 3-9 дней электроды
еще сохраняют 45-50% их начальной чувствительности.
Электроды с адсорбированной на NMA+TCNQ" или NMP + TCNQ" глюкозооксидазой
проявляют чувствительность к глюкозе только при потенциалах выше 0.1 В
относительно Ag/AgCl, т. е. выше потенциала пика окисления NMP+ или NMAf.
Эти электроды отличаются широким диапазоном линейности и высокой
стабильностью: электродная функция сохраняется более 100 дней [41].
Электровосстановление пероксида водорода на электродах из NMA + TCNQ",
содержащих адсорбированную пероксидазу, начинается при 0,3-0.5 В.
Используя метод вращающегося диска, авторы установили, что этот процесс
лимитируется каталитической активностью фермента. Для данной системы кч -
80 мкМ и 'max = 0,27 мА-см-2. Рассчитанная константа скорости
гетерогенной реакции составляет 8,5-10-4 см -с-1. Эти электроды в
сочетании с глюкозооксидазой используют также для конструирования
биферментных сенсоров, чувствительных к глюкозе. Принцип работы таких
сенсоров - биоэлектрокаталитическое восстановление пероксида водорода,
образуемого под действием глюкозооксидазы.
Позже Элбери и сотр. [2] использовали электроды из органических металлов
в качестве эффективных переносящих заряд подложек для редокс-ферментов
(гл. 12). Авторы исследовали перенос заряда между глюкозооксидазой и
множеством электродов из проводящих органических солей. Общим свойством
этих электродов является низкий уровень фонового тока в отсутствие
глюкозы. Добавление глюкозы во всех случаях приводит к увеличению тока,
причем лучшими материалами оказались комплексы TCNQ" с NMP + , TTF+ и
ионом хинолиния Q + .
Н '
о
Они характеризуются меньшими фоновыми токами и более широкими рабочими
диапазонами напряжений. По данным [2], эта система стабильна: через 28
дней непрерывной работы сигнал глюкозного электрода снижается всего на
20%.
Важный вопрос, который пока не решен, каков точный механизм
функционирования электрода, т. е. окисляется ли фермент путем прямого
переноса электрона на электрод или же имеет место медиаторный процесс. В
последнем случае TTF , NMP+ и/или TCNQ- реагирует с ферментом и затем
окисляются на электроде. Кулис и его школа [39] утверждают, что в случае
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 355 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed