光化学传感器理论与实践第七章第一节识别原理识别原理：在生物修饰传感器中，修饰的生物敏感层在对分析对象进行生物识别的同时，能向普通光学波导传感器或化学修饰光化学传感器提供可检测的光学信号。特点：与分子或离子化学识别相比，生物识别有更高的选择性与灵敏度。具有生物识别功能的生物物质酶相关知识酶分子上的亲核基团有Ser-OH、Cys-SH、His-咪唑基等，这些富含电子的基团(有孤对电子)，攻击底物分子中电子云密度较小的亲电子基团，并供出电子，二者形成共价键，酶和底物形成一个不稳定的中间物，进而转变为产物。类别目前主要限于：氧化还原酶，转移酶。原因：常常伴随有可供光学检测的物质的产生或消耗;可直接采用普通光学波导传感器作为内传感器器件;有时酶所催化的化学反应可能不产生或不消耗可供检测的物质，但往往伴随有易于被化学修饰光化学传感器检测的物质（例如H＋、O2、NH3等）的生成与消耗。酶分化反应速率方程(一)酶分化反应速率方程(二)光学波导识别过程免疫反应免疫反应免疫反应-COOH端五种免疫球蛋白结构示意图抗体与抗原的结合力免疫光化学传感器响应免疫光化学传感器响应降低抗原-抗体结合力提高光化学传感器的可逆性第七章生物修饰传感器第二节基于普通光学波导传感器的酶催化传感器第二节基于普通光学波导传感器的酶催化传感器探测光纤基于荧光信号检测的酶催化传感器关于辅酶I分析对象与NADH生成反应耦合硫胺素+H2O2基于化学或生物发光信号检测的酶催化传感器鲁米诺(Luminol)+H2O2化学发光体系ATP-荧光素-O2-荧光素酶生物发光体系NADH-黄素单核苷酸(FMN)-氧化还原酶-O2-荧光素酶生物催化发光体系应用第七章生物修饰传感器第三节基于化学修饰传感器的酶催化传感器技术产生背景常用的内传感器种类氧光化学传感器为基础光极的酶催化传感器葡萄糖传感器的特性氨气酶光极传感器为基础传感器的酶催化传感器底物传感器的特性第七章生物修饰传感器第四节基于简单免疫体系的光化学传感器1.体系:一一对应的免疫体系；荧光标记后的抗体（或抗原）对标记物的要求：(1)稳定；(2)荧光发射光谱与背景荧光有明显差别；(3)高荧光量子产率；(4)大的Stokes位移；(5)有合适的与抗原或抗体连接的法；(6)不影响抗原-抗体结合反应。主要基于抗原-抗体作用前后荧光强度的变化：非辐射荧光能量转移：荧光熄灭例：半抗原2,4-二硝基苯(DNP)DNP-赖氨酸+抗体→DNP-赖氨酸/抗体(有荧光活性)(无荧光活性)辐射荧光能量转移：荧光增强例：二甲氨基萘-5-磺酰(DANS)DANS-赖氨酸+抗体→DANS-赖氨酸/抗体(有荧光活性)(强荧光活性)荧光强度增加25-30倍构建基于简单免疫体系的光化学传感器光纤端部2.酶联免疫光化学传感E定量分析的依据：样品中抗原浓度越大，结合酶联抗体就越多，催化水解产生的游离4-甲基伞形酮越多，强荧光强度越强。第七章生物修饰传感器第五节基于竞争免疫体系的光化学传感器原理：有可逆响应的葡萄糖免疫光化学传感器激发例：半抗原2,4-二硝基苯(DNP)其它有ATP参与的代谢过程所涉及的反应物与NADH反应产生紫外可见吸收hn(lmax=560nm)第二节基于普通光学波导传感器的酶催化传感器基本上是与辅酶I(烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，NAD)参加的反应联系在一起核糖核酸(RNA)测定辅酶I(NADH)：根据Ig重链抗原性的差异，Ig可分为五类底物(分析对象)：样品相生物催化层信息核糖核酸(mRNA)核糖核酸(RNA)按来源可分为天然抗原、人工抗原和合成原。第六节核酸生物修饰传感器3-羟基-丁酸+NAD乙酰乙酸+NADHNH2CONH2(尿素)+H2O促进同分异构体的相互转变鲁米诺(Luminol)+H2O2化学发光体系(最经典)hn应用第六节核酸生物修饰传感器促进同分异构体的相互转变与抗体结合的酶：碱性磷酸酯酶睾酮雄（甾）酮+NAD类固醇+NADH1985,57,565例：基于碱性磷酸酯酶的普通光化学传感器抗原-抗体结合力的主要贡献者ATP+荧光素+O2AMP+氧化荧光素+PPi+CO2化学发光(Luminol)通过改变测量温度降低结合力的方法(消极)测定辅酶I(NADH)：原理：当对抗原和抗体标记不同荧光物质时，若一个标记物的荧光发射光谱与另一个标记物的荧光吸收光谱重叠则抗原与抗体结合的同时可能发生荧光能量转移。促进同分异构体的相互转变氨气酶光极传感器为基础传感器的酶催化传感器(有荧光活性)(无荧光活性)表7-3检测NADH荧光的脱氢酶催化传感器乙醇+NAD乙醛+NADH信息核糖核酸(mRNA)第六节核酸生物修饰传感器C．R