生物传感器检测原理、类型
生物传感器的工作原理
生物传感器的工作原理生物传感器是一种能够检测并转换生物体内或周围环境中生物分析物的信号的装置。
它们基于生物体内的生化反应，利用敏感元件转换生物分析物的信息为可测量的信号，从而实现对生物体状态的监测和分析。
本文将介绍几种常见的生物传感器，并探讨其工作原理。
一、光学传感器光学传感器是一种利用光的散射、吸收、发射等光学性质进行信号测量的传感器。
以光谱分析为例，利用物质吸收特定波长的光线而产生的吸收峰位移来检测该物质的存在。
生物传感器中常用的光学传感器有吸光度测量法和荧光法。
在吸光度测量法中，生物分析物会吸收特定波长的光线，测量被吸收的光线强度即可得到样品中生物分析物的浓度信息。
荧光法则是通过物质在受激光照射下发出特定波长的荧光信号，利用荧光光强的变化来反映生物分析物的浓度。
二、电化学传感器电化学传感器是利用电化学原理进行信号检测的传感器。
其核心部件是电化学电极，包括工作电极、参比电极和计时电极。
当生物分析物与电极表面发生反应时，产生的电流、电势或电容等信号变化可用于检测目标生物分析物的存在和浓度。
电化学传感器的工作原理分为两种模式：电荷转移模式和离子传递模式。
在电荷转移模式中，电化学反应涉及电荷的转移，通过测量电流变化来监测生物分析物浓度。
而在离子传递模式中，电化学反应涉及离子的扩散，通过测量电势或离子浓度变化来检测生物分析物。
三、生物感应器生物感应器使用与生物分析物相互作用的生物元件，如酶、抗体、DNA等，将生物分析物与生物元件之间的相互作用转化为检测信号。
常见的生物感应器有酶传感器、抗体传感器和核酸传感器等。
酶传感器是利用酶与底物之间的特异性催化反应进行检测的传感器。
当靶生物分析物存在时，酶会与其发生特异性反应，产生可测量的信号。
抗体传感器则是利用抗体与靶生物分析物的特异性结合作用进行检测。
通过检测抗体与靶生物分析物结合的物理或化学变化，可以获得目标生物分析物的信息。
核酸传感器是基于核酸的特异性配对结构，通过测量靶分析物与探针核酸的杂交反应来检测目标生物分析物的存在和浓度。
微生物传感器
引言概述：微生物传感器是一种新兴的生物传感技术，其利用微生物的特性来检测和监测环境中的化学物质。
微生物传感器可以应用于环境监测、食品安全、医学诊断等领域，具有高灵敏度、低成本和快速响应等优点。
本文将针对微生物传感器的原理、分类、应用以及未来发展进行详细阐述。
正文内容：1. 微生物传感器的原理1.1 生物识别元素的特性微生物传感器通过选择合适的生物识别元素，如细菌、真菌或酵母等微生物，将其与传感器设备相结合，实现对目标物质的识别和检测。
1.2 信号转化机制微生物传感器通过生物发酵、免疫反应、酶促反应等生物学机制将目标物质转化成可测量的电信号或光信号，实现对目标物质的定量分析。
2. 微生物传感器的分类2.1 按生物识别元素分类微生物传感器可根据所采用的生物识别元素的种类进行分类，分为细菌传感器、酵母传感器、真菌传感器等。
2.2 按应用领域分类微生物传感器可根据其应用领域进行分类，如环境监测传感器、食品安全传感器、医学诊断传感器等。
3. 微生物传感器的应用3.1 环境监测微生物传感器可用于监测水质、空气质量、土壤污染等环境参数，具有高灵敏度和实时监测的优势。
3.2 食品安全微生物传感器可用于检测食品中的致病菌、重金属等有害物质，提高食品安全水平和追溯能力。
3.3 医学诊断微生物传感器可用于检测病原微生物、药物残留等，为临床诊断提供快速、准确的结果。
4. 微生物传感器的优势与挑战4.1 优势4.1.1 高灵敏度微生物传感器在目标物质的识别和检测方面具有高灵敏度，能够实现低浓度物质的检测。
4.1.2 低成本与传统的化学分析方法相比，微生物传感器具有较低的成本，可以降低实验室设备和试剂的使用成本。
4.1.3 快速响应微生物传感器在目标物质的检测过程中具有较快的响应时间，能够实现快速的监测与分析。
4.2 挑战4.2.1 生物复杂性微生物传感器在设计和应用过程中需要解决生物复杂性的问题，如生物识别元素的选择、生物体对外界环境的响应等。
生物传感器的原理和应用
生物传感器的原理和应用随着生物技术和纳米技术的发展，生物传感器逐渐成为了现代科技发展的一个热门领域。
生物传感器是一种能够通过检测微小生物体、生物反应或生物元素来测定生物活性的设备，随着生物传感器应用范围的不断扩大，其体积持续缩小，功能持续增强，越来越多的领域在使用生物传感器来提高生产效率和科技水平，到目前为止，其广泛应用于医学、环境监测、食品安全等领域。
一、生物传感器的原理生物传感器是通过生物体与物理和化学学科结合而产生的一种新型传感器，其通过生物体与物理和化学学科的相互作用，能够检测出微小的生物体、生物反应以及生物元素，实现对生物活性的测定。
其原理主要有光学测量法、电化学测量法、物理测量法和生物测量法等。
1. 光学测量法光学测量法是通过感应光学信号来测量生物体的活性，光学测量法广泛应用于荧光、光电能量转换、折射以及散射等领域。
在生物体感应光学信号的过程中，需要使用光源来激发或检测生物体发生的光学效应，从而实现测量和识别生物体。
2. 电化学测量法电化学测量法是通过测量物质与电解液之间的相互作用来测量生物体的活性，电化学测量法主要涉及到电导、电位和电荷等方面，通过对电化学效应的测量，可以实现对生物活性的测定。
电化学测量法广泛应用于电分析化学、电分析生物化学、电分析医学等领域。
3. 物理测量法物理测量法是通过测量生物体生成的物理效应来测量其活性，例如温度、压力、声波、磁场等。
物理测量法的测量基于物理学原理，在生物组织、生物胶体颗粒、生物膜等方面具有广泛的应用。
4. 生物测量法生物测量法是通过测量生物内部的生理和生化过程来测量其活性。
生物测量法需要根据生物的不同特征，采用不同的测试方法来测量其活性，例如重金属离子浓度的测定、生物酶迅速检测等。
二、生物传感器的应用生物传感器的应用领域主要包括医学、环境监测、生化工程、食品安全等多个领域。
1. 医学领域生物传感器在医学领域中应用广泛，例如在血糖检测、蛋白质检测等方面都有一定的应用。
生物传感器分类及应用
生物传感器分类及应用生物传感器是一种可以基于生物分子、细胞或整个生物系统进行检测和识别的传感器。
它可以通过测量生物分子的相互作用或细胞内的生物反应来识别和量化目标分子。
根据生物传感器所使用的方法和技术，可以将其分为多个分类。
以下是对生物传感器分类及应用的详细介绍。
1. 免疫传感器：免疫传感器是利用免疫反应原理进行检测的生物传感器。
常见的免疫传感器包括酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫传感电极。
免疫传感器广泛应用于临床诊断、环境监测和食品安全等领域。
例如，ELISA可以用于检测病原体、肿瘤标志物和药物残留物等。
2. DNA传感器：DNA传感器是通过识别和测量DNA分子的特异性序列来检测和识别目标分子的生物传感器。
常见的DNA传感器包括基于聚合酶链反应(PCR)和DNA芯片技术。
DNA传感器可以应用于基因诊断、基因测序和基因表达等领域。
例如，PCR可以用于检测病原体和基因突变等。
3. 蛋白质传感器：蛋白质传感器是通过检测和测量蛋白质的相互作用和生物活性来识别和定量分析目标分子的生物传感器。
常见的蛋白质传感器包括生物传感电极和质谱法。
蛋白质传感器广泛应用于疾病诊断、蛋白质组学和药物筛选等领域。
例如，质谱法可以用于鉴定和定量蛋白质样本中的肽段。
4. 细胞传感器：细胞传感器是通过利用细胞的生物反应来检测和识别目标分子的生物传感器。
常见的细胞传感器包括细胞生物传感器和细胞芯片技术。
细胞传感器可以应用于细胞毒性测试、药物筛选和环境污染检测等领域。
例如，细胞生物传感器可以用于检测污染物对人体细胞的毒性。
5. 微生物传感器：微生物传感器利用微生物的生物反应来检测和识别目标分子的生物传感器。
常见的微生物传感器包括酵母传感器和细菌传感器。
微生物传感器可以应用于环境监测、食品安全和农业生产等领域。
例如，酵母传感器可以用于检测水中的有机物和重金属。
6. 光学传感器：光学传感器是利用光学信号变化来检测和识别目标分子的生物传感器。
生物传感器的工作原理与应用
生物传感器的工作原理与应用随着科技的不断发展，生物传感器已成为重要的生命科学研究工具和应用技术。
它可以精准地检测生物分子的存在和浓度，从而实现生物诊断、药物筛选、环境监测等诸多应用。
本文将从生物传感器的工作原理、分类、应用以及发展前景等方面进行探讨。
一、生物传感器的工作原理生物传感器是由生物分子识别和转换技术和电化学分析技术组成的一种分析工具。
它的工作原理就是利用生物分子对特定物质的选择性识别和结合作用，将生物识别信号转化为电信号或光信号，通过电化学或光计量手段实现测量。
生物传感器的基本组成包括识别层、变换层和信号处理层。
识别层是生物传感器中最核心的组成部分，它的主要功能是识别特定的生物分子。
一般而言，识别层包括生物分子、表面修饰剂和介体层。
其中，生物分子可以是抗体、DNA、RNA、酶、细胞、分子印迹聚合物等，它们通过特定的结构和化学亲和力与待检测物质发生特异性结合，从而实现分析。
表面修饰剂是将生物分子固定到传感器固体表面的化合物，包括硅酸酯、氨基磷酸酯等。
介体层则是位于生物分子和表面修饰剂之间的部分，起到缓冲作用，帮助生物分子在固体表面保持活性和稳定性。
变换层是将生物信号转化为电信号或光信号的关键环节。
变换层包括电化学变换、发光变换、等离子体共振（SPR）变换等。
其中，电化学变化属于较常见的变换方式，它直接将生物分子和待检测物质的相互作用转化为电信号，如电流和电势。
发光变化则是将荧光蛋白或量子点等材料与识别层结合，通过激光或紫外线的照射来诱发信号的产生。
等离子体共振变化则是利用金属薄膜上的等离子体振荡，实现生物分子与待测物质的相互作用的共振信号放大。
信号处理层负责将变换层得到的信号转化为数字信号，并对其进行放大、滤波和计算等操作，进一步得到有用的分析信息。
信号处理层通常由微处理器、存储器、显示器等组成。
二、生物传感器的分类生物传感器根据其识别层不同，可以分为抗体传感器、DNA传感器、酶传感器、细胞传感器等。
生物传感器的种类及原理
生物传感器的种类及原理生物传感器是一种能够感受生命体征或者身体所产生的变化的科技仪器。
它可以感知、记录、分析和传输观测到的生物信息，为人们提供可靠的数据支持。
如今，随着生命科学、电子技术、计算机技术等众多学科的融合，生物传感器的种类越来越多，应用场景也在不断拓展。
在本文中，我们将介绍几种主要的生物传感器及其原理。
一、光学生物传感器光学生物传感器是根据其感应进程或检测过程中涉及的光学反应将光学信号转换成电学信号的传感器。
其中最常见的类型是荧光生物传感器，这种传感器可以通过外界刺激（如光、温度、电场、生物分子等）产生荧光信号，从而实现对物质的检测和分析。
荧光生物传感器的测量原理是通过测量荧光强度来检测目标物质，在实际应用中具有广泛的应用价值，可以用于药物筛选、生物监测、环境污染等领域。
二、电化学生物传感器电化学生物传感器是一种将生物分子与电极表面相结合的传感器，其工作原理是利用电化学反应将生物事件转换成电信号。
在电化学生物传感器中，生物分子可以专门与电极表面或溶液相互作用，在酶催化、抗体识别等特定事件中产生信号，从而检测出目标物质的存在情况。
电化学生物传感器的应用已经覆盖了很多领域，例如医疗诊断、疾病监测、环境分析等。
三、生物传感芯片生物传感芯片是一种具有高度集成化、微型化、快速检测等优点的传感器。
它可以将生物识别元件、信号转换器和信号放大器等多个功能组件合并在单个芯片上，从而实现对小分子、大分子、蛋白质等生物体系的检测。
生物传感芯片能够快速识别分析复杂样品中的有机化合物和生物分子，是临床和生化领域中的重要技术手段。
生物传感芯片还可以与微流体技术相结合，实现微量样品的快速检测和分析。
总结生物传感器的种类多种多样，每一种传感器都有其独特的检测原理和应用领域。
随着纳米技术、微流体技术、生命科学等技术的不断发展，生物传感器的应用前景越来越广阔。
在生物医学、环境监测、农业生产等领域，生物传感技术必将发挥越来越重要的作用。
生物传感器的原理分类及应用
生物传感器的原理分类及应用1. 引言生物传感器是一种能够将生物学反应转化为可量度的信号的装置，它可以检测和测量生物体内的各种分子、离子和微生物等生物活性物质。
生物传感器广泛应用于医学诊断、环境监测、食品安全和农业等领域。
本文将介绍生物传感器的原理分类及各个应用领域的具体案例。
2. 生物传感器的原理分类生物传感器根据其原理可以分为以下几类：2.1 酶传感器酶传感器利用酶对底物的特异性反应来检测目标物质的浓度。
常见的酶传感器包括葡萄糖传感器、乳酸传感器和胆固醇传感器等。
例如，葡萄糖传感器可以通过检测血液中的葡萄糖浓度来监测糖尿病患者的血糖水平。
2.2 免疫传感器免疫传感器利用抗体与抗原之间的特异性结合来检测目标物质。
免疫传感器在医学诊断中得到广泛应用，例如检测病毒、细菌和抗体等。
近年来，免疫传感器也用于食品安全领域，用于检测食品中的致病菌和有害物质。
2.3 DNA传感器DNA传感器利用DNA分子的特异性互补配对来检测目标物质。
DNA传感器在基因检测和基因表达研究等领域有广泛应用。
例如，DNA传感器可以检测基因突变和特定基因的表达水平，有助于研究疾病的发生和发展机制。
2.4 细胞传感器细胞传感器利用细胞对外界环境的敏感性来检测目标物质。
常见的细胞传感器包括细胞生物传感器和细胞电化学传感器等。
细胞传感器在环境监测和生物安全等领域有着重要的应用，例如可以检测水体中的有毒物质和污染物。
3. 生物传感器的应用案例生物传感器在各个领域有着广泛的应用，以下是一些典型案例：3.1 医学诊断生物传感器可用于医学诊断，例如心电图仪检测心电信号、血糖仪检测血液中的葡萄糖浓度。
同时，生物传感器还可以用于检测疾病标志物，帮助早期诊断和治疗疾病。
3.2 环境监测生物传感器在环境监测中起到关键作用。
例如，利用细胞传感器可以检测水体中的重金属离子、有机污染物和细菌等。
这有助于保护环境、预防环境污染。
3.3 食品安全食品安全是人们关注的重要问题之一，生物传感器在食品安全领域发挥了重要作用。
生物传感器技术
生物传感器技术生物传感器技术近年来在生物医学、环境监测、食品安全等领域得到广泛应用。
它具有快速、高灵敏度、高选择性、便携性等优点，可以对生物分子进行检测和分析。
本文将介绍生物传感器技术的原理、分类、应用以及未来发展趋势。
一、生物传感器技术的原理生物传感器技术是基于生体过程或生物材料与物理信号或化学信号的相互作用实现的一种检测技术。
其原理主要包括生物识别元件（如抗体、酶、核酸等）与物理或化学传感元件（如电极、有机分子等）之间的作用。
通过生物识别元件与待测物质之间的特异性反应，产生信号变化，进而被物理或化学传感元件检测到并转化为可量化的电信号。
二、生物传感器技术的分类根据生物识别元件的类型，生物传感器技术可分为抗体传感器、酶传感器、核酸传感器、细胞传感器等。
抗体传感器利用抗体与特定抗原结合发生免疫反应，实现对抗原的检测和分析。
酶传感器则是利用酶与底物之间的特异性反应来检测和分析底物的存在和浓度。
核酸传感器通过测定DNA或RNA的序列或特定结构来实现对目标核酸的检测。
细胞传感器则基于细胞活性和代谢产物的变化来检测和分析生物分子。
三、生物传感器技术的应用生物传感器技术在医学领域具有广泛的应用价值。
例如，血糖传感器可以通过检测血液中的葡萄糖浓度，实现对糖尿病患者血糖水平的监测和调控。
DNA传感器可以帮助人们进行遗传病的早期诊断。
此外，生物传感器技术还可以应用于环境监测领域，如检测环境中的有害物质浓度和种类，以及水质、空气质量等的监测。
在食品安全方面，生物传感器可以大大提高食品中有害物质如农药残留、重金属等的检测灵敏度和准确性。
四、生物传感器技术的未来发展趋势随着生物传感器技术的不断发展，人们对其性能和应用的要求也越来越高。
未来，生物传感器技术可能出现以下发展趋势：首先，生物传感器的灵敏度将得到进一步提高，可以检测到更低浓度的物质。
其次，传感器将变得更加小型化和便携化，方便实时检测和现场应用。
此外，多功能和多参数传感器的研究和应用也将成为发展的趋势，实现复合分析和全面监测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 生物传感器的原理
待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学 反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可 处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。 图示生物传感器原理：
生 物 敏 感 膜 换 物理变化 能 器 计 算 机
待检测物
电信号
此界面发生 生物学反应 (分子识别过 程)
催化C-C、C-O、C-N或C=S键裂解或缩合，其代表反应式为：
如脱羧酶、碳酸酐酶等。
(5) 异构酶类(isomerases)
催化异构化反应，使底物分子内发生重排，一般反应式为：
这类酶包括消旋酶(如L)等。
(6) 合成酶类(1igases) 或称连接酶类，
此界面发 生能量转 换(转换成 电信号)
此处发生信号 转换(模拟信 号转换成数字 信号)
2.3 生物传感器的分类
按分子识别元件分类和按换能器类型分类。
酶 生物传感器 光 生物传感器 热 生物传感器 声波 生物传感器
免疫 生物传感器
DNA 生物传感器
分子识别元 件分类法
微生物 生物传感器
细胞 生物传感器 组织 生物传感器
2.1 生物传感器定义、结构
生物传感器的结构(组成)
根据定义，包括两部分： 1、生物活性材料(也叫生物敏感膜、分子识 别元件)。 2、物理换能器(也叫传感器)
2.1 生物传感器定义、结构
生物敏感膜(biosensitive membrane) 又称为分子识别元件(molecular recognition element)是生物 传感器的关键元件(表2-1)，直接决定传感器的功能与质量。 依生物敏感膜所选用材料不同，其组成可以是酶、DNA、免疫 物质、全细胞、组织、细胞器或它们的组合，近年还引入了高 分子聚合物模拟酶，使分子识别元件的概念进一步延伸。
换能器 分类法
阻抗/电导 生物传感器 电化学 生物传感器 半导体 生物传感器 悬臂梁 生物传感器
分子印记 生物传感器
2.4 生物传感器的优点
(1) 可重复使用 采用固定化生物活性物质作催化剂，价格昂贵的试剂可以重 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(选择性高、特异性强) 如：酶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 可以在几分钟得到结果。 (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。
生物传感器
主要内容 1、生物传感器定义、结构 2、生物传感器的原理 3、生物传感器的分类 4、生物传感器的优点
2.1 生物传感器定义、结构
生物传感器定义
生物传感器(biosensor)是用生物活性材料 (酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与 物理换能器有机结合的器械或装臵，是发展生物 技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法， 也是物质分子水平的快速、微量分析方法。
换能器(transducer) 又称为传感器(sensor),其作用是将各种生物的、化学的和物理的信息 转变成电信号。生物反应过程产生的信息是多元化的，微电子和传感技术的 现代成果为检测这些信息提供了丰富的手段，使得研究者在设计生物传感器 时对换能器的选择有足够的回旋余地。设计的成功与否主要取决于设计方案 的科学性和经济性，可供制作生物传感器的基本换能器如下表(2-2)
3.1 酶及酶反应
3.2 酶的作用机理
1） 降低反应活化能 一个封闭的反应体系中，反应开始时，反 应底物分子的平均能量水平较低，为初态 (initial state，A)，只有少数分子具有比初 态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活 化能G1-(energy of activation)．使这些分 子进入活化态(或过渡态transition state， A*)，才能进行反应，这些活泼的分子称为活化 分子。反应物中活化分子愈多，反应速度就愈快。 活化能的定义是：在一定温度下，1mol底物全 部进入活化态所需要的自由能F (free energy)，单位是J/mol。酶能够大幅度降低 反应所需要的活化能，使活化能降到G2，这样， 大量的反应物分子就比较容易地越过小的“能 峰”，进入活化态(图2-1)，从而使反应在常温 下极快地进行。与一般催化剂相比，酶催化使活 化能降低幅度更大。
生物敏感膜
酶 免疫物质 DNA
生物活性材料
各种酶类 抗体、抗原、酶标抗原 寡聚核苷酸
生物敏感膜
全细胞 细胞器 组织
生物活性材料
细菌、真菌、动植物 细胞 线粒体、叶绿体 动植物组织切片
具有亲和能力的物质
配体、受体
模拟酶
高分子聚合物
表2-1 生物传感器的生物敏感膜（分子识别元件）
2.1 生物传感器定义、结构
3.1 酶及酶反应
5） 酶量表示法 在用酶作分析工具时，酶量的表示有几种方法，根 据国际酶学委员会规定，分别定义如下。 酶活力单位用国际单位(International Unit， IU)表示。一个酶活力单位指在特定条件下(如25℃， pH及底物等其他条件采用最佳条件)，在1min能转化 1μmol底物分子的酶量，单位为IU。 酶比活力(specific activity)指1mg酶所具有的 酶活力。一般用IU/mg表示。 酶含量指每克或每毫升酶制剂含有的活力单位数， 即IU/g或IU/ml。
式中， B为被转移的基团，如磷酸基、氨基、酰胺基等。这类酶包括 转氨酶、转甲基酶等。
3.1 酶及酶反应
(3) 水解酶类(hydrolases)
催化各种水解反应，在底物特定的键上引入水的羟基和氢，一 般反应式为： 包括肽酶(即蛋白酶，水解肽键)、酯酶(水解酯键)、糖苷酶(水解 糖苷键)等。
(4) 裂合酶类(lyases)
3.1 酶及酶反应
2） 酶的蛋白质性质
酶是蛋白质，这一结论最早由sumner提出，他在1926年首次 从刀豆中提取了脲酶结晶，并证明这个结晶具有蛋白质的一切性质。 以后人们又陆续获得了多种结晶酶，在已经鉴定的2000余种酶中， 多数已被结晶或纯化，检索SIGMA目录，作为商品出售的酶已经达 400多种。 证明酶是蛋白质有4点依据： ① 蛋白质是氨基酸组成的，而酶的水解产物都是氨基酸，即酶是由 氨基酸组成的。 ② 酶具有蛋白质所具有的颜色反应，如双缩脲反应、茚三酮反应、 乙醛酸反应等。 ③ 一切能使蛋白质变性的因素，如热、酸、碱、紫外线等，同样可 以使酶变性失活。 ④ 酶同样具有蛋白质所具有的大分子性质，如不能透过半透膜，可 以电泳，并有一定等电点。
20世纪九十年代至今我国生物传感器研究队伍逐渐扩大，其标志 之一是近10年来在中国国内期刊上发表的以生物传感器为关键词的 论文总数达到650篇，其中2003年的论文数量比1994年增加了约一 倍。近十年的该领域专家的研究背景也从生物学扩大到化学和电子 学。表明了生物传感器领域学科相互交叉的趋势。
年份 论文数量 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 48 64 36 47 51 56 67 66 118 90
3.1 酶及酶反应
4） 酶的分类与命名
按照酶的催化反应类型，将酶分为六大类。
(1) 氧化还原酶类(oxidoreductases)
催化氧化还原反应，其代表方程式为： 式中，A.2H为氢的给体；B为氢的受体。这类酶包括氧化酶、过氧化 物酶、脱氢酶等。
(2) 转移酶类(transferases)
催化某一化学基团从某一分子到另一分子，其代表方程为：
③ 酶催化一般在温和条件下进行 由于酶是蛋白质，极端的环境条件(如高温、酸碱)容易 使酶失活。 ④ 有些酶(如脱氢酶)需要辅酶或辅基 若从酶蛋白分子中除去辅助成分，则酶不表现催化活性。 ⑤ 酶在体内的活力常常受多种方式调控 包括基因水平调控、反馈调节、激素控制、酶原激活等。 ⑥ 酶促反应产生的信息变化有多种形式， 如热、光、电、离子化学等。
它催化两个分子的连接并与腺苷三磷酸 (ATP)的裂解偶联， 同时产生腺苷单磷酸(AMP)和焦磷酸(PPi)： 如氨基酸激活酶类。
3.1 酶及酶反应
每一大类酶又可根据作用底物的性质分为若干亚 类和次亚类。 酶的名称由两部分组成，开头部分是底物，后面 部分表示催化反应类型，再用-ase结尾。如催化丙酮酸 羟基化生成草酰乙酸反应的酶称为丙酮酸羧化酶 (pyrurate carboxylase)。也常常使用简化或习惯 名称，如淀粉葡萄糖苷酶称为糖化酶。 酶学编号(EC number)由4个数字构成，如脂 肪酶(甘油酯水解酶)的系列编号为 “EC 3.1.1.3.”， 表示第三大酶类(水解酶)、第一亚类(水解发生在酯键)、 第一亚亚类 (羟基酯水解)、甘油酯水解酶。
3.1 酶及酶反应
3） 酶的催化性质
酶是生物催化剂。新陈代谢是由无数复杂的化学反应组成 的，这些反应大都在酶催化的条件下进行。 与一般催化剂相比较，酶催化具有如下特点。 ① 高度专一性(specification)，或称特异性。 一般地讲，一种酶只催化一种反应，作用于特定的底物或 化学键。因而有“一种酶，一种(类)底物”之说。 ② 催化效率高。 酶分子的转化数(turnover number)为每个酶分子每分 钟大约转化103个底物分子(不同的酶转化数不一样)。检测底 物浓度下限一般为10-9～10-6mol/L。以分子比为基础，其催 化效率是其他催化剂的107～1013倍。
近十年来在中国期刊发表的生物传感器论文
生物传感检测的生物学理论 ——分子识别及生物反应基础
主要内容
酶及酶反应 微生物反应 免疫反应 核酸及核酸反应 生物学反应中的物理量变化
概述
生物传感器的分子识别元件又叫敏感元件，主要指来源于 生物体的生物活性物质，包括酶、抗原、抗体和各种功能蛋 白质、核酸、微生物细胞、细胞器、动植物组织等。 当它们用做生物传感器的敏感元件时，都无一例外地具有 对靶分子(待检测对象)特异的识别功能。分子识别常常是生 物体进行各种简单反应或复杂反应的前奏。生物反应包括了 生理生化、遗传变异和新陈代谢等一切形式的生命活动，生 物传感器研究者的任务就是将生物反应与传感器技术有机结 合起来。 这里介绍4类生物反应：酶反应、微生物反应、免疫反应 和核酸反应，以及生物反应中伴随着发生的物理量变化。