生物电分析化学的
生物化学检验常用技术(共66张PPT)
单色光 均匀介质 吸收物质无相 互作用
5、空白溶液的选择
在分光光度法中，为消除显色剂及样品中各种共存有色物质产生的干扰、抵消比色皿和 试剂对入射光的影响而用来调节仪器百分透光率为100%的溶液。
不
蒸 馏 水
试
样
含 待
剂
品
测
元
不
显 色
素
1、溶剂空白：不加样品和任何试剂，用纯溶剂（如蒸馏水或其他有机溶剂）作参比溶液。 选择原则：当显色剂及其它试剂均无色，被测试样中又无其他有色离子时，选用溶剂参比。
常用的固定化技术有：吸附、试剂交联、共价键合、
包埋法(酶与载体聚丙酰胺混合后直接包在电极 敏感部分形成酶凝胶层)。
几种酶电极的品种与性能
测定物质
酶
检测物 测定范围(mol/L)
葡萄糖 葡萄糖氧化酶
尿素(脲)
脲酶
胆固醇 胆固醇氧化酶
L－谷氨酸 谷氨酸脱氢酶 L－赖氨酸 赖氨酸脱羧酶
O2 NH3 H2O2 NH4+ CO2
单色器
滤光片
棱镜
光栅
吸收池
检测器
玻璃比色皿
石英比色皿
显示器
4
(一)、分光光度技术的基本原理
1、吸光度与透光度
当光线通过均匀、透明的溶液时可出现三种情况：一部分光被散射，一部分光 被吸收，另有一部分光透过溶液。设入射光强度为I0，透射光强度为I，I和I0之比称为透 光度，即：
入射光 I0
透射光 I
T = I/I0
10-4～2*10-2 10-5～10-2 10-5～10-2 10-4～10-1 10-4～10-1
离子选择性电极的分析方法
药物分析中的电分析化学方法
药物分析中的电分析化学方法药物分析是指通过物理、化学及其它方法对药物进行定量和鉴别分析的过程。
其中，电分析化学方法在药物分析领域起着重要的角色。
本文将详细介绍药物分析中常用的电分析化学方法，并探讨其在药物研究与分析中的应用。
一、电分析化学方法的基本原理电分析化学方法是利用电化学技术与分析化学原理相结合的一种分析方法。
电分析化学方法包括电位法、电流法和电导法等。
1. 电位法电位法是基于电极之间的电势差进行药物分析的方法，常用的电位法有电位滴定法、电位滴定曲线法和极谱法等。
电位法适用于药物与氧化还原反应有关的分析，可用于药物含量测定、药物质量控制等方面。
2. 电流法电流法是通过测量药物溶液在电场中的电流变化进行分析的方法，常用的电流法有极谱法、电化学检测法和电解滴定法等。
电流法适用于药物的氧化还原性质分析，可以进行药物的稳定性研究、药物残留检测等。
3. 电导法电导法是利用药物溶液电导率与其浓度成正比关系进行分析的方法，常用的电导法有直接测定法和间接测定法。
电导法适用于药物溶液的浓度测定、纯度检测等方面。
二、药物分析中的电分析化学方法应用案例以下为几个药物分析中常见的案例，展示了电分析化学方法的应用。
1. 药物含量测定电位滴定法是药物含量测定中常用的方法之一。
以某药物A为例，通过将药物A溶解于适量溶剂中，用标准溶液滴定至药物溶液与指示剂颜色变化终点相一致，从而计算得到药物A的含量。
2. 药物残留检测电化学检测法可用于药物残留的检测。
以某药物B为例，将其溶解于适当的电解质中，经过电化学反应后，测定药物B产生的电流强度，从而判断药物B的残留情况。
3. 纯度检测电导法可用于药物纯度的检测。
以某药物C为例，将其溶解于适量的电解质溶液中，通过测定药物C溶液的电导率，从而判断药物C的纯度。
三、电分析化学方法的优势与挑战电分析化学方法在药物分析中具有以下优势：1. 灵敏度高：电分析化学方法具有较高的检测灵敏度，可以检测到药物的微量成分。
国内外有关生物电化学的书籍
1、电化学与生物传感器张学记化学工业出版社（2009-7-1）目录：第1章 NO电化学传感器第2章农药生物传感器第3章葡萄糖电化学生物传感器第4章离子选择性电极的新进展第5章电化学免疫分析及免疫传感器研究进展第6章超氧化物电化学及生物传感器：原理、进展及应用第7章场效应器件检测带电大分子：可行性和局限性第8章生物样品中H2S产物的电化学传感器第9章免疫传感器的最新进展第10章用于体内pH测定的微电极第11章生物芯片——原理与应用第12章生物燃料电池第13章基于电活性无机多晶体的化学及生物传感器第14章基于纳米粒子的生物传感器和生物分析第15章基于碳纳米管的电化学传感器第16章基于溶胶?凝胶材料固定生物分子的生物传感器第17章基于蛋白质直接电子转移的生物传感器2、医学生物电化学方法考利达吉林人民出版社（1983-06）3、龋病与生物电和自由基黄力子第四军医大学出版社; 第1版 (2003年1月1日)目录：第一篇龋病发病机理的生物电化学理论的提出第二篇电化学人工龋模型的建立及其意义第三篇龋病发病机量与自由基4、生物电分析化学金文睿汪乃兴彭图治赵昕山东大学出版社（1994-10）1、Modern BioelectrochemistryGutmann, Felix、 Keyzer, Hendrik Springer-Verlag New York Inc.(2012-03)2、Bioelectrochemistry: Fundamentals, Experimental Techniques andApplicationsP. N. Bartlett WileyBlackwell (2008-06)3、Elsevier ScienceE. Palecek(2006-02)4、Bioelectrochemistry: Charge Separation Across Biomembranes -Proceedings of the Nineteenth Course of the International School of Biophysics, Held in Erice, Italy, Novemeber 13-18, 1988 No. 3 Blank, Martin、 Milazzo, Giulio Kluwer Academic/Plenum Publishers (1991-01)5、生物电化学：生物氧化还原反应6、（意）[米拉佐]azzo，（美）[布兰克]Martin Blank合编；肖科等译天津科学技术出版社（1990）目录：第1章生物电化学和生物能学第2章进行氧化还原反应的一般准则第3章光合作用——选题第4章生物酶氧化还原反应的能力学第5章生物电化学的动力学：在电极上和溶液中的光氧化还原反应第6章生物电化学中现代伏安方法的应用7、生物电化学系统:从胞外电子传递到生物技术应用（Bioelectrochemicalsystems : from extracellular electron transfer to biotechnological application）[比] 瑞贝（KorneelRabaey），等著。
电化学分析方法在生物传感器中的应用研究
电化学分析方法在生物传感器中的应用研究电化学分析方法是一种利用电化学技术实现物质检测和分析的方法。
它通过测量分析物与电极之间的电流、电势或电荷等电化学参数的变化来获取相关的分析信息。
随着生物传感器的快速发展，电化学分析方法在生物传感器中的应用受到越来越多的关注。
本文将介绍电化学分析方法在生物传感器中的应用研究进展，并讨论其在医学、环境监测和食品安全等领域的潜力。
一、生物传感器概述生物传感器是一种将生物活性组分与传感器技术结合起来的设备，可用于检测生物分子、细胞和微生物等。
它通过特定的生物组分与目标物质之间的识别和反应来实现检测和分析，具有高灵敏度、高选择性和即时监测等优点。
二、电化学分析方法在生物传感器中的应用1. 电化学传感器电化学传感器是一种常用的生物传感器类型，常采用电极作为传感器部分。
电化学分析方法在电化学传感器中发挥着至关重要的作用。
通过测量电极与分析物之间的电信号变化，可以实现对生物分子、细胞和微生物等的高灵敏度检测。
常见的电化学传感器有pH传感器、离子选择电极和氧气传感器等。
2. 生物传感器的电化学检测方法电化学检测方法是电化学分析方法的一种应用形式，可用于检测生物传感器中的分析物。
常见的电化学检测方法有循环伏安法、方波伏安法和安培法等。
循环伏安法可用于检测生物分子的氧化还原峰，方波伏安法可用于测定分析物的浓度，而安培法可用于测定分析物的电流响应。
3. 电化学共振传感器电化学共振传感器是一种基于电化学和声学原理的传感器。
它利用电化学反应引起的质量变化来改变振动频率，从而实现对生物分子和细胞等的检测。
电化学共振传感器具有高灵敏度、高选择性和实时监测等优点，可用于多种生物分析应用。
三、电化学分析方法在生物传感器中的应用案例1. 医学应用领域电化学分析方法在医学应用领域有广泛的应用。
例如，利用电化学传感器可实现对生物标志物如葡萄糖、尿酸和胆固醇等的检测，有助于疾病的早期诊断和监测。
此外，电化学共振传感器可以实时监测药物的释放和药效，为药物研发和治疗提供重要信息。
《基于电化学分析的小分子有机物的检测研究》范文
《基于电化学分析的小分子有机物的检测研究》篇一一、引言小分子有机物是生物体内外广泛存在的一类化合物，其种类繁多，具有多种生物活性和化学性质。
在医药、环境、食品等领域中，小分子有机物的检测和分析具有极其重要的意义。
电化学分析作为一种高效、灵敏的检测手段，被广泛应用于小分子有机物的检测研究中。
本文旨在探讨基于电化学分析的小分子有机物的检测研究，为相关领域的研究提供参考。
二、电化学分析基本原理及方法电化学分析是一种通过测量电化学反应过程中电流、电压等电学参数来分析物质组成、含量和结构的方法。
其基本原理是利用电极反应将待测物质与电化学探针之间进行电子交换，通过测量电极上产生的电流或电势变化，实现对物质的检测和定量分析。
常见的电化学分析方法包括循环伏安法、差分脉冲伏安法、电化学阻抗谱法等。
其中，循环伏安法是一种常用的电化学分析方法，通过在电极上施加线性扫描电压，测量电流随电压的变化情况，从而得到物质的氧化还原过程信息。
差分脉冲伏安法则是在一定电压范围内施加一系列短时脉冲电压，通过测量电流响应来检测物质浓度。
电化学阻抗谱法则是通过测量电极阻抗随频率的变化情况，获得有关物质结构的信息。
三、小分子有机物的电化学检测方法针对小分子有机物的电化学检测，常用的方法包括直接电化学法和间接电化学法。
直接电化学法是通过将待测小分子有机物直接与电极反应，测量其氧化还原电流来实现检测。
这种方法具有灵敏度高、响应速度快等优点，但需要对待测物质进行修饰或改性以改善其电子传递性能。
间接电化学法则是通过将待测小分子有机物与特定试剂反应生成可测量的电信号来实现检测。
这种方法具有选择性好、操作简便等优点，但需要注意避免其他物质的干扰。
四、实验研究本文以某类小分子有机物为例，采用循环伏安法进行电化学检测研究。
首先，制备了适合该类小分子有机物检测的电极，并对其性能进行了表征。
然后，在一定的实验条件下，对不同浓度的该类小分子有机物进行循环伏安扫描，记录电流随电压的变化情况。
bsa等电点
bsa等电点BSA（贝塞尔氏醇状白汤）等电点，是一种重要的生物化学分析技术，它具有重要的分子量分析、检测复杂混合物及对其组成的理解等功能。
BSA等电点技术的原理是通过测量溶液中的BSA等电点，可以检测出溶液中的不同分子物质的含量。
BSA等电点的测定原理是：在特定pH和电导率等条件下，溶液中不同物质构成的分子有不同的电荷，从而导致不同物质在BSA等电点处浓度的差异。
由于溶液中负载性分子的浓度的差异越大，不同物质的BSA等电点越明显，所以可以利用这种原理测量混合物的相对含量。
BSA等电点的操作方法首先是将溶液中的BSA等电点的浓度以及温度等参数调节好以后，再利用高精度的电导仪将BSA等电点曲线做出来，从而检测不同物质的BSA等电点及其含量。
BSA等电点技术在生物化学分析中有着重要应用，它可以用来分析复杂混合物中的成分组成，可以用来评价物质的结构性质、鉴定生物分子的种类及定量分析复杂的生物物质的含量，用于比较不同含量的混合物的性质等。
BSA等电点技术还可以应用于食品检测，可以检测食品中添加物的成分及含量，以此来确保食品的安全性。
通过BSA等电点检测，可以及时发现食品中的添加物，如抗生素、防腐剂等，从而确保食品的安全性。
BSA等电点技术在分子量分析、检测复杂混合物及对其组成的理解上具有重要的意义，是无可替代的一种生物化学分析技术。
BSA等电点的操作方法显示出其具有良好的精度及准确性，是当今研究生物学的主要工具之一，可应用于科学研究和质控检测工作中。
实际应用中，BSA等电点技术的使用还会遇到一些困难。
因为BSA 等电点技术需要在一定的温度及电导率条件下进行检测，所以其使用费时费力，耗费资源，在结果可靠性方面也存在一定的缺陷。
此外，BSA等电点技术也受到其他因素的影响，如环境温度和电解质条件等。
当控制不住这些变量时，就会影响BSA等电点技术的测试结果，从而导致分析结果的准确性降低。
总之，BSA等电点技术是一种重要的分析技术，可以用来分析复杂的混合物，具有很强的检测能力，但也不可避免地会受到温度电解质等因素的影响，从而影响其准确性。
医学检验主管检验师资格考试复习资料生物化学(11)临床化学常用分析技术
医学检验主管检验师资格考试复习资料生物化学（11）临床化学常用分析技术一、光谱分析（分光光度技术）利用各种化学物质所具有的发射、吸收或散射光谱谱系的特征，来确定其性质、结构或含量的技术，称为光谱分析技术。
特点：灵敏、快速、简便。
是生物化学分析中最常用的分析技术。
分类（一）可见及紫外分光光度法分光光度法的理论基础是朗伯－比尔定律。
mber－Beer定律：A=k·b·cA为吸光度k—吸光系数b—光径，单位：cmc—溶液浓度，单位：g/L2.摩尔吸光系数：在公式“A＝k·b·c”中，当c＝1mol/L，b＝1cm时，则常数k可用ε表示。
3.比吸光系数：在公式“A＝k·b·c”中，当c为百分浓度（w/v），b为cm时，则常数k可用E%表示，称为比吸光系数或百分吸光系数。
（二）原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法是基于元素所产生的原子蒸气中待测元素的基态原子，对所发射的特征谱线的吸收作用进行定量分析的一种技术。
即在一定条件下，原子的吸光度同原子蒸气中待测元素基态原子的浓度成正比。
常用的定量方法有：标准曲线法、标准加入法、内标法。
1.标准曲线法：将一系列浓度不同的标准溶液按照一定操作过程分别进行测定，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线。
在相同条件下处理待测物质并测定其吸光度，即可从标准曲线上找出对应的浓度。
由于影响因素较多，每次实验都要重新制作标准曲线。
2.标准加入法：把待测样本分成体积相同的若干份，分别加入不同量的标准品，然后测定各溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，标准品加入量为横坐标，绘制标准曲线，用直线外推法使工作曲线延长交横轴，找出组分的对应浓度。
本法的优点是能够更好地消除样品基质效应的影响，较为常用。
3.内标法：在系列标准品和未知样品中加入一定量样本中不存在的元素（内标元素），分别进行测定。
以标准品与内标元素的比值为纵坐标，标准品浓度为横坐标绘制标准曲线，再根据未知样品与内标元素的比值依曲线计算出未知样品的浓度。
生物电化学
生物电化学生命科学已经成为最活跃的研究领域之一。
将生物学、化学与工程学结合起来，就形成了生物工程学。
采用生物工程学方法，不仅可以增加产量，而且可以生产出许多新的品种来。
毫无疑问，这种方法已经在农业、医药和工业上取得了引人注目的实际应用。
在生物工程学研究领域中，需要对各种各样的生物分子进行分离、鉴定和结构表征，这就要用到各种各样的分析方法。
目前，有好几种分离、分析方法已经成为生物工程学的主要研究手段，如电泳法1-4、色谱法5-8、免疫法9-12及各种用于分子结构测量的近代仪器分析方法13-16等。
当然，这几种方法还需要不断地加以改进，才能适应生物工程学继续发展的需要。
然而另一方面，电分析化学对于解决生物工程学方面的问题，目前尚显得软弱无力。
可是，正是这种新的挑战，开拓了电分析化学的一个新的生长点——生物电分析化学。
生物体系是一个十分复杂的体系。
各种生物组分的分子量相差极大，而许多组分的含量极微。
此外，不少生物组分没有电化学活性；蛋白质等大分子化合物由于吸附作用对测定产生干扰等。
所有这些因素，对电分析化学方法都是极为不利的。
尽管如此，电分析化学方法在生物体系的研究中已经取得了可喜的成果。
生物电分析化学的研究内容和方法都是非常丰富的。
现有的各种电分析化学技术，在生物体系的研究中都是有用的。
不过，将生物学中的一些方法（如免疫法、酶技术等）与电化学结合起来，对于解决生物电分析化学中的问题，可能是更为有效的途径。
一、伏安分析在生命科学中的应用：伏安分析具有灵敏度高、分析对象广、操作简便快速、不需要昂贵仪器等一系列优点。
近年来，把现代伏安技术引入生命科学和医学领域已成为研究的热点。
特别是在医学临床分析中，直接采用伏安法测定人体内各种微量的无机和有机物质，已经取得了显着的效果并获得了广泛的应用。
1、人体微量元素的测定：调查儿童微量元素的含量并对其分析17。
采用微量元素分析仅(溶出伏安法)测定手指全血中微量元素钙、缺、铜、锌、镁、铅含量.结果926例儿童中,缺锌(24.1%)和缺钙(20.6%)分别占第1位和第2位,男、女儿童间微量元素含量差异无统计学意义(P>0.05),不同年龄组儿童锌、钙含量差异显着(P<0.01),锌含量随年龄增长呈上升趋势;钙含量随年龄的增长而逐步降低;不同年龄组铁、铜、镁含量无显着差异(P>0.05)。
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生物电分析化学的研究及应用进展今天，生命科学已经成为最活跃的研究领域之一。
将生物学、化学与工程学结合起来，就形成了生物工程学。
采用生物工程学方法，不仅可以增加产量，而且可以生产出许多新的品种来。
毫无疑问，这种方法已经在农业、医药和工业上取得了引人注目的实际应用。
在生物工程学研究领域中，需要对各种各样的生物分子进行分离、鉴定和结构表征，这就要用到各种各样的分析方法。
目前，有好几种分离、分析方法已经成为生物工程学的主要研究手段，如电泳法、色谱法、免疫法及各种用于分子结构测量的近代仪器分析方法等。
当然，这几种方法还需要不断地加以改进，才能适应生物工程学继续发展的需要。
然而另一方面，电分析化学对于解决生物工程学方面的问题，目前尚显得软弱无力。
可是，正是这种新的挑战，开拓了电分析化学的一个新的生长点——生物电分析化学。
二、生物电分析化学概况电分析化学技术在生物体系研究中的应用是多方面的。
概略地说，大致有以下几个方面。
1.生物微量元素的测定及其在生物、医学及生物无机化学中的应用，这方面的工作大家比较熟悉，如电极法测定pH、po2、pco2、K+、Na+、Cl-、Ca2+等，已成为临床检验中的常规手段。
许多重要的微量元素，如Se、Mo、Co、重金属等，用极谱催化波法和溶出伏安法进行测定，已达到了很高的灵敏度。
2.生物体中氨基酸、蛋白质、激素、碳水化合物等重要组分的测定在这一方面，酶电极和组织电极的应用特别受到重视，因为它们可能为体内这些重要组分的测定提供简单、直接和连续的分析。
当然，伏安法由于其灵敏度高，特别是由于伏安免疫法的出现，可以看出，它们在这一领域的研究中具有很大的潜力。
对某些生物组分的氧化还原机理进行研究，是生物电分析化学的另一个重要的研究课题。
在这一方面，循环伏安法及光谱电化学法是重要的研究手段。
采用这些方法，可对某些蛋白质，细胞色素C、尿酸、嘌呤、铁-卟啉及含硫生物物质等的电还原机理进行研究。
通过这些研究，对人们认识它们在生物活体组织中在酶的催化作用下所进行的氧化还原机理，有很大启发。
3.生物体中某些微量药物成分的测定及其在药物作用机制研究方面的应用。
许多抗菌素、抗癌药物、镇静剂及强心药等，均已采用电化学方法进行了研究。
4.微型离子选择性电极及微电极在某些生理现象研究中的应用。
近年来，这方面的研究工作特别引人注目。
例如有人利用铂微电极循环伏安法，以抗坏血酸为电化指示剂，研究了肾皮层的渗透功能。
有人利用微型钾离子选择性电极，通过测定细胞外间隙中K+的浓度变化，研究了中枢神经系统功能正常的情况下，K+作为反馈剂的作用，并由此而了解到K+在人脑病理和危急状态下的重要作用。
在这一方面，特别值得提出的是微型碳纤维电极，在脑化学研究中的应用。
采用这种微型碳纤维电极，可以将其植入动物体内进行活体组织的连续测定。
监测时间可达一个月之久。
利用这种微电极，可以采用各种伏安法测量脑组织中多巴胺及儿茶胺等物质的浓度变化，从而对脑神经的传导机制等问题，得出了十分有意总之，生物电分析化学的研究内容和方法都是非常丰富的。
现有的各种电分析化学技术，在生物体系的研究中都是有用的。
其研究内容主要包括以下几个部分：蛋白质和酶的直接电化学，生物传感器，免疫分析等。
下面分别详细介绍各个研究方面的具体内容。
三、蛋白质和酶的直接电化学蛋白质直接电化学是研究者一直非常感兴趣的领域。
蛋白质在生物体内广泛存在于荷电界面上, 如生物膜就是一种荷电界面[1]。
蛋白质直接电化学研究的意义在于:首先,可以方便地获得蛋白质的热力学和动力学性质,有助于深入了解蛋白质电子传递过程;其次,由于蛋白质直接电化学涉及界面专一性、界面相容性和蛋白质的变性问题等,因此在研究过程中可以得到很多关于生物大分子界面问题的启示,进而模拟生物体内的电子传递过程;再次,从应用角度,这项研究把电极与生物大分子联系起来,可以获得一种专一的电催化模式,以实现高灵敏度和高选择性的分子传感。
目前与蛋白质直接电化学相关的研究领域包括蛋白质界面相互作用、蛋白质电子传递机制、酶氧化还原中间态、蛋白质分子识别、电极界面设计和生物传感器等。
下面仅对其在模拟生物膜界面中的研究及应用作详细介绍。
生物膜是由蛋白质和磷脂构成的,磷脂则是一种双亲分子,带有一个疏水端和一个亲水端。
我们知道,生物体内很多电子传递蛋白都是膜蛋白。
那么蛋白质的电子传递能力与其所处的膜环境是否存在联系呢? 有趣的是,一些表面活性剂或脂链在固体基底(如石墨)表面成膜后可以自发组装成有序的模拟生物膜(biomemtic membranes) ,并且可以稳定地包裹蛋白质。
Tollin等[2]研究表明,细胞色素类蛋白质在磷脂双分子层中电子传递能力明显提高。
Hawkridge等[3]也发现当细胞色素c氧化酶被包埋于脂双层中并固定到金电极上后,能够与金之间发生直接电子传递。
Niu等[4]则把肌红蛋白固定在冰-水凝胶膜内,实现了肌红蛋白在玻碳电极表面的直接电化学。
Rusling 等[5]的系列工作把研究更推进一步，他们把蛋白质固定于模拟生物膜内,发现其电子传递能力明显增强。
他们[6]把肌红蛋白包埋到一种阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴氨(didodecyldimethyl ammonium bromide, DDAB)中,发现其异相电子传递速率比在水溶液中提高了1000倍以上。
肌红蛋白在磷脂膜[7]和DNA膜[8]中电子传递能力均有不同程度的提高。
在此之后Rusling和其他研究组进一步研究了其它血红素蛋白质,如血红蛋白[9,10]细胞色素P450[11]在各种模拟生物膜中的性质,包括表面活性剂[12]、核酸[13,14]、无机材料[15]等。
实验观察到这些蛋白质在膜相的电子传递能力均有明显提高,可以发生直接电化学。
光谱证据表明,血红素在膜相会形成特定的分子定向,这可能是蛋白质电子传递速率提高的原因。
此外,原子力显微镜研究提供了肌红蛋白分别在裸的热解石墨表面和在DDAB膜内的形貌对比,结果显示肌红蛋白在石墨表面聚集成一种链状结构,而在膜内则处于液晶相[16]。
这种不同的物理存在状态也可能是蛋白质电子传递能力提高的重要因素。
模拟生物膜内的蛋白质研究也是蛋白膜伏安法的一种, 同样具有蛋白膜伏安法的众多优越性。
Zhang 等[17]建立了肌红蛋白在模拟生物膜内与配体(以咪唑为例)相互作用的电化学研究体系,在此基础上系统探讨了膜的特性对蛋白质2配体相互作用的影响,并研究了其氧化还原热力学过程[18]。
Fan等[13]对血红蛋白与NO 的分子相互作用进行了深入研究,并发现血红蛋白在模拟生物膜存在下可直接催化还原NO,并显著降低NO的还原能。
通过将该过程与血红蛋白的直接电化学过程耦联,研制成可对NO这一生理过程中重要信号分子进行快速灵敏检测的生物传感器[14]。
模拟生物膜不仅促进了蛋白质电子传递,而且有着更为深刻的生物学意义。
例如,细胞色素c 在包埋于合成的脂双层膜中并与之形成超分子化合物后获得了N-去甲基酶( N-demethylase) 活性[19]。
这种使蛋白质获得新的酶活性的方法可以看作为一种非共价相互作用的蛋白质工程[20]。
蛋白质的这种功能调节与功能转换可能与脂膜提供的特定微环境有关[20]。
同样,蛋白膜伏安法研究在模拟生物膜中也发现了蛋白质的功能转换。
细胞色素P450 在微生物降解环境中的有机卤化物有重要的作用[21]。
肌红蛋白虽然在结构上与细胞色素P450有一定的相似之处,但其天然状态不具有脱卤化能力。
然而,当把肌红蛋白包埋于DDAB 膜内并加以电压驱动后,发现它模拟细胞色素P450脱卤化的过程,具有降解有机卤化物的酶活性[22]。
研究者还发现处于膜相的肌红蛋白可以通过形成ferryl Mb来氧化苯乙烯[23]。
血红蛋白在膜内也有类似的酶活性[15] 。
肌红蛋白和血红蛋白在结构上与过氧化物酶类似，然而天然状态的肌红蛋白和血红蛋白的过氧化物酶活性很低。
Fan等[9]发现肌红蛋白和血红蛋白在模拟生物膜内表现出类似于天然过氧化物酶的活性。
这一研究不仅建立了一个良好的过氧化物酶模拟体系,而且为基于血红蛋白直接电化学可进行过氧化氢灵敏检测的第三代电化学生物传感器奠定了基础[24]。
总之,这些发现不仅有利于揭示蛋白质存在于模拟生物膜内的功能,而且为研制生物传感器和生物反应器开辟了新的途径。
总之，蛋白质直接电化学为揭示蛋白质(酶) 的结构-功能关系提供了一条有效途径,也为进行蛋白质电子传递过程的热力学和动力学研究提供了强有力的方法,已经成为制备新一代电化学生物传感器领域的重要手段。
这一方法尚处于不断发展中,目前研究者对于相当多数结构复杂的蛋白质和酶的直接电化学还束手无策。
尤其值得注意的是,当前的研究还更多地处在经验研究阶段,如何预期甚至可控地实现蛋白质在给定情况下直接与电极发生电子传递尚是一个挑战性问题。
尽管如此,蛋白质直接电化学20多年来的飞速发展使我们相信它必将在蛋白质及相关应用研究中将发挥越来越大的作用。
四、电化学生物传感器传感器与通信系统和计算机共同构成现代信息处理系统。
传感器相当于人的感官，是计算机与自然界及社会的接口，是为计算机提供信息的工具。
1962年，Clark[25]提出将生物和传感器联用的这一设想，制得一种新型分析装置“酶电极”(enzyme electrode)，这为生命科学打开一扇新的大门，酶电极也成为了发展最早一类的生物传感器。
自此，生物传感器这一新技术引起生物医学、环境科学、农业科学等领域科学家的重视，使之在国际上开始广泛研究。
时至今日，生物传感器已发展成为现代生物技术的重要领域之一。
生物传感器是指用固定化的生物材料作为敏感元件的传感器。
根据用不同的基础传感器件，生物传感器可分为六大类型[26]：电化学生物传感器、介体生物传感器、热生物传感器、压电晶体生物传感器、半导体生物传感器和光生物传感器。
其中，电化学生物传感器占有重要位置。
近十年来，电化学生物传感器的研究工作取得了巨大的进步，其性能和种类也得到了很大的发展。
其检测对象[27-30]从单糖、氨基酸、酶等发展到更为复杂的多糖、蛋白质、核酸等多种生物大分子。
在功能方面已从检测单一的发展到多通道的多功能生物传感器[31](multifunction biosensor)和集成生物传感器[32](multi-biosensor)，下面从原理、分类、应用以及最新进展几个方面介绍电化学生物传感器。
原理：电化学生物传感器是指由生物体成分（酶、抗原抗体、激素等）或生物体本身（细胞、细胞器、组织等）作为敏感元件，电极（固体电极、离子选择性电极、气敏电极等）作为转换元件，以电势或电流为特征检测信号的传感器。
其原理结构[33]如下图所示：分类：根据[34]作为敏感元件所用生物材料的不同,电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器等；根据[34]基底电极的不同可以分为汞电极(主要是悬汞电极)和固体电极(包括半导体金属氧化物电极，金电极，碳电极等)；根据[35]生物材料的修饰(或固定)到电极上的方法不同，现有的文献报道主要集中在共价键结合法、LB膜法、自组装膜法、化学免疫法、静电吸附结合法、表面富集法等。