Ферментные электроды. (Лекция 7) - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №1

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №2

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №3

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №4

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №5

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №6

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №7

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №8

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №9

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №10

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №11

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №12

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №13

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №14

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №15

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №16

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №17

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №18

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №19

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №20

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №21

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №22

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №23

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №24

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №25

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №26

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №27

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №28

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №29

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №30

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №31

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №32

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №33

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №34

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №35

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №36

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №37

Ферментные электроды. (Лекция 7), слайд №38

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Ферментные электроды. (Лекция 7). Доклад-сообщение содержит 38 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ФЕРМЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Слайд 2

Описание слайда:

Принцип действия и устройство ферментных электродов Основой ферментных электродов являются электрохимические датчики (электроды): 1) Амперометрические (платиновые, золотые, угольные электроды, кислородный электрод Кларка (из платинового катода, серебряного анода, электролита и газопроницаемой полимерной мембраны)) 2) Потенциометрические (ионоселективные электроды, например стеклянный электрод для измерения рН, газовый мембранный электрод)

Слайд 3

Описание слайда:

Датчик и фермент объединяют в единую конструкцию растворимый E или E, иммобилизованный на растворимом носителе, помещают в приэлектродный слой, который отделен от остального пространства полупроницаемой мембраной. Е иммобилизуют непосредственно на поверхности электрода к поверхности электрода прикрепляется мембрана (целлюлозная, поликарбонатная) с ковалентно иммобилизованным Е. к поверхности электрода прикрепляется Е в полимерной или гелевой пленке альбумина, желатина, коллагена, гидроксида алюминия.

Слайд 4

Описание слайда:

Общий вид работы ферментного электрода: молекулы субстрата диффундируют из раствора в реакционный слой ↓ подвергаются химическим превращениям под воздействием фермента. ↓ изменение исходной концентрации вещества, к которому селективно чувствителен электрод ↓ изменения потенциала или тока

Слайд 5

Описание слайда:

На первой стадии происходит выравниванию локального градиента концентрации ↓ устанавливается стационарное состояние (скорость ферментативной реакции равна скорости диффузии, а сигнал электрода постоянен и пропорционален скорости реакции). ↓ Если электрод чувствителен к Р– сигнал будет увеличиваться. Если на S -сигнал будет уменьшаться

Слайд 6

Описание слайда:

Амперометрические электроды При использовании амперометрического способа регистрируется ток, проходящий через ячейку, где находятся электрод с ферментом и электрод сравнения, на которые накладывается заданное электрическое напряжение. Между током (i) и концентрацией определяемого компонента (Cx) существует вполне определенное соотношение: Сx = f(i). В амперометрических ферментных электродах часто применяют, Е класса оксидаз (окисление различных S кислородом).

Слайд 7

Описание слайда:

Е в режиме амперометрического биосенсора ускоряет процесс обмена электронами между S и электродом : 1. Перенос электронов с помощью медиатора – диффузионно-подвижного промежуточного низкомолекулярного переносчика электронов,к-рый выбирается из числа специфических субстратов фермента, проявляющих электрохимическую активность на электроде: S +E → P + E0 E0 + M → E + M0 Электрод : M0 → M+ – e- где E, E0 – окисленная и восстановленная формы активного центра фермента; M, M0 – окисленная и восстановленная формы медиатора

Слайд 8

Описание слайда:

2. Прямой электрокаталитический перенос электронов между электродом и активным центром фермента: Пример : лакказа (Cu-содержащая оксидаза),сорбированная на электроде. O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O 3. Перенос электронов между активным центром фермента и доменами в полупроводнике при включении ферментов в органические полупроводники. Амперометрические ферментные электроды применяют в медицине, в микробиологической и пищевой промышленности для опр-я концентрации глюкозы.

Слайд 9

Описание слайда:

Принцип действия ферментного электрода для измерения концентрации глю амперометрическим методом: Платиновый катод отделен от окружающей среды двухслойным покрытием. Первый слой представляет собой мембрану с иммобилизованной глюкозооксидазой. Второй слой сформирован тефлоновой мембраной, проницаемой для кислорода (O2 свободно диффундирует через эту мембрану и вос- станавливается на катоде): О2 + 2Н2О + 4е– → 4ОН-.

Слайд 10

Описание слайда:

Восстановление каждой молекулы кислорода сопровождается переносом 4 электронов. Ток, протекающий через измерительную ячейку, пропорционален концентрации О2. Если поместить электрод в раствор глюкозы, на мембране, содержащей глюкозооксидазу: глюкоза + О2+Н2О → глюконовая кислота + Н2О2 В результате окисления глюкозы содержание кислорода в среде будет снижаться, что приведет к уменьшению стационарного тока.

Слайд 11

Описание слайда:

Потенциометрические ферментные электроды устроены аналогично амперометрическим. Отличие: с реакционным слоем контактирует ионоселективный электрод, а не электрод из благородного металла. В измерительной ячейке, где находятся ионоселективный электрод с ферментом и электрод сравнения, возникает разность потенциалов, которая зависит от активности потенциалопределяющих ионов в растворе: E = E0+(2,3RT/nF)lga (уравнение Нернста)

Слайд 12

Описание слайда:

E = E0+(2,3RT/nF)lga (уравнение Нернста) E – разность потенциалов между ионоселективным электродом и электродом сравнения, мВ; E0 – константа, зависящая в основном от свойств электрода сравнения; R-универсальная газовая постоянная(8.31 Дж/(моль·K)) n – заряд иона с учетом его знака; F – постоянная Фарадея (96485,35 Кл·моль−1); T – температура, К; a – активность соответствующего иона (аоксис/aвосст

Слайд 13

Описание слайда:

Активность – эффективная концентрация свободных ионов в растворе. Активность и концентрация связаны соотношением: а = γС, где а – активность, С – концентрация, γ – коэффициент активности. Для очень разбавленных растворов активность ионов почти равна их концентрации.

Слайд 14

Описание слайда:

Потенциометрические ферментные электроды: В качестве биокатализаторов в них выступают следующие ферменты: оксидазы или декарбоксилазы аминокислот, уреаза, нитрит- и нитратредуктазы В качестве электрохимических датчиков – стеклянный рН-электрод, а также газовые электроды для СО2, NH3 и тд.

Слайд 15

Описание слайда:

Амперометрических по сравнению с потенциометрическими электродами: + более высокая чувствительность - высокий потенциал (500–900 мВ), при котором происходит детекция, что приводит к помехам определения из-за наличия других электроактивных веществ - у кислородоселективного электрода к не- точностям определения могут также привести колебания в концентрации кислорода в исследуемых образцах.

Слайд 16

Описание слайда:

На время отклика (установление стационарного значения потенциала ферментного электрода) влияют : • скорость перемешивания раствора (чем больше скорость, тем меньше время отклика); • концентрация субстрата (рост концентрации приводит к уменьшению времени отклика); • толщина ферментного слоя (чем толще слой, тем больше время отклика); • наличие полупроницаемой защитной мембраны (увеличивает время отклика); • условия проведения ферментативной реакции (температурный режим, рН).

Слайд 17

Описание слайда:

Стабильность ферментного электрода зависит : • способа иммобилизации фермента; • концентрации фермента в реакционном слое; • толщиной ферментного слоя; • условий проведения ферментативной реакции (температурный режим, рН). Стабильность ферментных электродов– от нескольких дней до нескольких месяцев

Слайд 18

Описание слайда:

Использование ферментных электродов в клинической практике Методы (хроматографические, спектрофотометрические и др.), использующиеся в клинической практике: длительные сложные непригодны для быстрого анализа большого числа образцов дорогостоящие, т.к. ферменты используются один раз и много различных реагентов. Ферментные электроды решают эти проблемы.

Слайд 19

Описание слайда:

Преимущества ферментных электродов: • простая методика, не требующая значительных временных затрат; • возможность поточного анализа; • высокая селективность; • небольшое количество ферментов, необходимых для проведения анализа, и возможность их многократного использования; • простая методика подготовки пробы.

Слайд 20

Описание слайда:

Недостатки ферментных электродов: • относительно большое время отклика, связанное с временем, необходимым для осуществления диффузии субстрата; • необходимость частой градуировки электрода в связи с зависимостью чувствительности от скорости потока и влияния посторонних химических веществ, например неорганических ионов на электродную функцию электрода.

Слайд 21

Описание слайда:

Слайд 22

Описание слайда:

Ферментные электроды используются: выявления тех или иных метаболитов; анализа ферментов сыворотки крови, представляющих диагностическую ценность (АлАТ,АсАТ, глутаматпируваттрансаминаза и др.) Содержание фермента оценивается косвенно, исходя из активности фермента.

Слайд 23

Описание слайда:

Глутаматпируваттрансаминаза катализирует реакцию: L-аланин + α-кетоглутаровая килота → L-глутаминовая кислота + ПВК Кислородный электрод с иммобилизованной оксидазой ПВК, который и определяет его количество.

Слайд 24

Описание слайда:

Иммуноферментные электроды К кислород-проницаемой тефлоновой пленке кислородного электрода Кларка плотно прилегает мембрана не с иммобилизованным ферментом, а с иммобилизованными антителами к анализируемому антигену.

Слайд 25

Описание слайда:

В раствор, содержащий анализируемый антиген, добавляют определенное количество антигенов, предварительно меченных каталазой. ↓ Иммуноферментный электрод погружают в исследуемый раствор и выдерживают при нужной температуре в течение необходимого времени. ↓ Меченые и немеченые антигены, конкурируя между собой, связываются с антителами на поверхности электрода.

Слайд 26

Описание слайда:

Удаляют свободные антигены, путем промывки иммуноферментного электрода ↓ Добавляют в исследуемый раствор пероксид водорода ↓ По сигналу электрода определяют скорость образования кислорода в результате катализируемой каталазой реакции : H2O2 → H2O + 1/2O2 ↓ Строят кривую зависимости сигнала от числа немеченых антигенов.

Слайд 27

Описание слайда:

Аналитические проточные реакторы с иммобилизованными ферментами Для анализа метаболитов и ферментов в клинической и лабораторной практике достаточно широко используются аналитические проточные реакторы с иммобилизованными ферментами. Пример: определение триптофана В колонке иммобилизованы E: триптофаназа и лактатдегидрогеназа триптофан + пиридоксальфосфат → индол + NH3 +ПВК; ПВК+ НАДН2 → молочная кислота + НАД. Детекция убыли НАДН на 360 нм

Слайд 28

Описание слайда:

Ферментные микрокалориметрические датчики Две идентичные колонки ,заполненных носителем с иммобилизованным на нем E. В нижней части каждой из колонок имеется термистор. При пропускании через колонки простого буфера разность t◦ между термисторами будет равна нулю. При введении в одну из колонок S в результате ферментативной реакции произойдет тепловыделение. Разность t◦ между измерительной колонкой и колонкой сравнения будет пропорциональна количеству превращенного S.