生物分析化学

《生物分析化学》期末作业

一、简述生物传感分析的原理、种类及应用。

生物传感器分析原理：

在利用生物传感器进行物质检测时，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，产生的信息及而被相应的物理或化学换能转变成可定量的声、光、电等信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。生物传感器是有固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化的换能器（如氧电极、光敏官、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器主要有下面三种分类命名方式：

1. 根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。显而易见，所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。

2. 根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生物电极传感器，半导体生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。

3. 以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲和型生物传感器。

生物传感器的应用主要有：

1）食品工业：生物传感器在食品分析中的应用包括食品成分、食品添加剂、农药残留量分析、有害毒物、食品鲜度。

2）环境监测：近年来，环境污染问题日益严重，人们迫切希望拥有一种对污染物进行连续、快速、在线监测的仪器，生物传感器满足了人们的要求。目前，已有相当部分的生物传感器应用于环境监测中。生物传感器在环境监测中的应用包括：水环境监测、大气环境监测。

3）发酵工业：在各种生物传感器中，微生物传感器具有成本低、设备简单、不受发酵液混浊程度的限制、可能消除发酵过程中干扰物质的干扰等特点。因此，在发酵工业中广泛地采取微生物传感器作为一种有效的测量工具。生物传感器在发酵工业中的应用包括原材料及代谢产物的测定、微生物细胞数目的测定。

4）医学：医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。生物传感技术不仅为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法。而且因为其专一、灵敏、响应快等特点，在军事医学方面，也具有广的应用前景。生物传感器在医学中的应用包括：临床医学、军事医学、法医学、DNA鉴定和亲自认证。

一、简述纳米粒子及纳米技术在现代生物分析中的应用

纳米粒子是指粒度在1—100nm之间的粒子（纳米粒子又称超细微粒）。属于胶体粒子大小的范畴。它们处于原子簇和宏观物体之间的过度区，处于微观体系和宏观体系之间，是由数目不多的原子或分子组成的集团，因此它们既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是，它表面积占很大比重，而表面原子既无长程序又无短程序的非晶层。可以认为纳米粒子表面原子的状态更接近气态，而粒子内部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒径小，表面曲率大，内部产生很高的Gilibs压力，能导致内部结构的某种变形。纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应:1.体积效应2.表面效应3.量子尺寸效应4.宏观量子隧道效应

纳米粒子在生物分析中的应用

二、简析（酶联）免疫技术在生物分析中的应用。

酶联免疫分析法（ELISA）是把抗原抗体反应的特异性和酶的高效催化作用有机结合起来的一种非放射性标记免疫检测技术，广泛应用于临床医学、动植物检验、生物学研究等领域。

ELISA

1. 酶免疫测定具有高度的特异性和敏感性，几乎所有可溶性抗原—抗体系统均可检测，最小可测直达ng甚至pg水平。

2. 酶免疫测定在各应用领域中的普及，应归于商品试剂盒和自动或半自动检测仪器的问世。

3. 完整的ELISA试剂盒应包括包被好的固相载体、酶结合物、底物和各种浓缩的稀释液、缓冲液等。

4. 这些试剂在冰箱中可保存半年以上，因此实验室中只需要用蒸馏水稀释全套

实际即可。

应用

1. 检查抗原和半抗体及抗体方面（内分泌、血液、肿瘤、传染病、免疫组化、流感病毒、自身免疫）

2. 疾病临床诊断与检测（乙肝、类风湿性关节炎）

食品中有害成分残留的测定（农药和兽药残留、有机物污染、生物毒素、食品添加剂）

3. ELISA与基因工程结合使用。