基于漆酶信号放大的新型DNA传感器的构建与优化(2)

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1.2.3 生物传感器的结构和原理

生物传感器主要由生物功能物质的分子识别部分和转换部分两部分组成[8]。识别部分主要作用是识别被测物质的功能物质，如酶、抗体（抗原）、微生物、细胞、动植物组织、基因等[8]；转换部分主要作用是将分子识别部分所产生的变化分别通过信号转换元件包括电化学电极、半导体、光学元件、热敏元件、压电装置等转换成电信号[9]。如图1所示，生物传感器的基本原理就是待测物质与生物分子识别元件特异性结合，发生的生物化学反应所产生的生物学信号通过转换器转化为可以定量检测的电、光等信号，再经仪表放大和输出，从而达到分析检测的目的[10][11]。

图1. 1 生物传感器工作原理

1.2.4 生物传感器的分类与特点

生物传感器根据分子识别部分的不同，可以分为酶传感器、免疫传感器、DNA 传感器、组织传感器和微生物传感器等；据检测原理的不同，可分为光学生物传感器、电化学生物传感器、压电生物传感器、热生物传感器和半导体生物传感器等[12]。生物传感器与其他分析工具或系统相比，具有专一性强、分析速度快、操作简单、成本低、响应快、灵敏度高、抗干扰能力强等诸多优点。

1.2.5 生物传感器的应用文献综述

近几十年，生物传感器因其具有可在复杂的体系中进行高度自动化、微型化与集成化的在线连续监测的特点，在生物医学、环境监测、食品、医药即军事医学等领域获得了蓬勃而迅速的发展[13]。在医学上，可以借助生物传感技术在线动态观察抗原与抗体之间结合和解离的平衡关系，测定抗体的亲和力和识别抗原表位；或者检测一些有临床诊断意义的基质，如血糖、乳酸、谷氨酰胺等[14][15]；还可用于药物生产过程中生化反应的监视以保证其质量。在环境监测中，以环境中微生物细胞如酵母细胞、真菌、细菌等做为识别元件，可以应用于发酵工艺排水中的水质分析；与乙酰胆碱酯酶传感器类似的酶传感器可以用于农药和抗生素残留量的测定 [16][17]。在食品工业中，生物传感器已用于啤酒生产过程的检测。在军事运用中，生物传感器可用于检测生物战剂，如黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、炭疽病毒、鼠疫杆菌、沙门氏菌和霍乱弧菌等[19]。

1.3 漆酶

1.3.1 漆酶的简介

漆酶，(对)-二酚：双氧氧化还原酶，是一类在自然界中分布广泛的含铜氧化还原酶，与抗坏血酸氧化酶和哺乳动物血浆铜蓝蛋白同源，属于蓝铜氧化酶家族，能催化氧化许多芳香化合物，同时使氧气还原成水[20][21]。漆酶的催化底物较为广泛，主要包括酚类、芳胺类、羧酸类、甾体类以及其他一些类别[21][22]。漆酶同过氧化酶和其它多酚氧化酶之间作用底物的相似，但是实际上相对这些酶来说漆酶反应过程中并不产生有害的过氧化氢和活性氧，是非常绿色的反应[23]。源:自~751·论`文'网·www.751com.cn/

1.3.2 漆酶的发展和研究历史

1883年，日本学者Yoshida首次在生漆液成份中发现这种酶成份；1898年，法国人Betrand首次提出漆酶概念；1988年，Frohman首次利用快速扩增cDNA技术克隆出漆酶基因；1997年，第一种微生物漆酶制剂用于工业生产[24]。多年来，漆酶的研究涉及到生物、医学、化学、物理、环境等多个学科，底物广泛、绿色反应的特点让它在生物传感器中应用颇多，特别在堆肥、废水处理方面有很大的用处。