Электроды ферментные

Электрод ферментный. Ионоселективный или рН-электрод с покрытием, в состав которого входит фермент. При взаимодействии фермента с определяемым органическим веществом (субстратом) образуется определенный ион, к которому чувствителен данный электрод. В связи с трудностями, связанными с эксплуатацией ферментных электродов, рекомендуется использовать методики, основанные на добавлении фермента к анализируемому раствору и определении образующегося иона. [c.172]

Монометрические датчики на основе ферментов отличаются высокой селективностью, обусловленной уникальной специфичностью ферментов по отношению к ферментативной реакции и к субстрату. Каждый фермент катализирует лишь определенный тип реакции. Поэтому создание ферментных электродов откры- [c.57]

В настоящее время известно около 50 различных ферментных электродов. Они могут быть рассмотрены по типам реакций, по характеру субстрата или фермента, по типу электрохимически активного компонента. Последнее представляется наиболее целесообразным с точки зрения достижений потенциометрии. При всем разнообразии происходящих процессов можно выделить следующие основные типы превращений, приводящих к возможности осуществления электрохимических измерений [c.58]

Комбинированные потенциометрические датчики включают в себя ионоселективные электроды, отделенные от исследуемого раствора еще одной мембраной, которая селективно пропускает определенный компонент анализируемого раствора или преобразует этот компонент в соответствующую форму в результате специфической химической реакции. Эта группа сенсоров включает газочувствительные электроды, ферментные электроды и другие биосенсоры. Газочувствительные электроды будут обсуждаться в настоящем разделе, а потенциометрическим биосенсорам посвящена отдельная глава (гл. 8). [c.91]

В последние годы благодаря использованию ферментов функции ионселективных электродов удалось существенно расширить и сделать их применимыми для быстрого клинического анализа на глюкозу, мочевину, аминокислоты и другие метаболиты. Такие электроды называются ферментными электродами или электрохимическими сенсорами. Создание электродов с указанными свойствами оказывается возможным благодаря тому, что ряд ферментов обладает высокой специфичностью, т. е. способностью катализировать превращения одного единственного вещества из многих сотен и даже тысяч веществ близкой химической природы. Если, например, фермент катализирует реакцию, в ходе которой изменяется pH среды, то рН-чувствительный электрод, покрытый пленкой геля или полимера, содержащей этот фермент, позволит провести количественное определение только того вещества, которое превращается под действием данного фермента. Из мочевины в присутствии фермента уреазы образуются ионы МН+. Если ионселективный электрод, чувствительный к ионам ЫН , покрыть пленкой, содержащей уреазу, то при помощи его можно количественно определять мочевину. Ферментные электроды — один из примеров возрастающего практического использования ферментов в науке и технике. [c.138]

Не все ферментные электроды являются типичными ионоселективными электродами. Однако в связи с тем, что они приобретают в настоящее время все большее значение и важнейшие из них функционируют по принципу ионоселективных мембран, остановимся на их кратком рассмотрении. [c.57]

ИОНСЕЛЕКТИВНЫЕ И ФЕРМЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ [c.134]

Ферментные электроды представляют собой биосенсоры (см. Сенсоры химические), к-рые позволяют быстро и селективно проводить определение целого ряда компонентов в сложных по составу объектах. [c.80]

Использование ферментного электрода не ограничивается определением продуктов ферментативной реакции. В принципе возможно определение любого вещества, участвующего в этой реакции, в том числе и активности самого фермента, концентраций активаторов и ингибиторов и т.д. [c.58]

Ферментные электроды, реагирующие на содержание ионов, образующихся в системе в результате протекания химической реакции. Если при этом химическое равновесие или стационарное состояние устанавливается быстро, то по потенциалу ИСЭ, чувствительного к образующимся ионам, можно судить [c.530]

ТАБЛИЦА 6.6. Потенциометрические ферментные электроды и их характеристики [c.215]

У1.9. Ионселективные и ферментные электроды [c.154]

В последние годы благодаря использованию ферментов функции ионселективных электродов удалось существенно расширить и сделать их применимыми для быстрого клинического анализа на глюкозу, мочевину, аминокислоты и другие метаболиты. Такие электроды называются ферментными электродами или электрохимическими сенсорами. Создание электродов с указанными свойствами оказывается возможным благодаря тому, что ряд ферментов обладает высокой специфичностью, т. е. способностью катализировать превращения одного-единственного вещест- [c.157]

N0 , СМ, ЗСМ, Вр ,С10 , СОэ. к этому списку следует добавить жидкостные электроды для органических ионов, ферментные и субстратные электроды, газочувствительные. [c.520]

В настоящее время в ферментных электродах в качестве электрохимических датчиков применяют платиновые, серебряные, графитовые, различные ионоселективные и газочувствительные электроды. При контакте фермента с исследуемым веществом в приэлектродном слое происходит ферментативная реакция. Если продукт этой реакции (иногда определяемое вещество) электрохимически активен, то по изменению потенциала (или тока) электрода можно судить о количестве определяемого вещества. Классический потенциометрический ферментный электрод представляет собой комбинацию ионоселективного электрода с ферментом, который обеспечивает селективность и чувствительность определений конкретного субстрата. [c.214]

Вряд ли можно какой-либо электрод назвать универсальным, т.е. имеющим все необходимые свойства для использования в электрохимическом анализе. Можно говорить лишь о материалах и способах, которые применяются для изготовления электродов. Многие из них были созданы специально для того или иного метода электрохимического анализа (стеклянные, ионоселективные, ферментные электроды и др.). Они рассмотрены в соответствующих разделах книги. Поэтому ниже мы ограничимся лишь сведениями об инертных электродах, материалах для их изготовления и некоторых особенностях применения. [c.80]

Одним из перспективных направлений в использовании ХМЭ является модифицирование их соединениями, которые ускоряют перенос электронов с электрода на деполяризатор (или наоборот). Указанные соединения выполняют роль медиаторов сначала они принимают (или отдают) электроны от электрода, а затем участвуют в быстрых редокс-реакциях с определяемым компонентом. Эти реакции широко используются в амперометрических ферментных биосенсорах, поскольку многие ферменты являются редокс-медиаторами. Разработаны способы иммобилизации хинонов, органических и неорганических ионов, редокс-красителей, ферментов. На сегодняшний день одним из лучших медиаторов является ферроцен - Г] -бис(циклопентадиенил)железа. С электрохимической точки зрения ферроцен представляет собой классическую редокс-пару ( ° = 165 мВ относительно НКЭ), на физические и химические свойства которой можно влиять, вводя заместитель в любое из колец молекулы. [c.487]

Если индикаторная реакция катализируется ферментами, то такие электрохимические системы называют ферментными электродами. По номенклатуре ИЮЕ[АК ферментный электрод определяется как датчик в котором ионоселективный электрод покрыт слоем, содержащим фермент, вызывающий реакцию органического или неорганического вещества (субстрата) с образованием веществ (ионов, молекул), обусловливающих отклик электрода . В настоящее время понятие ферментный электрод несколько расширилось, так как в него включают электрохимические системы с ферментом, закрепленным не только на чувствительном элементе ионоселективного электрода, но и на носителе, расположенном на некотором расстоянии от него или даже в растворе. В первых ферментных электродах ферменты физически удерживались на поверхности электрода или в непосредственной близости от него. Позже были предложены методы химической иммобилизации, осаждения и др. [c.213]

В одной из конструкций ферментного электрода для определения глюкозы в качестве чувствительного элемента применяют стеклянный рН-электрод, регистрирующий изменение концентрации глюконовой кислоты, образующейся в результате ферментативной реакции [c.216]

Разработаны самые разные ферментные электроды. Они различаются по характеру ферментативной реакции, по природе суб-214 [c.214]

Основы потенциометрии были разработаны в конце Х1Х-го века, после того, как Нернст вывел уравнение (4.И), связывающее величину равновесного потенциала электрода с концентрацией (активностью) компонентов в растворе. Вскоре потенциометрию стали применять в аналитической химии, и в 1893 г. Беренд провел первое потенциометрическое титрование. В настоящее время наиболее важной областью применения потенциометрии является ионометрия, которая объединяет методы прямого определения концентрации или активности ионов в различных средах с использованием ионоселективных электродов (ИСЭ). К ионометрии относятся рН-метрия и сравнительно новые методы - катионометрия, анионометрия и методы анализа, основанные на использовании ферментных электродов. Последние сочетают в себе селективность и чувствительность ферментативных методов со скоростью и простотой измерений с помощью ИСЭ. [c.172]

Свойства различных сульфат- и фосфат-селективных электродов с полимерными мембранами, твердофазных на основе халькогенидных стекол, оксидов, фталоцианидных комплексов, электродов с жидкими мембранами, редокс-электродов, ферментных и бактериальных электродных систем подробно описаны в обзоре [219]. Большинство электродов характеризуется теоретической электродной функцией при концентрации до 1 10 М SO4 . Основным недостатком всех этих электродов является малая селективность, из-за чего их применение в прямой потенциометрии ограничено. Чаще всего сульфат- и фосфат-селектив-ные электроды используются для потенциометрического титрог вания, где селективность не имеет большого значения. [c.157]

В табл. 6,6 приведены характеристики некоторых потенциометрических ферментных электродов. Среди них наибольщее распространение получили электроды для определения мочевины (диагностический показатель функции печени). В качестве базового электрода применяют стеклянный электрод, чувствительный к ионам аммония. Уреазу закрепляют на поверхности электрода нанесением слоя полиакриламидного геля, содержащего фермент, или с помощью целлофановой мембраны. Слой геля удерживается на поверхности с помощью нейлоновой сетки. Если такой электрод опустить в раствор, содержащий мочевину, то она диффундирует в слой фермента, в котором происходит ферментативный гидролиз мочевины с образованием ионов аммония в результате протекания реакции [c.215]

Разработаны ферментные электроды на основе редокс-систем. Они отличаются от ферментных электродов с ионоселективными чувствительными элементами природой электрохимических реак- [c.216]

Не менее эффективным спосббом обеззараживания воды считается метод серебрения. Многовековой опыт показал, что ионы серебра подавляют размножение многих бактерий, являясь ферментным ядом. Для получения серебряной воды в нее опускают электроды— серебряные пластинки, которые подключают к источнику переменного тока. Для полной дезинфекции 50 т питьевой воды достаточно 10 г серебра, но не следует забывать, что в больших дозах серебро становится токсичным и для человека. Серебряная вода может применяться для консервирования сливочного масла, маргарина, молока, для ускорения процессов старения вин и улучшения их вкусовых качеств. [c.218]

Конструктивно потенциометрические ферментные редокс-электроды весьма просты. Однако в системах, в которых в реакцию вступает большое количество субстрата, могут возникнуть проблемы, связанные с загрязнением поверхности электрода продуктами ферментативной реакции и отсутствием механизма регенерации фермента. Величина сигнала зависит также от способа предварительной обработки поверхности электрода. Вероятно, потребуются значительные усилия ученых и специалистов, прежде чем ферментные редокс-электроды можно будет рекомендовать для использования в практических целях. [c.217]

Применяются также потенциометрические бактериальные электроды. В электродах данного типа обычно используются газочувствительные электроды. При этом между индикаторным электродом и мембраной помещают слой бактерий, под действием которых определяемое вещество превращается в газообразный продукт, к которому чувствителен электрод. При помощи таких электродов можно определять аргинин, глутамин, нитрат-ионы, L-гис-тидин. В гибридных бактериально-ферментных электродах специфическая химическая реакция осуществляется с участием бактерий и фермента одновременно. [c.217]

Первый ферментный электрод, чувствительный к глюкозе, был разработан Кларком в 1962 г, который поместил между мембранами электрода глюкозоксидазу. Образующийся в результате реакции пероксид водорода определяли амперометрически. Этот тип электрода более подробно будет рассмотрен ниже. Позднее Гилболт предложил электрод потенциометрического типа для определения мочевины, реакция разложения которой до иона аммония катализируется уреазой, иммобилизованной в объеме полимера на поверхности стеклянного электрода, чувствительного к однозарядным ионам. [c.214]

В ферментных электродах м. б. использованы не только одноферментные и полиферментные системы, но и клетки микроорганизмов ( бактериальные электроды). Созданы ферментные электроды с ферментным реактором. В таком электроде иммобилизованный (напр., на стеклянных щари-ках) фермент помещен в небольшой реактор, через к-рый пропускают анализируемую пробу. Продукты р-ции - элект-роактивные в-ва, их детектируют с помощью проточных измерительных электродов. Ферментные электроды такого типа применяют для определения мочевины и аминокислот. [c.80]

Для аналитических целей все шире применяются специал ные ферментные электроды. Ферментный электрод — это комб нация датчика, в конструкции которого использован ионселе тивный электрод, с иммобилизованным ферментом. Такая ко бинация обеспечивает высокую специфичность, чувствительное и быстроту анализа. Например, для контроля за содержанием г нициллина в ростовых средах применяется пенициллиновый эле трод, действие которого основано на использовании рН-датчик покрытого иммобилизованной пенициллиназой, катализирующ реакцию [c.324]

Менее логичны, более условны названия электродов , представляющих собой сложные устройства, совмещающие в едином целом несколько функциональных устройств, например пористую мембрану для отделения газообразующей примеси, индикаторный электрод и электрод сравнения такого типа электроды называют газовыми электродами. Больщинство электродов для определения аммиака и ионов аммония, исходя из принципа X работы (образующийся в результате определенной реакции КНз проходит через газопроницаемую мембрану и меняет pH внутреннего раствора, что фиксирует стеклянный рН-электрод), правильнее было бы называть газовыми электродами для определения аммиака, а не аммоний-селективными электродами, оставив это понятие для обозначения таких электродов, для которых потенциалопределяющей частицей действительно является ион ЫН4+ такие электроды также имеются. Аналогично ферментные электроды представляют собой устройства, совмещающие в единое целое микрореактор для проведения катализируемой ферментом реакции определяемого соединения, например тиомочевины, индикаторный электрод для определения продукта реакции и электрод сравнения. Правильнее, в частности, называть такой электрод ферментным электродом для определения тиомочевины. [c.6]

В т. н. безреагентных методах Ф. а. примен. иммобилизованные ферменты (см. Ферментативный катализ). Использ., напр., ферментные электроды — электрохим. датчики, на чувствит. элемент к-рых нанесен иммобилизов. фермент. Такие электроды обладают высокой избирательностью и позволяют проводить быстрый (десятки анализов в час) автоматич. анализ многокомпонентных систем. С пх помО[цью определяют i-люкозу, холестерин, мочевину, мочевую к ту, сиирты, аминокислоты, ионы Си + и др. в-ва, концентрации к-рых варьируют от 0,05 мкг/мл до 1 мг/мл. ф Б е р е 3 и и И. В., К л е с о в А. А., Журнал аналитической химии , 1976, т, 31, в. 4, с. 786 — 800 их же, Успехи химии , 1976, т. 45, в, 2, с. 180-201. А. А. Клесов. [c.617]

Ферментные (энзимные) электроды представляют собой электродные устройства (ионометрические датчики), позволяющие определять концентрации веществ, участвующих в ферментативных реакциях. Для этой цепи на чувствительный элемент ионоселективного электрода или на специальный носитель, расположенный на некотором расстоянии от него, наносят спой, содержащий фермент. Обычно фермент применяют в иммобилизированном состоянии, используя один иэ методов иммобилизации ковалентное связывание с поверхностью электрода, внедрение фермента в сетку геля или полимера, ковалентную сшИвку молекул фермента между собой с помощью соответствующего полифунк-ционального реагента, [c.57]

К группе жидких мембранных электродов можно отнести также пленочные, или матричные. Они создаются на основе тех же жидких электродноактивных веществ, внедренных в полимерную матрицу. К этой группе относятся и электроды с химически активной поверхностью (ферментные или энзимные электроды). Определяемое Beuie-ство реагирует со слоем фермента па поверхности электрода и дает продукт, который способен вызвать соответствующий сигнал электрода. [c.105]

И. ф. применяют в произ-ве Ь-аминокислот, 6-аминопенициллановой к-ты, из к-рой получают полусинтетич. пенициллины, в синтезе преднизолона, для удаления лактозы из продуктов питания, используемых больными с лакгазной недостаточностью, в изготовлении ферментных электродов для экспресс-определения мочевины, глюкозы и др. в-в, для создания аппаратов искусств, почка и искусств, печень , для удаления эндотоксинов, образующихся в процессе заживления ран и ожогов, при лечении нек-рых онкологич. заболеваний и др. Большое значение приобрели в клинич. и лаб. практике иммуноферментные методы анализа, в к-рых также используются И. ф. [c.216]

Для определения концентрации большого числа орг. соед. служат биоспецифичные И. э. - ферментные, иммуноферментные, бактериальные, микробные и др. В основе их действия лежат р-ции, катализируемые ферментами, к-рые превращ. неионное в-во (субстрат) в ион, определяемый соответствующим И, э. Обычно фермент используют в иммобилизованном состоянии непосредственно на мембране И. 3., иногда-на отдельном носителе. Ферментные электроды позволяют определить концентрацию не только субстратов, но и в-в, являющихся ингибиторами или активаторами каталитич. р-ций. [c.265]

Один из важных Ф. м. а.- анализ с использованием ферментных электродов, к-рые сочетают высокую селективность биокатализа и совершенную технику электрохим, методов. В простейшем варианте растворимый фермент помещают между двумя полупроницаемыми мембранами одна отделяет р-р фермента от электродного датчика, другая - от анализируемого р-ра. Однако чаще ферменты иммобилизуют, включая их в полимерные или гелевые пленки альбумина, желатины, агар-агара, коллагена, гвдроксвда А1 или ковалентно присоединяя к пов-сти стеклянных дисков, полупроницаемых мембран (целлюлозных, поликарбонатных). Пленки прикрепляют к пов-сти электрода. Часто такую пленку (мембрану) готовят непосредственно на пов-сти электрода. Субстрат диффундирует через слой, содержащий фермент, образуя электроактивное в-во, детектируемое при помощи потен-циометрич. или амперометрич. датчика. [c.79]

Амперометрич. ферментные электроды обычно применяют в случае ферментативных р-ций, протекающих с вьщелением или потреблением О2 или Н2О2. Используют при этом О2- или Н202-чувствительные электроды. Амперометрич. детекторы отличаются от потенциометрических более широким диапа- [c.79]

Стабильность показаний ферментных электродов зависит от времени жизни ферментов. При этом ферменты могут подвергаться различным гфевращениям. Для продления периода их активного действия применяют так называемую иммобилизацию. Иммобилизацию реагентов (а фермент - это реагент нового поколения) проводят различными способами. О них подробно будет идти речь ниже 1фи рассмотрении химически модифицированных электродов. [c.214]

Амперометрические датчики с ферментными электродами являются наиболее распространенными среди биосенсоров. Существуют два типа таких датчиков. В одном случае определяемый компонент взаимодействует с кислородом в присутствии фермента и регистрируется изменение концентрации О2. В другом - фермент превращает определяемый компонент в вещество, к которому чувствителен электрод. Например, концентрацию глюкозы можно определять по току окисления пероксида водорода, образующегося под действием глюкозоксидазы (ГОД) [c.500]