胆碱氧化酶和胆碱脱氢酶的直接电化学及其在生物传感器上的应用

摘要

生物小分子的检测对于揭示电子转移机理、了解生命体内的物质代谢和能量转换、了解分子结构与化学物理性质及与功能的关系等方面具有重要的意义，而可应用于生物分子测量的电化学传感器已受到了越来越多的关注。近年来出现的纳米材料应用于电化学检测已被证明可大幅度提高电化学测量的灵敏度、检测极限和特异性。
　　酶是一种典型的生物大分子和特殊的催化剂，在生命过程中扮演着极其重要的角色，研究酶的直接电化学具有重要的理论和现实意义。从理论上看，酶与电极之间直接电子传递过程比较接近于生物氧化还原系统的原始模型，这为揭示生物体内氧化还原过程的机理奠定了一定基础。从应用方面而言，酶直接电化学的实现可用于研制第三代生物传感器和发展用于人工心脏的生物燃料电池。
　　有鉴于此，本论文主要利用纳米材料修饰电极研究胆碱氧化酶和胆碱脱氢酶在催化胆碱氧化中的电化学过程，主要工作有以下内容：
　　（1）以玻碳和碳纤维为基底电极，将碳纳米管和胆碱氧化酶修饰到电极上，制备了稳定的胆碱氧化酶碳纳米管生物传感器，并实现了胆碱氧化酶的直接电化学。考察了电极在不同扫速下的峰电流变化情况、在不同pH下的峰电位变化情况，以及对底物的催化情况。结果发现修饰到电极的胆碱氧化酶保持了对底物的电催化活性。
　　（2）从大肠杆菌DH5α中提取胆碱脱氢酶基因betA，连接入质粒pET26b，转化入大肠杆菌BL21，表达胆碱脱氢酶，比较了几种胆碱脱氢酶的纯化方法。

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1 绪 言

1.1 生物传感器的定义

1.2 生物传感器的分类

1.3 电化学生物传感器

1.4 碳纳米管酶生物传感器

1.5 胆碱及其传感器应用研究

1.6 本论文的主要研究内容

2 胆碱氧化酶直接电化学研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果

2.4 实验讨论

3 胆碱脱氢酶的提取及其电化学研究

3.1 引言

3.2 实验材料与仪器

3.3 实验部分

3.4 实验结果

3.5 讨论与展望

4 结 论

致谢

参考文献

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