docReakcja
download 
Reklamacja Transkrypt
Reakcja
Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Uniwersytet Łódzki ul.Tamka 12, 91-403 Łódź Dr Paweł Krzyczmonik Łódź, kwiecień 2015 Plan wykładu Detekcja optyczna w biosensorach Biosensory optyczne - przykłady Optyczne biosensory DNA 2 Detekcja optyczna w biosensorach Zjawiska wykorzystywane w detekcji optycznej w biosensorach Zmiany absorbancji Luminescencja Wygaszanie luminescencji Chemoluminescencja Detekcja optyczna w biosensorach Zmiana absorbancji - przykład NO2 OH Detekcja optyczna w biosensorach Fluorescencja - przykład Fluoresceina – organiczny związek chemiczny, pochodna ksantenu będąca barwnikiem ksantenowym. W roztworach zasadowych fluoresceina wykazuje zielonożółtą fluorescencję, widoczną nawet przy rozcieńczeniu jak jeden do kilkudziesięciu milionów. Detekcja optyczna w biosensorach Chemoluminescencja – przykład Reakcja wywołująca chemoluminescecję Luminolu Przykłady biosensorów Biosensory enzymatyczne z detekcją amperometryczną Analit Enzym glukoza Oksydaza glukozowa polifenole Oksydaza polifenolowa Polifenol + O2 cholesterol Oksydaza cholesterolu cholesterol + O2 etanol Dehydrogenaza alkoholowa pestycydy esteraza acetylocholinowa Reakcja GOx+ -D-glukoza + O2 Oksydaza H2O2 + kw. glukonowy H2O2 glukozowa Enzym Enzym Fc o-chinon cholestenone + H2O2 ochinon H2O2 NADH+ C2H5OH + NAD Enzym acetylocholina + H2O cholina + O2+ H2O CH3CHO + NADH+ + H+ Enzym cholina + kw. octowy H2O2 betaina + H2O2 7 Detekcja optyczna w biosensorach Wygaszanie luminescencji - przykład O2 Wygaszanie luminescencji kompleksów Ru przez tlen cząsteczkowy Detekcja optyczna w biosensorach Chemoluminescencja – przykład Lucyferyny – grupa pigmentów obecnych w organizmach żywych zdolnych do chemoluminescencji (bioluminescencji). Istnieje pięć zasadniczych typów lucyferyn. Lucyferyna "świeci" na skutek reakcji utleniania katalizowanej enzymem o nazwie lucyferaza. HO HO S N N S O lucyferaza + O2 O S N N S O + CO2 + h (560 nm) Biosensory optyczne - przykłady Sensor na p-nitrofenylofosforan p-nitrofenylofosforan (pNPP) jest chromogenicznym substratem dla fosfatazy. Pod wpływem której następuje jego rozpad do żółtego para-nitrofenolu (pNP), którego stężenie można mierzyć za pomocą spektrofotometru. Fosfataza alkaliczna – enzym z klasy hydrolaz. Jej rola polega głównie na katalizowaniu defosforylacji różnych estrów fosforanowych. Optymalnie działa w środowisku zasadowym. pNPP + H2O Fosfataza alkaliczna pNP + H3PO4 Selektywność enzymów Sensor na penicylinę Penicylinaza – enzym z grupy β-Laktamaz o wąskim spektrum substratowym, rozkładające naturalne penicyliny poprzez hydrolizę wiązania β-laktamowego zmniejszenie pH powoduje luminescencje fluoresceiny wzbudzonej promieniami lasera. Selektywność enzymów Sensor do oznaczania hioksantyny O O N N H NH + H2O + O2 Peroksydaza N N H N NH N H + H2O2 O chemoluminescecja Luminolu pod wpływem H2O2 Sensor do oznaczania cukrów Cukry Enzym produkty utleniania + H2O2 chemoluminescecja Luminolu pod wpływem H2O2 Biosensory optyczne - przykłady Sensor na fosfokreatynę W tkankach i komórkach o wysokim zapotrzebowaniu energetycznym, takich jak mięśnie szkieletowe, gładkie, a także mózg, stężenie fosfokreatyny zdecydowanie przewyższa stężenie ATP. Podczas aktywacji komórki kinaza kreatynowa z zapasów fosfokreatyny regeneruje ATP, który jest głównym źródłem energii w reakcjach biochemicznych. Kinaza kreatynowa jest enzymem katalizującym odwracalną reakcję przenoszenia grupy fosforanowej z fosfokreatyny na ADP lub AMP odtwarzając ATP. O H CH3 N N P O O N O H + + AMP O CH3 N N H N H H ATP + lucyferyna + O2 Kinaza kreatynowa H lucyferaza + O + ATP O H oksylucyferyna + AMP + CO2 + h Biosensory optyczne - przykłady Sensor na glukozę D-glucose + GoX (ox) GOx(red) + O2 D-glucono-1,5-lactone + GOx(red) GOx(ox) + H2O2 Wygaszenie luminescencji Biosensory optyczne - przykłady Sensor na glukozę Optyczne biosensory DNA – sensor z luminescencją Optyczne biosensory DNA - sensor z wygaszaniem luminescencji Warstwa receptorowa zawiera fragmenty kwasu oznakowane np. fluoroforem W próbce znajduje się komplementarne DNA Optyczne biosensory DNA - sensor z wygaszaniem luminescencji Tworzy się dupleks i odtwarza się miejsce restrykcyjne Kompleks restrykcyjny przecina dupleks, a fragment zawierający znacznik jest usuwany z warstwy receptorowej Optyczne biosensory DNA - sensor z wygaszaniem luminescencji Fragment dupleksu zawierający znacznik jest usuwany z warstwy receptorowej, fluorescencja jest wygaszana Literatura 1. Z. Brzózka, W. Wróblewski, „Sensory chemiczne”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,W-wa 1999. 2. Pr. zbiorowa pod red Z.Brzózki „Miniaruryzacjia w analityce”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, W-wa 2005 2. J. Janata, „Principles of Chemical Sensors”, Springer, wyd. 2, 2009 3. P. Gründler, “Chemical Sensors, An Introduction for Scientists and Engineers”, Springer, 2007 4. P. N. Bartlett (ed.), “Bioelectrochemietry, fundamentals, experimental techniques and applications”, Willey & Sons, 2008. 5. W. Szczepaniak, „Metody Instrumentalne w analizie chemicznej”, PWN, W-wa 2010. 6. A.J.Bard, G.Inzelt, F.Scholz, Electrochemical Dictionary Springer,2008 7. M. Łoś, „Biosensory jako nowoczesne narzędzie w diagnostyce i detekcji.” IChF UG 20 Dziękuje za uwagę 21
