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酶传感器生化基础与免疫力指标量化研究

作　者: 赵建华
导　师: 马寨璞；王宏伟
学　校: 河北大学
专　业: 水生生物学
关键词: 酶传感器辣根过氧化物酶免疫力综合指数层次分析主成分分析
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

酶传感器将酶作为敏感元件,把酶催化反应过程中的物理或化学信号转化为电信号以检测被测物。由于反应的高效性与专一性,酶在生物传感器的研究中被应用广泛。本文通过对辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,简称HRP, EC 1.11.1.7)催化过氧化氢氧化苯酚的反应体系进行数值模拟,研究了酶传感器检测的生化基础。模拟得到：1)反应方程的求解必须考虑其刚性问题,对于刚性方程,应该使用ODE15S。2)催化反应中间复合物HRP-I与HRP-II随时间变化的动力学曲线,并能确定其存在的时间。3)多组不同浓度下的反应过程曲线,对比了不同浓度下的反应速率,结果表明数值模拟能有效的减少实验次数与缩短实验周期。温度和pH对酶传感器测量精度影响较大,为了减少酶传感器在实际测量中的误差,指明了当前研究中将温度和pH值两个相关因素单独考虑的局限性。准确得到综合考虑了不同温度、pH值条件下,聚硫堇和纳米金固定辣根过氧化物酶传感器响应电流的特征,结果表明：1)单因素离散试验点分析,不能准确得到酶传感器的最适工作条件。综合考虑温度和pH值,该酶传感器最适工作条件在40-45℃之间,最佳pH值在5.3-5.7之间；2)以温度、pH值与响应电流之间的函数关系作为传感器校正,以及实现线性化处理和非线性补偿电路的基础,能够提高酶传感器的测量精度,扩大使用范围。复合酶传感器可以对同一样品多个指标同时进行检测,对各单一指标进行处理以获得综合性指标。免疫力是由多指标共同表达的一个综合性指标,通过对中华米虾(Caridina denticulata sinensis)投喂硒含量分别为0、0.15、0.30、0.45、0.60、0.75(μg/g)的饲料,研究了硒对中华米虾体内超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPX)等抗氧化酶活性的影响,并探讨了其可能的作用机制。结果表明：1)中华米虾体内抗氧化酶具有协同效应,并且对硒表现出明显的剂量效应；2)当饲料中添加硒浓度为0.44μg/g时,虾体内SOD、CAT的活性均为最高；当硒浓度为0.48μg/g时,GPX活性最高。分析了当前甲壳动物免疫力研究指标,指出目前对免疫力进行评判存在的两个缺陷：1)不能综合反映免疫力水平变化。2)采用不同评判指标得到的结论无法进行科学客观比较。在此基础上,定义了免疫力综合指数,规定了计算方法,明确了两种计算权重的步骤方法,即层次分析法和主成分分析法。通过对文献数据的实际计算,阐明了计算方法的具体步骤,得到了免疫力综合指数,以定量数据表明试验结果对免疫力的影响,为客观评价所采取的试验措施提供量化结果。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 国内外研究进展  11-12
  1.2 生物传感器的一般特性  12-13
    1.2.1 生物传感器的静态特性  13
    1.2.2 生物传感器的动态特性  13
  1.3 酶的固定化  13-15
    1.3.1 基本方法  14-15
    1.3.2 LB膜技术  15
    1.3.3 光平版印刷技术  15
  1.4 影响酶传感器特性的因素  15-16
  1.5 研究目的和意义  16-17
第2章辣根过氧化物酶反应动力学的数值模拟  17-24
  2.1 引言  17
  2.2 酶促反应的基本方程  17-18
  2.3 方程求解  18-21
  2.4 结果与讨论  21-23
  2.5 结论  23-24
第3章温度、pH值对生物传感器检测范围的影响  24-33
  3.1 引言  24
  3.2 非线性信号的产生与处理  24-25
  3.3 温度、pH值变化对传感器的单独影响  25-27
  3.4 结果与讨论  27-32
  3.5 结论  32-33
第4章硒对中华米虾抗氧化酶系统作用机制的探讨  33-39
  4.1 引言  33
  4.2 试验材料  33-34
  4.3 试验方法  34
    4.3.1 酶活性的测定  34
    4.3.2 蛋白含量测定  34
    4.3.3 酶比活测定  34
  4.4 结果与讨论  34-38
  4.5 结论  38-39
第五章甲壳动物免疫力综合指标定量研究  39-53
  5.1 引言  39-40
  5.2 确定免疫指标  40-41
  5.3 选择指标表达形式  41
  5.4 指标权重确定方法  41-43
  5.5 层次分析应用验证  43-46
  5.6 主成分分析应用验证  46-48
  5.7 饲喂中草药后中华绒鳌蟹(Eriocheir sinensis)免疫力综合指数计算  48-49
  5.8 免疫力综合指数在哺乳动物中的应用  49-52
  5.9 结论  52-53
第6章结语及展望  53-54
  6.1 全文总结  53
  6.2 展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
攻读学位期间取得的科研成果  58

酶传感器生化基础与免疫力指标量化研究

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