Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

Типичные ферментные электроды и их параметры (по Дж. Вудворду, 1988)
Определяемое 
вещество 
Фермент 
Датчик 
Стабиль-
ность 
Время 
реакции 
Чувствитель-
ность, М/л 
Мочевина 
Уреаза 
Катионный 
Газовый (NH
3
)
3 недели 
1 мес. 
30–60 с 
2–4 мин. 
10
–2 
– 5
⋅10
–5
до 5
⋅10
–4
Глюкоза 
Глюкозо-
оксидаза 
рН-электрод 
Газовый (О
2
) 
1 неделя 
3 недели 
5–10 мин. 
2–5 мин. 
10
–1
– 10
–3 
2
⋅10
–4
L-амино-
кислоты 
Оксидаза 
L-аминокислот 
Pt(H
2
O
2
) 4–6 
мес. 12 
с 10
–3
– 10
–5
Спирты 
Алкоголь-
оксидаза 
Pt(H
2
O
2
) 1 
неделя 12 
с 
0.5 – 100 мг/ % 
Пенициллин Пенициллиназа 
рН-электрод 2 
недели 0.5–2 
мин. 10
–2
– 10
–4
Мочевая 
кислота 
Уратоксидаза Pt(H
2
O
2
) 4 
мес. 30 
с 10
–2
– 10
–4
Нитрат 
Нитрат-
редуктаза 
NH
4+
2–3 
мин. 10
–2
– 10
–4
Нитрит 
Нитрит-
редуктаза 
Газовый (NH
3
)
3–4 мес. 2–3 
мин. 
5
⋅10
–2 – 
5
⋅10
–4
Сульфат 
Акрил-
сульфатаза 
Pt 1 
мес. 1 
мин. 10
–1
– 10
–4
Электродный 
датчик
Электродный 
датчик
Найлоновая 
сеточка
Диализная
мембрана
4
3
2
1
А
Б
Слой геля, 
содержащего
фермент
Резиновое 
кольцо 
Резиновое кольцо 
Фермент
Рис. 3.4. Изготовление ферментных электродов (по Дж. Вудворду, 1988).
А – с использованием физически включенных ферментов, Б – химически связанных ферментов. 

---

120 
электрода, – датчика NH
3
, СО
2
, О
2
, на основе которых делают ферментные 
электроды для детекции мочевины, аминокислот, спирта и т.д. На рис. 3.5 
показаны конструкции ферментных электродов.
Стабильность работы электродов главным образом зависит от способа 
иммобилизации фермента: правильного подбора фермента и носителя, 
концентрации фермента в носителе, стабильности применяемого датчика, 
на основе которого сделан электрод, а также от условий проведения ана-
лиза и условий хранения электрода.
Эра широкого внедрения ферментных электродов в различные сферы 
аналитики только начинается. Биосенсоры, помимо высокой чувствитель-
ности и быстродействия, существенно уменьшают объем анализируемых 
проб, автоматизируют и упрощают схему анализа. Особенно эффективно 
применение ферментных методов анализа для контроля состояния окру-
жающей среды, в пищевой и биотехнологической промышленности, в 
клинической аналитике, а также в научных исследованиях. Широкие пер-
спективы открывают возможности применения мультиферментных сис-
тем, в которых один из ферментов обеспечивает специфичность реакции, 
а другой – детекцию продуктов этой реакции (например, перекисей). По-
лиферментная аналитика существенно, до 10
–11
– 10
–14
М, увеличивает 
1
2
2
1
3
3
4
5
4
6
А
Б
О
2
О
2
О
2
Н - О
2
глюконовая
кислота
глюкоза
Рис. 3.5. Ферментные электроды (по Н. Н. Угаровой, 1987).
А – ферментный электрод на основе стеклянного электрода для измерения рН:
1- металлический электрод, 2 – резиновое кольцо, 3 – полупроницаемая мембрана, 4 – слой фермента,
5 – стеклянная мембрана, проницаемая для ионов водорода, 6 – приэлектродный буферный раствор;
Б – схема электрода для определения глюкозы:
1 – катод, 2 – электрод сравнения, 3 – полупроводниковая полимерная мембрана,
4 – слой иммобилизованной глюкозооксидазы.

---

121 
чувствительность анализа. 
Перспективным методом анализа считают также биолюминесцентный 
микроанализ на основе светлячковой и бактериальной люцифераз. Эти 
методы анализа позволяют определять, например, АТФ и НАД с чувстви-
тельностью до 10
–14
М. Сопряжение люцифераз с другими ферментами, 
катализирующими протекание реакции с образованием АТФ и НАДН, 
открывают широкие возможности для создания высокоспецифичных, экс-
прессных и высокочувствительных методов анализа.

---

122