Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

3.4. ФЕРМЕНТЫ В МИКРОАНАЛИЗЕ
Высокая каталитическая активность и уникальная специфичность дейст-
вия ферментов являются основой применения их для аналитических целей. 
Ферментные методы анализа характеризуются высокой чувствительностью, 
специфичностью, точностью, быстродействием, а также возможностью при-
менения в сложных многокомпонентных средах. В аналитической энзимо-
логии применяется широкий спектр ферментов, относящихся ко всем клас-
сам (оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы). 
При этом наряду с моноферментными системами, широко используются 
полиферментные системы. В настоящее время созданы, наряду с классиче-

---

118 
скими фотометрическими методами регистрации, принципиально новые 
методы – электрохимические, био- и хемолюминесцентные. 
Ферментный анализ относится к кинетическим методам анализа, при 
котором искомое вещество определяют по скорости реакции, пропорцио-
нальной концентрации определяемого вещества. Например, при превра-
щении вещества А в продукт Р: А 
→ P, концентрация последнего будет 
нарастать во времени, при этом начальная скорость реакции v
о
пропор-
циональна концентрации А: v
о
= k [А], где k – константа скорости реакции. 
Чем выше исходная концентрация определяемого вещества, тем больше 
начальная скорость реакции. Предварительно построенный калибровоч-
ный график зависимости v
о
от [А] позволяет определять неизвестные кон-
центрации веществ в анализируемой смеси.
Ферментный электрод – это комбинация датчика, основой которого яв-
ляется ионоселективный электрод с иммобилизованным ферментом. Поня-
тие ферментного электрода ввели Кларк и Лайон в 1962 г.; в то время ис-
пользовали растворимые ферменты. В 1969 г. Гильбо и Монталво впервые 
описали потенциометрический ферментный электрод для определения мо-
чевины, позволявший измерять разность потенциалов, возникающую в сис-
теме при отсутствии внешнего напряжения. Иммобилизованный фермент в 
конструкции электрода первыми применили Апдайк и Хикс в 1971 г., укре-
пив иммобилизованную в геле глюкозооксидазу на поверхности полярогра-
фического кислородного датчика (датчик вольтометрического или ампер-
метрического типа позволяет измерять ток при наложении постоянного на-
пряжения). С тех пор разработано свыше 100 различных конструкций фер-
ментных электродов, некоторые из них представлены в табл. 3.7.

---

119 
В ферментном электроде фермент используют обычно в иммобилизо-
ванном виде. Для этого применяют два метода: химическую модифика-
цию молекул фермента путем введения групп, обеспечивающих нераство-
римость, и физическое включение фермента в инертный носитель (крах-
мал, ПААГ) (рис. 3.4). Ферментный электрод используют как обычный 
ионоселективный электрод. Потенциометрические датчики (электроды 
для определения мочевины, пенициллина, аминокислот) непосредственно 
подключают к цифровому вольтметру; строят график зависимости потен-
циала (мВ) от концентрации определяемого вещества в полулогарифмиче-
ских координатах. 
При использовании амперметрических электродов (платинового или 
кислородного) для определения глюкозы, спирта применяют полярограф. 
При этом строят график зависимости силы тока (мкА) от концентрации 
вещества в линейных координатах. Вместо полярографа можно использо-
вать устройство (адаптор), которое подает потенциал на амперометриче-
ский датчик (в случае определения глюкозы или спирта), преобразуя ток в 
разность потенциалов, регистрируемую вольтметром. Вместе с фермент-
ным электродом используют электрод сравнения (например, каломель-
ный). Последний может быть частью комбинированного ферментного 
Т а б л и ц а 3 . 7