微生物電化學機理是什麼

⑴ 電化學腐蝕的機理是什麼誰能告訴我詳細的啊

電化學腐蝕:金屬材料與電解質溶液接觸,通過電極反應產生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，其反應過程稱為陽極反應過程，反應產物是進入介質中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原，其反應過程稱為陰極反應過程。在陰極反應過程中，獲得電子而被還原的物質習慣上稱為去極化劑。
在均勻腐蝕時，金屬表面上各處進行陽極反應和陰極反應的概率沒有顯著差別，進行兩種反應的表面位置不斷地隨機變動。如果金屬表面有某些區域主要進行陽極反應，其餘表面區域主要進行陰極反應，則稱前者為陽極區，後者為陰極區，陽極區和陰極區組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應，故常採用外接電源或用導線將被保護金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯接，以使腐蝕發生在電位較低的金屬上。

⑵ 電化學專業學什麼專業課程

1、無機化學

元素化學、無機合成化學、無機高分子化學、無機固體化學、配位化學（即絡合物化學）、同位素化學、生物無機化學、金屬有機化學、金屬酶化學等。

2、有機化學

普通有機化學、有機合成化學、金屬和非金屬有機化學、物理有機化學、生物有機化學、有機分析化學。

3、物理化學

結構化學、熱化學、化學熱力學、化學動力學、電化學、溶液理論、界面化學、膠體化學、量子化學、催化作用及其理論等。

4、分析化學

化學分析、儀器和新技術分析。包括性能測定、監控、各種光譜和光化學分析、各種電化學分析方法、質譜分析法、各種電鏡、成像和形貌分析方法，在線分析、活性分析、實時分析等，各種物理化學性能和生理活性的檢測方法，萃取、離子交換、色譜、質譜等分離方法，分離分析聯用、合成分離分析三聯用等。

5、高分子化學

天然高分子化學、高分子合成化學、高分子物理化學、高聚物應用、高分子物理。

6、核化學

放射性元素化學、放射分析化學、輻射化學、同位素化學、核化學。

7、生物化學

一般生物化學、酶類、微生物化學、植物化學、免疫化學、發酵和生物工程、食品化學、煤化學等。

其它與化學有關的邊緣學科還有：地球化學、海洋化學、大氣化學、環境化學、宇宙化學、星際化學等。

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學科應用

在物理化學的眾多分支中，電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用分為以下幾個方面：

1、電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；

2、機械工業要用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整；

3、環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；

4、化學電源；

5、金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；

6、許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理；

7、應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

⑶ 微生物燃料電池的產電機理

一般來說，燃料電池都需要對生物燃料分子進行分解和重建，這個過程會釋放出電子，電子
聚集在一起形成電流。利用生物質能的裝置。可分為間接型燃料電池和直接型燃料電池。
在間接型燃料電池中，由水的厭氧酵解或光解作用產生氫等電活性成分，然後在通常的
氫－氧燃料電池的陽極上被氧化。
在直接型燃料電池中，有一種氧化還原蛋白質作為
電子由基質直接轉移到電極的中間物。如利用N，N，N'，N'－四甲基－P－苯氨基二胺作為
介質，由甲醇脫氫酶和甲酸脫氫酶所催化的甲醇的完全氧化作用，可用來產生電流。
生物燃料電池尚處於試驗階段，已可提供穩定的電流，但工業化應用尚未成熟。

⑷ 電化學生物感測器概述

電化學生物感測器
感測器與通信系統和計算機共同構成現代信息處理系統。感測器相當於人的感官,是計算機與自然界及社會的介面,是為計算機提供信息的工具。
感測器通常由敏感(識別)元件、轉換元件、電子線路及相應結構附件組成。生物感測器是指用固定化的生物體成分(酶、抗原、抗體、激素等)或生物體本身(細胞、細胞器、組織等)作為感元件的感測器。電化學生物感測器則是指由生物材料作為敏感元件,電極(固體電極、離子選擇性電極、氣敏電極等)作為轉換元件,以電勢或電流為特徵檢測信號的感測器。圖1是電化學生物感測器基本構成示意圖。由於使用生物材料作為感測器的敏感元件,所以電化學生物感測器具有高度選擇性,是快速、直接獲取復雜體系組成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技術、食品工業、臨床檢測、醫葯工業、生物醫學、環境分析等領域獲得實際應用。
根據作為敏感元件所用生物材料的不同,電化學生物感測器分為酶電極感測器、微生物電極感測器、電化學免疫感測器、組織電極與細胞器電極感測器、電化學DNA感測器等。
(1) 酶電極感測器
以葡萄糖氧化酶(GOD)電極為例簡述其工作原理。在GOD的催化下,葡萄糖(C6H12O6)被氧氧化生成葡萄糖酸(C6H12O7)和過氧化氫:
根據上述反應,顯然可通過氧電極(測氧的消耗)、過氧化氫電極(測H2O2的產生)和pH電極(測酸度變化)來間接測定葡萄糖的含量。因此只要將GOD固定在上述電極表面即可構成測葡萄糖的GOD感測器。這便是所謂的第一代酶電極感測器。這種感測器由於是間接測定法,故干擾因素較多。第二代酶電極感測器是採用氧化還原電子媒介體在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子。第二代酶電極感測器可不受測定體系的限制,測量濃度線性范圍較寬,干擾少。現在不少研究者又在努力發展第三代酶電極感測器,即酶的氧化還原活性中心直接和電極表面交換電子的酶電極感測器。 目前已有的商品酶電極感測器包括:GOD電極感測器、L 乳酸單氧化酶電極感測器、尿酸酶電極感測器等。在研究中的酶電極感測器則非常多。
(2) 微生物電極感測器
由於離析酶的價格昂貴且穩定性較差,限制了其在電化學生物感測器中的應用,從而使研究者想到直接利用活的微生物來作為分子識別元件的敏感材料。這種將微生物(常用的主要是細菌和酵母菌)作為敏感材料固定在電極表面構成的電化學生物感測器稱為微生物電極感測器。其工作原理大致可分為三種類型:其一,利用微生物體內含有的酶(單一酶或復合酶)系來識別分子,這種類型與酶電極類似;其二,利用微生物對有機物的同化作用,通過檢測其呼吸活性(攝氧量)的提高,即通過氧電極測量體系中氧的減少間接測定有機物的濃度;其三,通過測定電極敏感的代謝產物間接測定一些能被厭氧微生物所同化的有機物。
微生物電極感測器在發酵工業、食品檢驗、醫療衛生等領域都有應用。例如:在食品發酵過程中測定葡萄糖的佛魯奧森假單胞菌電極;測定甲烷的鞭毛甲基單胞菌電極;測定抗生素頭孢菌素的Citrobacterfreudii菌電極等等。微生物電極感測器由於價廉、使用壽命長而具有很好的應用前景,然而它的選擇性和長期穩定性等還有待進一步提高。
(3) 電化學免疫感測器
抗體對相應抗原具有唯一性識別和結合功能。電化學免疫感測器就是利用這種識別和結合功能將抗體或抗原和電極組合而成的檢測裝置。
根據電化學免疫感測器的結構可將其分為直接型和間接型兩類。直接型的特點是在抗體與其相應抗原識別結合的同時將其免疫反應的信息直接轉變成電信號。這類感測器在結構上可進一步分為結合型和分離型兩種。前者是將抗體或抗原直接固定在電極表面上,感測器與相應的抗體或抗原發生結合的同時產生電勢改變;後者是用抗體或抗原製作抗體膜或抗原膜,當其與相應的配基反應時,膜電勢發生變化,測定膜電勢的電極與膜是分開的。間接型的特點是將抗原和抗體結合的信息轉變成另一種中間信息,然後再把這個中間信息轉變成電信號。這類感測器在結構上也可進一步分為兩種類型:結合型和分離型。前者是將抗體或抗原固定在電極上;而後者抗體或抗原和電極是完全分開的。間接型電化學免疫感測器通常是採用酶或其他電活性化合物進行標記,將被測抗體或抗原的濃度信息加以化學放大,從而達到極高的靈敏度。
電化學免疫感測器的例子有:診斷早期妊娠的hCG免疫感測器;診斷原發性肝癌的甲胎蛋白(AFP或αFP)免疫感測器;測定人血清蛋白(HSA)免疫感測器;還有IgG免疫感測器、胰島素免疫感測器等等。
(4) 組織電極與細胞器電極感測器
直接採用動植物組織薄片作為敏感元件的電化學感測器稱組織電極感測器,其原理是利用動植物組織中的酶,優點是酶活性及其穩定性均比離析酶高,材料易於獲取,制備簡單,使用壽命長等。但在選擇性、靈敏度、響應時間等方面還存在不足。
動物組織電極主要有:腎組織電極、肝組織電極、腸組織電極、肌肉組織電極、胸腺組織電極等。測定對象主要有:谷氨醯胺、葡萄糖胺 6 磷酸鹽、D 氨基酸、H2O2、地高辛、胰島素、腺苷、AMP等。 植物組織電極敏感元件的選材范圍很廣,包括不同植物的根、莖、葉、花、果等。植物組織電極制備比動物組織電極更簡單,成本更低並易於保存。
細胞器電極感測器是利用動植物細胞器作為敏感元件的感測器。細胞器是指存在於細胞內的被膜包圍起來的微小「器官」,如線粒體、微粒體、溶酶體、過氧化氫體、葉綠體、氫化酶顆粒、磁粒體等等。其原理是利用細胞器內所含的酶(往往是多酶體系)。
(5) 電化學DNA感測器
電化學DNA感測器是近幾年迅速發展起來的一種全新思想的生物感測器。其用途是檢測基因及一些能與DNA發生特殊相互作用的物質。電化學DNA感測器是利用單鏈DNA(ssDNA)或基因探針作為敏感元件固定在固體電極表面,加上識別雜交信息的電活性指示劑(稱為雜交指示劑)共同構成的檢測特定基因的裝置。其工作原理是利用固定在電極表面的某一特定序列的ssDNA與溶液中的同源序列的特異識別作用(分子雜交)形成雙鏈DNA(dsDNA)(電極表面性質改變),同時藉助一能識別ssDNA和dsDNA的雜交指示劑的電流響應信號的改變來達到檢測基因的目的。
已有檢測靈敏度高達10-13g/mL的電化學DNA感測器的報道,Hashimoto等[8]採用一個20聚體的核苷酸探針修飾在金電極上檢測了PVM623的PatⅠ片斷上的致癌基因v myc。電化學DNA感測器離實用化還有相當距離,主要是感測器的穩定性、重現性、靈敏度等都還有待於提高。有關DNA修飾電極的研究除對於基因檢測有重要意義外,還可將DNA修飾電極用於其它生物感測器的研究,用於DNA與外源分子間的相互作用研究[9],如抗癌葯物篩選、抗癌葯物作用機理研究;以及用於檢測DNA結合分子。無疑,它將成為生物電化學的一個非常有生命力的前沿領域。
生物電化學所涉及的面非常廣,內容很豐富。以上介紹的只是該交叉學科一些領域的概況。可以相信,隨著相關學科的發展,生物電化學將進一步蓬勃發展。

⑸ 微生物方面名詞解釋~~~

共合成: 指一些重要的生化過程是單株微生物不能完成或只能微弱地進行,必須依靠兩種或多種作用才能完成。因此，許多特定的代謝常務是單株微生物不能合成而必須通過兩種以上微生物才能合成。
這種依靠兩種或兩種以上微生物合成以得到所需的代謝產物的合成方法稱為共合成。

群體效應（Quorum Sensing）：指在培養微生物以得到相應所需代謝產物時，參加反應的微生物株數越多，其反應速度越快，而如果株數足夠大，會因其各株在反應中分泌的化學物質的累積作用而使反應程度也有一定程度上的增大。
這種由於多個單株因相互之間作用而使反應速度加快，反應程度增加的現象被稱為群體效應。

嵌合劑：涉及到電化學DNA生物感測器工作原理。即為將測試的電極表面與某一特定序列的ssDNA相互連接固定的試劑。因為DNA分子與試劑上的離子以嵌合的方式相連接固定，因此被稱為嵌合劑。
附：電化學DNA生物感測器簡介
電化學DNA生物感測器是近幾年發展起來的,與光學DNA感測器和壓電DNA感測器一樣是一種全新的DNA檢測技術。它的原理是利用固定在電極表面的某一特定序列的ssDNA與溶液中的同源序列的特異識別作用(分子雜交)形成雙鏈dsDNA,導致雜交前後電極表面結構發生改變,同時藉助一能識別ssDNA與dsDNA的雜交指示劑的電流響應信號的改變來達到檢測基因的目的。電化學DNA生物感測器分子識別能力強,無放射性標記,對人體無危害,檢測速度快且操作簡單,並可與流動注射技術相結合,進行實時在線檢測和活體檢測。目前DNA生物感測器應用於基因分析和葯物分析,涉及做特定基因的檢測、DNA的損傷分析以及DNA結合葯物的檢測和新型葯物分子的設計等研究工作。YiLu等探討了DNA作為生物感測器材料的優越性,並研究了DNA感測器對某些金屬離子響應的高靈敏度和高選擇性。
4 目前,DNA感測器的電化學研究主要集中在:
①與酶、免疫感測器結合起來進行研究,以擴大其實用性,進一步拓展DNA感測器的應用范圍;
②適合於高靈敏度檢測的高靈敏度、高選擇性雜交指示劑的篩選研究,主要為選用雙嵌合劑和三嵌合劑來改進目前使用的單嵌合劑;
③尋求單鏈DNA在電極表面固定化的新方法以優化電極結構;
④在臨床疾病基因診斷上和葯物分析中的應用研究,尤其是抗癌葯物在DNA修飾電極上的電化學機理研究,為抗癌葯物的篩選提供依據。

⑹ 在微生物學中什麼是電子傳遞體系

化學滲透學說---英國生物化學家Peter．Mitchell於1961年提出的。
該假說認為電子傳遞鏈的組成導致質子從線粒體的基質向外移動， 電子向內傳遞。質子傳遞可能是由於載體環或特定的質子泵的作用， 驅動泵的能量來自電子傳遞。來自被氧化底物上的一對電子沿傳遞 鏈轉移時所產生的跨膜的電化學梯度（即質子動勢Proton motiveforce,PMF)是ATP合成的原動力。當質子動勢驅動被轉移至 膜間空鍵的質子返回線粒體基質中時，所釋放的能量推動ADP磷酸 化生成ATP。 質子推動力（Δp）取決於跨膜的質子濃度（ΔpH）和內膜兩側的 電位差（Δψ）

⑺ 生物電化學的研究領域

近幾十年來生物電化學發展非常迅速 ，其研究分別在分子、細胞和生物組織等三個不同層次上進行。目前的研究領域主要有以下幾個方面：
1.生物膜與生物界面模擬研究
主要研究膜的電化學熱力學性質、物質的跨膜傳輸和生物電的傳遞等現象。
(1)SAM膜模擬生物膜的電化學研究
SAM是基於長鏈有機分子在基底材料表面的強烈化學結合和有機分子鏈間相互作用自發吸附在固/液或氣/固界面,形成的熱力學穩定、能量最低的有序膜。在單分子層中分子定向、有序、緊密地排列在一起,並且膜的結構和性質可以通過改變分子的頭基、尾基以及鏈的類型和長度來調節。因此，SAM成為研究各種復雜界面現象，如膜的滲透性、摩擦、磨損、濕潤、粘結、腐蝕、生物發酵、表面電荷分布以及電子轉移理論的理想模型體系。有關SAM的電化學主要是用電化學方法研究SAM的絕對覆蓋量、缺陷分布、厚度、離子通透性、表面電勢分布、電子轉移等。利用SAM可研究溶液中的氧化還原物種與電極間的跨膜(跨SAM)電子轉移,以及電活性SAM本身與電極間的電子轉移。在膜電化學中，硫醇類化合物在金電極表面形成的SAM是最典型的和研究最多的體系。因為長鏈硫醇類化合物在分子尺寸、組織模型和膜的自然形成三方面很類似於天然的生物雙層膜，同時它具有分子識別功能和選擇性響應,且穩定性高。所以硫醇類化合物在金電極上形成的SAM對仿生研究有重要意義。例如可用SAM表面分子的選擇性來研究蛋白質的吸附作用；以烷基硫醇化合物在金上的SAM膜為基體研究氧化還原蛋白質中電子的長程和界面轉移機制等；在硫醇SAM上沉積磷脂可較容易地構造雙層磷脂膜，以SAM來模擬雙層磷脂膜的准生物環境和酶的固定化使酶進行直接電子轉移已在生物感測器的研究中得到應用。如以胱氨酸或半胱氨酸為SAM,通過縮合反應鍵合上媒介體(如TCNQ、二茂鐵、醌類等)和酶可構成測葡萄糖、谷胱甘肽、膽紅素、蘋果酸等的多種生物感測器。
(2)液/液界面模擬生物膜的電化學研究
所謂液/液(L/L)界面是指在兩種互不相溶的電解質溶液之間形成的界面,又稱為油/水(O/W)界面。有關L/L界面電化學的研究范圍很廣,包括L/L界面雙電層、L/L界面上的電荷轉移機理及動力學、生物膜模擬、以及電化學分析應用等。L/L界面可以看作與周圍電解質接觸的半個生物膜模型。生物膜是一種極性端分別朝細胞內和細胞外水溶液的磷脂自組裝結構,磷脂的親脂鏈形成像油一樣的膜內層。因此,從某種意義上來說,吸附著磷脂單分子層的L/L界面非常接近於生物膜/水溶液界面。磷脂是非常理想的實驗材料,它能很好地吸附在L/L界面上。電荷或電勢和磷脂單分子層表面張力之間的偶聯作用被認為是細胞和細胞中類脂質運動的基本驅動力。可見,L/L界面生物電化學是一很有生命力的研究領域,將繼續受到人們的廣泛重視。
生物細胞膜是一種特殊類型的半透膜。
細胞膜對K+Cl-Na+等離子的通透性也不相同。
細胞膜內外的K+Cl-Na+等離子的濃度不同，因此產生的膜電勢稱為(細胞)生物膜電勢。
不同的電流通過動物細胞膜，死的細胞和活的細胞的表現不同。
2.生物電化應用技術
由於生命現象與電化學過程密切相關,因此電化學方法在生命科學中得到廣泛應用，主要有：電脈沖基因直接導入、電場加速作物生長、癌症的電化學療法、電化學控制葯物釋放、在體研究的電化學方法、生物分子的電化學行為、血栓和心血管疾病的電化學研究、骨骼的電生長、心電圖和腦電圖的研究、生物電池等。
電脈沖基因直接導入是基於帶負電的質粒DNA或基因片斷在高壓脈沖電場的作用下被加速「射」向受體細胞,同時在電場作用下細胞膜的滲透率增加(介電擊穿效應),使基因能順利導入受體細胞。由於細胞膜的電擊穿的可逆性,除去電場,細胞膜及其所有的功能都能恢復。此法已在分子生物學中得到應用。細胞轉化效率高，可達每微克DNA1010個轉化體,是用化學方法制備的感受態細胞的轉化率的10～20倍。
電場加速作物生長是很新的研究課題。Matsuzaki等報道過玉米和大豆苗在含0.5mmol/l K2SO4培養液中培養,同時加上20Hz,3V或4V(峰 峰)的電脈沖，6天後與對照組相比，秧苗根須發達，生長明顯加速。其原因可能是電場激勵了生長代謝的離子泵作用。
癌症的電化學療法是瑞典放射醫學家Nordenstrom開創的治療癌症的新方法。其原理是:在直流電場作用下，引起癌灶內一系列生化變化,使其組織代謝發生紊亂，蛋白質變性、沉澱壞死，導致癌細胞破滅。一般是將鉑電極正極置於癌灶中心部位，周圍紮上1～5根鉑電極作負極，加上6～10V的電壓，控制電流為30～100mA，治療時間2～6小時，電量為每厘米直徑癌灶100～150庫侖。此療法已推廣用於肝癌、皮膚癌等的治療。對體表腫瘤的治療尤為簡便、有效。
控制葯物釋放技術是指在一定時間內控制葯物的釋放速度、釋放地點，以獲得最佳葯效，同時緩慢釋放有利於降低葯物毒性。電化學控制葯物釋放是一種新的釋放葯物的方法，這種方法是把葯物分子或離子結合到聚合物載體上，使聚合物載體固定在電極表面，構成化學修飾電極，再通過控制電極的氧化還原過程使葯物分子或離子釋放到溶液中。葯物在載體聚合物上的負載方式分為共價鍵合型和離子鍵合型負載兩類。共價鍵合負載是通過化學合成將葯物分子以共價鍵方式鍵合到聚合物骨架上，然後利用塗層法將聚合物固定在固體電極表面形成聚合物膜修飾電極，在氧化或還原過程中葯物分子與聚合物之間的共價鍵斷裂，使得葯物分子從膜中釋放出來。離子鍵合負載是利用電活性導電聚合物如聚吡咯、聚苯胺等在氧化或還原過程中伴隨有作為平衡離子的對離子的嵌入將葯物離子負載到聚合物膜中，再通過還原或氧化使葯物離子從膜中釋放出來。
在體研究是生理學研究的重要方法，其目的在於從整體水平上認識細胞、組織、器官的功能機制及其生理活動規律。由於一些神經活性物質(神經遞質)具有電化學活性,因此電化學方法首先被用於腦神經系統的在體研究。當採用微電極插入動物腦內進行活體伏安法測定獲得成功後，立即引起了人們的極大興趣。該技術經過不斷的改善,被公認為在正常生理狀態下跟蹤監測動物大腦神經活動最有效的方法。通常可檢測的神經遞質有多巴胺、去甲腎上腺素、5-羥色胺及其代謝產物。微電極伏安法成為連續監測進入細胞間液中原生性神經遞質的有力工具。在體研究一般採用快速循環伏安法(每秒上千伏)和快速計時安培法。快速循環伏安法還被用於研究單個神經細胞神經遞質釋放的研究,發展成為所謂的「細胞電化學」。
生物分子的電化學行為的研究是生物電化學的一個基礎研究領域,其研究目的在於獲取生物分子氧化還原電子轉移反應的機理,以及生物分子電催化反應機理,為正確了解生物活性分子的生物功能提供基礎數據。所研究的生物分子包括小分子如氨基酸、生物鹼、輔酶、糖類等和生物大分子如氧化還原蛋白、RNA、DNA、多糖等。
3.電化學生物感測器和生物分子器件 感測器與通信系統和計算機共同構成現代信息處理系統。感測器相當於人的感官,是計算機與自然界及社會的介面,是為計算機提供信息的工具。
感測器通常由敏感(識別)元件、轉換元件、電子線路及相應結構附件組成。生物感測器是指用固定化的生物體成分(酶、抗原、抗體、激素等)或生物體本身(細胞、細胞器、組織等)作為感元件的感測器。電化學生物感測器則是指由生物材料作為敏感元件，電極(固體電極、離子選擇性電極、氣敏電極等)作為轉換元件，以電勢或電流為特徵檢測信號的感測器。由於使用生物材料作為感測器的敏感元件，所以電化學生物感測器具有高度選擇性，是快速、直接獲取復雜體系組成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技術、食品工業、臨床檢測、醫葯工業、生物醫學、環境分析等領域獲得實際應用。
根據敏感元件所用生物材料的不同，電化學生物感測器分為酶電極感測器、微生物電極感測器、電化學免疫感測器、組織電極與細胞器電極感測器、電化學DNA感測器等。
(1)酶電極感測器
以葡萄糖氧化酶(GOD)電極為例簡述其工作原理。在GOD的催化下，葡萄糖(C6H12O6)被氧氧化生成葡萄糖酸(C6H12O6)和過氧化氫。根據上述反應,顯然可通過氧電極(測氧的消耗)、過氧化氫電極(測H2O2的產生)和PH電極(測酸度變化)來間接測定葡萄糖的含量。因此只要將GOD固定在上述電極表面即可構成測葡萄糖的GOD感測器。這便是所謂的第一代酶電極感測器。這種感測器由於是間接測定法,故干擾因素較多。第二代酶電極感測器是採用氧化還原電子媒介體在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子。第二代酶電極感測器可不受測定體系的限制,測量濃度線性范圍較寬,干擾少。現在不少研究者又在努力發展第三代酶電極感測器,即酶的氧化還原活性中心直接和電極表面交換電子的酶電極感測器。
目前已有的商品酶電極感測器包括:GOD電極感測器、L-乳酸單氧化酶電極感測器、尿酸酶電極感測器等。 (2)微生物電極感測器
將微生物(常用的主要是細菌和酵母菌)作為敏感材料固定在電極表面構成的電化學生物感測器稱為微生物電極感測器。其工作原理大致可分為三種類型：其一，利用微生物體內含有的酶(單一酶或復合酶)系來識別分子，這種類型與酶電極類似；其二，利用微生物對有機物的同化作用，通過檢測其呼吸活性(攝氧量)的提高，即通過氧電極測量體系中氧的減少間接測定有機物的濃度；其三，通過測定電極敏感的代謝產物間接測定一些能被厭氧微生物所同化的有機物。
微生物電極感測器在發酵工業、食品檢驗、醫療衛生等領域都有應用。例如；在食品發酵過程中測定葡萄糖的佛魯奧森假單胞菌電極；測定甲烷的鞭毛甲基單胞菌電極；測定抗生素頭孢菌素的Citrobacterfreudii菌電極等等。微生物電極感測器由於價廉、使用壽命長而具有很好的應用前景,然而它的選擇性和長期穩定性等還有待進一步提高。
(3)電化學免疫感測器
抗體對相應抗原具有唯一性識別和結合功能。電化學免疫感測器就是利用這種識別和結合功能將抗體或抗原和電極組合而成的檢測裝置。電化學免疫感測器從結構上可分為直接型和間接型兩類。直接型的特點是在抗體與其相應抗原識別結合的同時將其免疫反應的信息直接轉變成電信號。這類感測器在結構上可進一步分為結合型和分離型兩種。前者是將抗體或抗原直接固定在電極表面上，感測器與相應的抗體或抗原發生結合的同時產生電勢改變；後者是用抗體或抗原製作抗體膜或抗原膜，當其與相應的配基反應時，膜電勢發生變化，測定膜電勢的電極與膜是分開的。間接型的特點是將抗原和抗體結合的信息轉變成另一種中間信息,然後再把這個中間信息轉變成電信號。這類感測器在結構上也可進一步分為兩種類型：結合型和分離型。前者是將抗體或抗原固定在電極上；而後者抗體或抗原和電極是完全分開的。間接型電化學免疫感測器通常是採用酶或其他電活性化合物進行標記，將被測抗體或抗原的濃度信息加以化學放大，從而達到極高的靈敏度。
電化學免疫感測器的例子有：診斷早期妊娠的HCG免疫感測器；診斷原發性肝癌的甲胎蛋白(AFP)免疫感測器；測定人血清蛋白(HSA)免疫感測器；還有IgG免疫感測器、胰島素免疫感測器等等。
(4)組織電極與細胞器電極感測器
直接採用動植物組織薄片作為敏感元件的電化學感測器稱組織電極感測器，其原理是利用動植物組織中的酶，優點是酶活性及其穩定性均比離析酶高，材料易於獲取，制備簡單，使用壽命長等。但在選擇性、靈敏度、響應時間等方面還存在不足。
動物組織電極主要有：腎組織電極、肝組織電極、腸組織電極、肌肉組織電極、胸腺組織電極等。 植物組織電極敏感元件的選材范圍很廣，包括不同植物的根、莖、葉、花、果等。植物組織電極制備比動物組織電極更簡單，成本更低並易於保存。 細胞器電極感測器是利用動植物細胞器作為敏感元件的感測器。細胞器是指存在於細胞內的被膜包圍起來的微小「器官」，如線粒體、微粒體、溶酶體、過氧化氫體、葉綠體、氫化酶顆粒、磁粒體等等。其原理是利用細胞器內所含的酶(往往是多酶體系)。
(5)電化學DNA感測器
電化學DNA感測器是近幾年迅速發展起來的一種全新思想的生物感測器。其用途是檢測基因及一些能與DNA發生特殊相互作用的物質。電化學DNA感測器是利用單鏈DNA(ssDNA)或基因探針作為敏感元件固定在固體電極表面，加上識別雜交信息的電活性指示劑(稱為雜交指示劑)共同構成的檢測特定基因的裝置。其工作原理是利用固定在電極表面的某一特定序列的ssDNA與溶液中的同源序列的特異識別作用(分子雜交)形成雙鏈DNA(dsDNA)(電極表面性質改變)，同時藉助一能識ssDNA和dsDNA的雜交指示劑的電流響應信號的改變來達到檢測基因的目的。
4.生物能學和代謝過程
包括酶催化的氧化還原反應的力能學、線粒體呼吸鏈、光氧化還原反應和光合作用。光合作用作為整個過程，包括了吸收光子後的電子激發過程、膜電位的產生、電子和質子的轉移過程，以及隨後的一系列代謝反應。
生物電化學研究手段目前除了採用傳統的電化學方法外，電化學紫外可見光譜、電化學現場紅外光譜、電化學現場拉曼光譜、X射線衍射、掃描探針技術、電化學石英晶體微天平等方法得到廣泛應用。
生物材料敏感元件+電極轉換元件
例如：酶電極感測器
以葡萄糖氧化酶(GOD)電極為例
其工作原理為:在GOD的催化下，葡萄糖(C6H12O6)
被氧氧化，生成葡萄糖酸(C6H12O7)和過氧化氫。
反應式
根據上述反應,可以通過測量氧的消耗(氧電極),或者過氧化氫的產生(過氧化氫電極)等,間接測量葡萄糖的含量。
這就是所謂的第一代酶電極感測器，目前種類很多，包括用於檢測司機是否飲酒的。乙醇氧化酶電極感測器。
專利技術：將乙醇氧化酶電極感測器與汽車的點火裝置相連
細胞膜水通道，以及離子通道結構和機理 2003年的NOBEL化學獎介紹
彼得·阿格雷：美國科學家。1949年生於美國明尼蘇達州小城諾斯菲爾德，1974年在巴爾的摩約翰斯·霍普金斯大學醫學院獲醫學博士學位，現為該學院生物化學教授和醫學教授。 羅德里克·麥金農：美國科學家。1956年出生，在美國波士頓附近的小鎮伯靈頓長大，1982年在塔夫茨醫學院獲醫學博士學位，現為洛克菲勒大學分子神經生物學和生物物理學教授。
生物電化學
科學貢獻
他們發現了細胞膜水通道，以及對離子通道結構和機理研究作出了開創性貢獻。這是個重大發現，開啟了細菌、植物和哺乳動物水通道的生物化學、生理學和遺傳學研究之門。
對生活的影響
水溶液占人體重量的70%。生物體內的水溶液主要由水分子和各種離子組成。它們在細胞膜通道中的進進出出可以實現細胞的很多功能。水分子是如何進出人體的細胞的？了解這一機理將極大地幫助人們更好地認識許多疾病，比如心臟病、神經系統疾病等。他們的發現闡明了鹽分和水如何進出組成活體的細胞。比如，腎臟怎麼從原尿中重新吸收水分，以及電信號怎麼在細胞中產生並傳遞等等，這對人類探索腎臟、心臟、肌肉和神經系統等方面的諸多疾病具有極其重要的意義。
實際上，早在十九世紀中期，人們就猜想人體細胞一定存在用以傳輸水分的特別的通道。然而，直到1988年，才由阿格雷在分離一種膜蛋白上獲得成功，約一年後，他明白了這個蛋白一定就是長期以來所尋求的水通道。這一決定性的發現打開了通向細菌、植物及哺乳動物體內水通道的生物化學、生理學以及遺傳學等完整的系列研究之門。今天，學者們詳知水分子通過細胞膜的方式並了解為何只有水分子能穿過而不是其他更小的分子或離子。
現代生物化學在求解生命過程的基本原理方面已經深入到了原子的水平。 另一種類型的膜通道是離子通道。離子通道在神經和肌肉應激系統中具有重要意義。當位於神經細胞表面的離子通道在來自鄰近的神經細胞的化學信號的作用下而開啟時，會產生一種被稱為神經細胞電壓的作用，於是，一種電脈沖信號就會通過在數毫秒之內開啟和關閉的離子通道而沿著神經細胞的表面傳遞。麥金農在1998年確定了鉀離子通道的空間結構(高解析度電子顯微鏡)而使整個學術界震驚。這項貢獻，使我們現在知道離子可以通過由不同的細胞信號控制其開啟和關閉的通道而流動。

⑻ 微生物如何產生生物電真的能解決未來的能源問題嗎

最後

目前研究人員的主要焦點是在污水處理廠建立生物電廠，無論產生什麼生物電都可以儲存在電容器中，當生物電量達到足夠的水平，就可以從電容器中釋放出來。

從理論上講，MFC是一種既能解決能源問題又能解決浪費問題的方案。

想像一下，在幾十年後，人們的房子或建築物將會附在MFC上，把垃圾倒進垃圾桶里，就等於給電池充電，這些電能反過來造福我們。

隨著科技的發展，未來總是美好的！

⑼ 電化學腐蝕的機理是什麼

電化學腐蝕的機理是金屬材料與電解質溶液接觸通過電極反應產生的腐蝕。以下是關於電化學腐蝕的部分介紹：1、簡介：電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中金屬失去電子而被氧化其反應過程稱為陽極反應過程反應產物是進入介質中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原其反應過程稱為陰極反應過程。2、反應歷程的特點：在一定條件下非電解質中的氧化劑直接與金屬表面的原子作用而形成腐蝕產物。

⑽ 電化學生物感測器的工作原理

電化學生物感測器

電化學生物感測器作為最早問世的—類生物感測器，主要是採用固體電極作為基礎電極，將生物活性作為分子識別物固定在電極表面，然後通過生物分子間的特異性識別作用，使目標分子捕獲到電極表面，基礎電極將濃度信號轉換成電勢，電流，電阻或電容等可測量的電信號作為響應信號，從而實現對目標分析物的定量或者定性分析。

電化學生物感測器由 生物識別元件，信號轉換器，數據分析儀組成：

┈┏離子選擇電極

┏電位型電極┫

電化學電極┫┗氧化還原電極

┃

┗電流型電極━氧電極

• 電位型電極：

  離子選擇電極：離子選擇電極是一類對特定的陽離子或陰離子呈選擇性響應的電極，具有快速、靈敏、可靠、價廉等優點。在生物醫學領域常直接用它測定體液中的一些成分（例如H+，K+，Na+，Ca2+等）。

  氧化還原電極：氧化還原電極是不同於離子選擇電極的另一類電位型電極。這里指的主要是零類電極。

• 電流型電極
  

  氧電極：有不少酶特別是各種氧化酶和加氧酶在催化底物反應時要用溶解氧為輔助試劑，反應中所消耗的氧量就用氧電極來測定。此外，在微生物電極、免疫電極等生物感測器中也常用氧電極作為信號轉換器，因此氧電極在生物感測器中用得很廣。