Sensorik/Aktorik
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Biologisches Element<br />
Enzyme<br />
Rezeptoren<br />
Antikörper<br />
Hormone<br />
DNA, RNA, PNA<br />
Organellen<br />
Zellen, Gewebe<br />
Signalwandler (Transducer)<br />
potentiometrisch<br />
amperometrisch<br />
Leitfähigkeit<br />
Impedanz<br />
mechanisch<br />
kalorimetrisch<br />
optisch<br />
Selektivität eines Biosensors<br />
• Reaktion nur auf den spezifischen Analyten in Gegenwart anderer ähnlicher Substanzen<br />
→ biologische Substanzen wie Enzyme oder Antikörper<br />
– meistens sehr gute Selektivität<br />
– Alkoholoxidase: Methanol, aber Interferenzen von Ethanol und Formaldehyd<br />
• Biorekognition: Fähigkeit, eine bestimmte Substanz zu erkennen<br />
• Bindung des Analyten an das biochemische Molekül (Schlüssel-Schloß-Prinzip); wichtig sind<br />
– Tertiärstruktur<br />
– Wechselwirkung an der Bindungsstelle: hydrophob, hydrophil, Wasserstoffbrücken, ionisch<br />
13.2 Affinitätsreaktion<br />
• Bindung einer Substanz (Antigen, Ligand) an das Biomolekül (Antikörper, Rezeptor) ohne chemische<br />
Veränderung des gebundenen Moleküls<br />
• erfolgt hingegen Veränderung des Moleküls: Enzymkatalyse<br />
• erst durch das Andocken des Liganden findet das Molekül seine optimale Struktur<br />
• Rezeptoren sind an oder in Zellen gebunden<br />
13.3 Enzyme<br />
• Proteine, die biochemische Reaktionen beschleunigen<br />
• oft mit organischen Hilfsmolekülen oder Metallionen (Spurenelemente)<br />
– prostethische Gruppe: fest an das Enzym gebunden<br />
– Coenzym: frei (Vitamine)<br />
• Einteilung nach Art der Reaktion (z.B. EC 1.1.3.4):<br />
1. Oxidoreduktasen: Oxidation-Reduktion<br />
2. Transferasen: Übertragung von funktionellen Gruppen, z.B. Aminogruppen<br />
3. Hydrolasen: Spaltung durch Hydrolyse<br />
4. Lyasen: Addition an eine Doppelbindung<br />
5. Isomerasen: Veränderung der Struktur, aber nicht der Summenformel<br />
6. Ligasen: Knüpfen von Bindungen unter ATP-Verbrauch<br />
13.4 Aktivierungsenergie und Übergangszustand<br />
• damit eine Reaktion stattfinden kann, müssen die Moleküle genügend Energie besitzen, um Potentialbarriere<br />
(Aktivierungsenergie) zu überwinden<br />
– Energie eines Moleküls hängt von seiner Vorgeschichte (Kollisionen mit anderen Molekülen)<br />
ab<br />
• Übergangstheorie von Eyring: Jede chemische Reaktion verläuft über einen instabilen Übergangskomplex<br />
mit höherer Energie (Energie der Edukte+Aktivierungsenergie)<br />
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