المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
من موارد السقط والتحريف والتصحيف والحشو في الأسانيد / أحمد بن الحسن عن المثنّى.
2024-05-20
سفينة الإله «آمون» في الكرنك.
2024-05-20
معبد الإلهة موت.
2024-05-20
معبد آخر للإله منتو
2024-05-20
آثار أمنحتب في طيبة الشرقية طريق الكباش.
2024-05-20
قبر أمنحتب في أبواب الملوك.
2024-05-20

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Theory of biosensor  
  
1158   10:11 صباحاً   date: 20-1-2021
Author : John M Walker and Ralph Rapley
Book or Source : Molecular Biology and Biotechnology 5th Edition
Page and Part :


Read More
Date: 23-1-2021 1070
Date: 15-12-2020 679
Date: 15-12-2020 660

Theory of biosensor


In the absence of diffusion effects (see later), most biological reactions and binding processes can be described in terms of saturation kinetics:
biological material + analyte → bound analyte (1)
The bound analyte is then detected optically or by weight or gives rise to a biological action, so generating the electronic response. This electronic or optical response varies with the extent of binding or biological response, which, in turn, varies with the concentration of the bound analyte. Apart from the logarithmic relationship in potentiometric biosensors, the optical, biological and electronic responses are often proportional:

bound analyte → biological or optical response→  electronic response →electronic response

where the half-saturation constant is equal to the analyte concentration which gives rise to half the maximum electronic response possible (Figure ). The response is linear, to within 95%, at analyte concentrations up to about one-twentieth of the half-saturation constant A biosensor may be used over a wider, non-linear range if it has compensatory electronics. This relationship holds for both reacting (e.g. enzymes) and nonreacting (e.g. immunosorption) processes.

Figure . The range of response of a biosensor under biocatalytic kinetic and diffusional control.

Where the analyte reacts as part of the biological response [e.g. during a biocatalytic reaction utilising enzyme(s) and/or microbial cells], an additional factor is the diffusion of the analyte from the bulk of the solution to the reactive surface. If this rate of diffusion is less than the rate at which the analyte would otherwise react, there follows a reduction in the local concentration of analyte undergoing reaction. The rate of diffusion increases as the concentration gradient increases:

where the analyte concentration gradient is given by the difference between the bulk analyte concentration and the local (microenvironmental) analyte concentration on the sensing surface of the biosensor divided by the distance through which the analyte must diffuse.
As most biocatalytic biosensor configurations utilise a membraneentrapped biocatalyst, this concentration gradient depends not only on the analyte concentration in the bulk and within the membrane but also on the membrane’s thickness. The thicker the membrane, the greater is the diffusive distance from the bulk of the solution to the distal sensing surface of the biosensor and the greater is the amount of biocatalyst encountered. Both effects increase the likelihood that the overall reaction will be controlled by diffusion. Hence such biosensors can be designed to be under diffusional or kinetic control by varying the membrane thickness. When the rate of analyte diffusion is slower than the rate at which the biocatalyst can react, the electronic response decreases due to the lower level of analyte available for reaction. A steady state is rapidly established when the rate of arrival of the analyte equals its rate of reaction. This steady-state condition may be determined wholly by the rate of diffusion (diffusional control) or wholly by the rate of reaction (kinetic control) or by an intermediate dependence. Where the reaction rate depends solely on the rate of diffusive flux of the analyte, this determines the electronic response:

As the rate of diffusion depends on the bulk concentration of the analyte, this electronic response is linearly related to the bulk analyte concentration and, most importantly and intriguingly, is independent of the properties of the enzyme. Thus, the biosensor is linear over a much wider range of substrate concentrations (see Figure ) and relatively independent of changes in the pH and temperature of the biocatalytic membrane, provided that the system remains diffusion controlled. It should be noted, however, that under these conditions the response is reduced relative to a system containing the same amount of biocatalyst but not diffusionally limited. Maximum sensitivity to analyte concentration would be accomplished by the utilisation of thin membranes containing a high biocatalyst activity and a well-stirred analyte solution.
The overall kinetics of most biosensor configurations are difficult to predict. They depend on the diffusivities in the bulk phase and within the biocatalytic volume, the nature, porosity and physical properties of any membrane, the intrinsic biocatalytic kinetics, the electronic transduction process and kinetics, the way in which the analyte is presented and on other non-specific factors. Generally, such overall kinetics are determined experimentally using the complete biosensor and, hence, it is very important that the biosensor configuration is reproducible.

In biosensors utilising binding only, such as immunosensors, the major problem encountered is non-specific absorption that blocks the binding sites. There is need to minimise this and maximise the specific binding. As binding is an equilibrium process, high sensitivity necessitates a very high affinity between the analyte and the sensor surface




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.




شعبة مدارس الكفيل النسوية تطلق فعّاليات مخيم (بنات العقيدة) العشرين
قسم التربية والتعليم يعقد اجتماعاً تحضيرياً لملاكاته استعداداً لانطلاق برنامجه التأهيلي
متحف الكفيل يعقد أولى اجتماعاته التحضيرية لمؤتمره الدوليّ الخامس
وفد قسم الشؤون الفكرية وسفير العراق في فرنسا يبحثان سبل تعزيز التعاون المشترك