生物電化學(xué)

目錄
叢書序
前言
第1章　生物電化學(xué)研究方法　1
1.1　引言　1
1.2　重要的基本電化學(xué)技術(shù)　2
1.3　基于振動光譜的生物電化學(xué)分析方法　4
1.3.1　振動光譜　4
1.3.2　紅外光譜　5
1.3.3　增強紅外光譜和增強紅外光譜電化學(xué)　6
1.3.4　EC-ATR-SEIRAS聯(lián)用平臺的構(gòu)建　7
1.3.5　紅外光譜電化學(xué)應(yīng)用于生物分析　8
1.3.6　時空分辨紅外光譜電化學(xué)應(yīng)用于生物分析　9
1.3.7　拉曼光譜和增強拉曼光譜　10
1.3.8　拉曼光譜電化學(xué)應(yīng)用于生物分析　11
1.4　掃描探針技術(shù)　13
1.4.1　掃描電化學(xué)顯微鏡　13
1.4.2　掃描離子電導(dǎo)顯微鏡　17
1.5　基于單分子結(jié)技術(shù)的生物電化學(xué)分析方法　21
1.5.1　單分子結(jié)技術(shù)的基本原理　21
1.5.2　電子傳輸機理　23
1.5.3　單分子結(jié)的有效構(gòu)筑方法　25
1.5.4　單分子結(jié)技術(shù)在生物電化學(xué)分析中的應(yīng)用　27
1.6　基于表面等離激元共振技術(shù)的生物電化學(xué)成像分析方法　29
1.6.1　表面等離激元共振技術(shù)的基本原理　29
1.6.2　表面等離激元共振電化學(xué)成像技術(shù)　31
1.6.3　表面等離激元共振成像技術(shù)在生物電化學(xué)分析中的應(yīng)用　35
參考文獻　36
第2章　生物氧化與氧化磷酸化　39
2.1　引言　39
2.2　生物氧化　40
2.2.1　生物氧化的特點　40
2.2.2　體內(nèi)物質(zhì)氧化的方式　41
2.2.3　ATP的生成方式　43
2.3　電子傳遞鏈　44
2.3.1　呼吸鏈中的遞氫體和遞電子體　44
2.3.2　線粒體內(nèi)膜中的電子傳遞復(fù)合體　46
2.3.3　呼吸鏈中電子傳遞體的排列順序　47
2.3.4 胞液中NADH的氧化　49
2.4　氧化磷酸化　50
2.4.1　氧化磷酸化偶聯(lián)部位　50
2.4.2　氧化磷酸化偶聯(lián)機制　52
2.4.3　影響氧化磷酸化的因素　53
2.5　檸檬酸循環(huán)與脂肪酸分解中的生物氧化　55
2.5.1　檸檬酸循環(huán)通過氧化磷酸化生成ATP　55
2.5.2　脂肪酸的?-氧化　57
2.6 呼吸鏈中氧化還原蛋白質(zhì)的電化學(xué)行為　59
2.6.1　細胞色素c的直接電化學(xué)　60
2.6.2　血紅蛋白的直接電化學(xué)　61
2.6.3　其他血紅素蛋白的直接電化學(xué)　63
參考文獻　64
第3章　糖電化學(xué)　66
3.1　引言　66
3.2　糖氧化還原電化學(xué)　68
3.2.1　金屬及其氧化物電極上的糖電化學(xué)　68
3.2.2　金屬納米材料修飾電極上的糖電化學(xué)　71
3.2.3　金屬化合物或金屬-非金屬復(fù)合物修飾電極上的糖電化學(xué)　73
3.2.4　色譜/毛細管電泳中糖的電化學(xué)檢測　74
3.3　催化型葡萄糖生物電化學(xué)裝置　75
3.3.1　葡萄糖安培酶電極　75
3.3.2　葡萄糖燃料電池　78
3.4　糖類相關(guān)的親和型生物電化學(xué)傳感器　79
3.5　糖類相關(guān)的功能材料與電化學(xué)　83
3.5.1　幾種聚糖與電化學(xué)　83
3.5.2　糖碳材料與電化學(xué)　85
3.6　總結(jié)與展望　86
參考文獻　86
第4章　氨基酸電化學(xué)　93
4.1　引言　93
4.2　氨基酸的電化學(xué)活性　95
4.2.1　氨基酸的直接電化學(xué)氧化　95
4.2.2 氨基酸的催化電化學(xué)氧化　100
4.2.3 氨基酸的電化學(xué)活性衍生　102
4.3　氨基酸的電化學(xué)分析　103
4.3.1　氨基酸的非手性電化學(xué)分析　103
4.3.2 氨基酸的手性電化學(xué)分析　107
4.4 氨基酸衍生的電化學(xué)材料　110
4.4.1　氨基酸分子功能化電化學(xué)材料　110
4.4.2 氨基酸輔助合成電化學(xué)材料　113
4.4.3　氨基酸的電化學(xué)聚合　114
參考文獻　114
第5章　蛋白質(zhì)電化學(xué)與酶催化　118
5.1　引言　118
5.2　蛋白質(zhì)電化學(xué)研究歷史　118
5.3 蛋白質(zhì)電化學(xué)研究基礎(chǔ)　121
5.3.1 電化學(xué)分析技術(shù)以及相關(guān)理論　121
5.3.2　電化學(xué)研究常用蛋白質(zhì)　123
5.4　基于蛋白膜伏安法的蛋白質(zhì)電化學(xué)及酶催化研究　126
5.4.1　基于傳統(tǒng)材料的蛋白膜伏安法　126
5.4.2　基于納米材料的蛋白膜伏安法　131
5.5　總結(jié)與展望　137
參考文獻　139
第6章　核苷酸與DNA電化學(xué)　144
6.1　引言　144
6.2　核酸的電氧化與還原　144
6.2.1　核酸的結(jié)構(gòu)與組成　144
6.2.2　核酸的基本電化學(xué)行為　146
6.2.3　核酸與電極表面的相互作用　149
6.2.4　核酸的電化學(xué)分析　149
6.3　DNA表面電化學(xué)　150
6.3.1　DNA在電極表面上的固定化　151
6.3.2　DNA與其他分子相互作用研究　155
6.4　電化學(xué)DNA傳感器　157
6.5 基體表面寡核苷酸探針的表面分析　159
參考文獻　162
第7章　卟啉電化學(xué)　164
7.1　引言　164
7.2　液/液界面上金屬卟啉電子轉(zhuǎn)移過程的研究　166
7.2.1　液/液界面電化學(xué)基礎(chǔ)　166
7.2.2　液/液界面電化學(xué)的發(fā)展　166
7.2.3　液/液界面電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的研究方法　166
7.2.4　金屬卟啉的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)　167
7.2.5　不同取代基卟啉在模擬生物膜上的電子轉(zhuǎn)移過程　169
7.3　卟啉在電致化學(xué)發(fā)光方面的研究　173
7.3.1　電化學(xué)發(fā)光法的基本原理　173
7.3.2 電化學(xué)發(fā)光法特點　175
7.3.3　卟啉的電化學(xué)發(fā)光體系　175
7.4　卟啉的光電生物傳感　180
7.4.1　基于卟啉納米材料復(fù)合物的電化學(xué)生物傳感器　181
7.4.2　卟啉納米復(fù)合材料的光電化學(xué)生物傳感器　181
7.5　卟啉的光敏和光導(dǎo)材料　183
7.5.1　卟啉的光敏化材料　183
7.5.2　卟啉模型的研究與調(diào)控　183
7.5.3　卟啉界面的調(diào)控　184
7.5.4　鈷卟啉的催化中心　185
7.5.5　卟啉的太陽能染料敏化電池材料　185
7.6　卟啉核殼結(jié)構(gòu)納米材料　187
7.6.1 卟啉核的特性　187
7.6.2 卟啉核的應(yīng)用　187
7.7　總結(jié)與展望　188
參考文獻　189
第8章　輔酶與激素電化學(xué)　194
8.1　引言　194
8.2　輔酶電化學(xué)　195
8.2.1　輔酶的分類　195
8.2.2 輔酶的電化學(xué)研究進展　198
8.3　激素電化學(xué)　209
8.3.1　激素的分類　209
8.3.2　激素的作用特點　212
8.3.3　激素的電化學(xué)研究進展　213
8.4　總結(jié)與展望　222
參考文獻　223
第9章　生物分子作用與電化學(xué)　229
9.1　引言　229
9.2　活性小分子與核酸相互作用的電化學(xué)研究　230
9.2.1 金屬配合物與DNA相互作用及生物傳感應(yīng)用　232
9.2.2　有機藥物小分子與DNA相互作用　236
9.2.3　有機染料小分子與DNA相互作用　238
9.2.4　小分子與RNA相互作用　238
9.3　小分子與蛋白質(zhì)相互作用的電化學(xué)研究　239
9.3.1　藥物小分子與蛋白質(zhì)相互作用　240
9.3.2　染料小分子與蛋白質(zhì)相互作用　241
9.3.3　金屬離子和金屬配合物與蛋白質(zhì)相互作用　243
9.4 核酸與蛋白質(zhì)相互作用　244
9.5　核酸適配體對蛋白質(zhì)的特異性識別　245
9.6 納米材料修飾電極上蛋白質(zhì)與其他分子相互作用　247
9.7　總結(jié)與展望　248
參考文獻　249
第10章　生物膜電化學(xué)與生物界面模擬　255
10.1　引言　255
10.2　生物膜簡介　255
10.2.1　生物膜結(jié)構(gòu)　255
10.2.2　生物膜組成　256
10.2.3　生物膜的電性質(zhì)　258
10.3　生物膜的模擬與表征　259
10.4　生物膜電化學(xué)分析原理　262
10.4.1　金屬電極支撐仿生膜/溶液界面結(jié)構(gòu)　262
10.4.2　紅外光譜電化學(xué)技術(shù)　264
10.4.3　電化學(xué)-二次諧波成像　266
10.5　生物膜的電化學(xué)研究　268
10.6　生物膜相互作用電化學(xué)研究　277
10.7　總結(jié)與展望　283
參考文獻　284
第11章　電化學(xué)生物傳感器　286
11.1　電極材料　286
11.1.1　金屬電極　286
11.1.2　碳電極　288
11.1.3　酶電極　290
11.1.4　微生物電極　290
11.2　分子識別及檢測應(yīng)用　291
11.2.1　檢測小分子物質(zhì)　291
11.2.2　檢測核酸　293
11.2.3　檢測病原體　295
11.3　電化學(xué)活體檢測　297
11.3.1　雙通道比率測定應(yīng)用于鼠腦中物質(zhì)的選擇性檢測　298
11.3.2　單電極比率電化學(xué)傳感器實現(xiàn)活體腦內(nèi)物質(zhì)的精確測定　300
11.3.3　活體分析中兩種物質(zhì)的雙信號輸出　302
11.4　總結(jié)與展望　304
參考文獻　304
第12章　納米生物電化學(xué)　309
12.1　引言　309
12.2　構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器的常見納米材料　310
12.2.1　零維納米材料　311
12.2.2　一維納米材料　312
12.2.3　二維納米材料　313
12.2.4　三維納米材料　315
12.3　納米材料在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用　316
12.3.1　核酸分析　316
12.3.2　免疫測定　320
12.3.3　酶分析　323
12.3.4　細胞檢測　324
12.3.5　生物小分子和離子的檢測　327
12.4　總結(jié)與展望　329
參考文獻　329
第13章　生物電化學(xué)成像　334
13.1　引言　334
13.2　掃描探針電化學(xué)生物成像　334
13.2.1　掃描電化學(xué)顯微鏡　334
13.2.2　掃描離子電導(dǎo)顯微鏡　343
13.3　光譜電化學(xué)生物成像　347
13.3.1　分子光譜電化學(xué)　347
13.3.2　表面等離子體共振電化學(xué)　349
13.3.3　暗場散射電化學(xué)　352
13.3.4　光學(xué)干涉電化學(xué)　354
13.4　電化學(xué)發(fā)光生物成像　355
13.4.1　基本原理　355
13.4.2　電化學(xué)發(fā)光成像儀器　358
13.4.3　生物成像分析　358
13.5　總結(jié)與展望　368
參考文獻　369
第14章　細胞電化學(xué)　374
14.1　引言　374
14.2　細胞電化學(xué)傳感器構(gòu)建　375
14.2.1　電極材料和形貌簡介　375
14.2.2　高靈敏度傳感界面構(gòu)建　376
14.2.3　高選擇性傳感界面構(gòu)建　378
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