【正文】 呈現(xiàn)明亮的黃綠色熒光。 免疫熒光法不僅具有高度的特異性和敏感性，而且能對(duì)組織或細(xì)胞樣品中的微量抗原或微量抗體進(jìn)行定位，具有形態(tài)學(xué)特征。 4） 酶聯(lián)免疫測(cè)定法 (enzyme linked immunoassay, ELISA) 用酶促反應(yīng)的放大作用來顯示初級(jí)免疫學(xué)反應(yīng)。為此，需要制備酶標(biāo)抗體或酶標(biāo)抗原，通稱酶結(jié)合物 (enzyme conjugate)。 該結(jié)合物保留原先的免疫學(xué)活性和酶學(xué)活性。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先是抗原 抗體之間的特異性結(jié)合，然后加入酶的相應(yīng)底物，在酶的催化下發(fā)生水解、氧化或其他反應(yīng)，生成有色產(chǎn)物。酶結(jié)合物發(fā)揮酶的催化作用，其活性與產(chǎn)物呈現(xiàn)的色度成正比，并反映被測(cè)抗原或被測(cè)抗體的量。當(dāng)采用競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合 (如酶標(biāo)抗原與樣品中抗原同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)有限的抗體 )時(shí)，色度與樣品抗原濃度成反比。 ELISA方法中需用固相載體作為免疫吸附劑，以便將結(jié)合酶標(biāo)記物的與游離的酶標(biāo)記物分離，故又稱酶標(biāo)固相免疫測(cè)定法。 ELISA雖然靈敏度不如放射性免疫法和免疫熒光，但特異性、重視性和準(zhǔn)確性很好，同時(shí)具有試驗(yàn)成本低、試劑穩(wěn)定性好和操作安全等特點(diǎn)，故是目前應(yīng)用最廣的免疫學(xué)檢測(cè)方法。 1 核酸組成與結(jié)構(gòu) 核酸是所有生命體的遺傳信息分子，包括 脫氧核糖核酸(DNA, deoxyribonucleic acid) 和 核糖核酸 (RNA, ribonucleic acid)。 兩類核酸都是由單核苷酸 (nucleotide)組成的多聚物。核酸分子中的核苷序列組成密碼，其功能是 貯存和傳輸遺傳信息，指導(dǎo)各種類型蛋白質(zhì)的合成 。 單核苷酸的組成包括以下三個(gè)部分。 ① 嘧啶 (pyrimidine)和嘌呤 (purine)， 均含有氮堿基，通常簡(jiǎn)稱為 堿基 (base)。 嘧啶含有一個(gè)環(huán)，共有三種，尿嘧啶 (U)、 胸腺嘧啶 (T)和胞嘧啶 (C)； 嘌呤含有兩個(gè)環(huán)，共有兩種，腺嘌呤 (A)和鳥嘌呤 (G)。 ② 五碳糖 (脫氧核糖和核糖 )。 ③ 1～ 3個(gè) 磷酸基團(tuán) 。 其中，氮堿基與核糖或脫氧核糖的 l位碳相連。兩個(gè)五碳糖只是在第 2個(gè)碳上有區(qū)別 — 羥基或脫氧。該結(jié)構(gòu)稱為核苷 (nucleoside)。 核苷上五碳糖的 5位碳與磷酸相連，形成單磷酸核苷酸、二磷酸核苷酸或三磷酸核苷酸。 兩種核酸分子的組成見圖 27。核苷之間通過磷酸彼此連接成聚合物，為骨架鏈。其中， DNA鏈含有脫氧核糖和 A、 T、 C、 G 4種堿基， RNA含有核糖和 A、 U、 C、 G 4種堿基。 T與 U的惟一區(qū)別是 T的環(huán)中含有甲基，而 U沒有。完整的核酸分子中通常含有一些被化學(xué)修飾過的堿基。 2 核酸分子雜交 分子雜交 (molecular hybridization)是利用分子之間互補(bǔ)性 (plementarity)對(duì)靶分子 (target molecule)進(jìn)行鑒別的方法。 互補(bǔ)性具有序列特異性或形態(tài)特異性，它使兩個(gè)分子彼此間結(jié)合。 結(jié)合的形式包括 DNADNA、 DNARNA、 RNARNA和蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì) (抗體 )。其中 DNADNA是應(yīng)用最多的一種核酸雜交形式。 生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化 生物反應(yīng)常常伴隨一系列的物理量變化，如熱焓、光、顏色、阻抗、質(zhì)量等，利用這些物理量變化能夠設(shè)計(jì)一些精巧的傳感裝置。 1 生物反應(yīng)的熱力學(xué)變化 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，總伴隨有自由能 (free energy)的降低。自由能方程式為： △ G=△ HT△ S 式中， △ G、△ H和△ S分別為自由能、熱焓 (enthalpy)和熵(entropy)的改變。自由能的變化為熱焓變化與溫度為 T時(shí)熵能T△ S的差值。一般來說，熵變很小，△ G與 △ H近似，器統(tǒng)為放熱反應(yīng)；當(dāng)熵變很大，超過△ H時(shí)，系統(tǒng)就必須從外界吸收熱量使反應(yīng)成為吸熱反應(yīng)。 任何生物學(xué)反應(yīng)過程都伴隨著熱力學(xué)變化，如分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換 (相轉(zhuǎn)換， phase transition)、 分子間相互作用、生物催化反應(yīng)等無一不發(fā)生內(nèi)部或外部的熱變化。 生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化 2 生物發(fā)光 生物發(fā)光 (biolunminescence)是由于某些生物體內(nèi)一些特殊物質(zhì) (如熒光素 )的氧化而產(chǎn)生的現(xiàn)象。會(huì)發(fā)光的生物有螢火蟲、藻類、真菌、水母、蝦和深海中的某些動(dòng)物，如魷魚(squid)以及一些細(xì)菌。生物發(fā)光由熒光素酶(luciferzm)所催化。最敏感的生物發(fā)光首推螢火蟲的 ATP依賴性發(fā)光反應(yīng)。 生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化 3 顏色反應(yīng)和光吸收 生物反應(yīng)中的顏色變化包括生物體內(nèi)產(chǎn)生色素和生物體或酶與底物作用后產(chǎn)生顏色物質(zhì)兩個(gè)方面。 自然界最常見的色素是葉綠素，此外還有類胡蘿卜素和其他雜色素。各種色素是由不同的生物合成途徑產(chǎn)生的，每一種途徑都包含若干生物化學(xué)反應(yīng)，每一種反應(yīng)都是由特殊的酶催化的。 底物的顏色反應(yīng)范圍十分廣泛，如辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase， HRP)能夠氧化多種多元酚或芳香族胺，形成有顏色的產(chǎn)物，如鄰甲氧基苯酚被氧化生成橙色的沉淀、聯(lián)苯二胺則被氧化成黃褐色的產(chǎn)物等。在微生物培養(yǎng)中，美藍(lán)能作為氫的受體，被微生物還原成無色形式。三苯基四唑作為氧受體時(shí)，氧化型是無色，還原型為紅色等。 生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化 顏色是因?yàn)榉肿又写嬖诎l(fā)色基團(tuán)，這些基團(tuán)對(duì)一定波長(zhǎng)的光有吸收作用。主要的發(fā)色基團(tuán)與吸收峰見表 24。 一些重要的生物分子盡管不顯示顏色，卻有其特征吸收峰 ，如蛋白質(zhì)的吸收峰為 280nm， 核酸的吸收峰為 260nm。 多數(shù)生物分子在可見光區(qū)的消光系數(shù)微不足道，但一旦與某些別的試劑定量地反應(yīng)而生成有色產(chǎn)物，便能在可見光區(qū)獲得特征吸收峰 (表 25)。 生物發(fā)光、顏色反應(yīng)和光吸收變化是設(shè)計(jì) 光生物傳感器 的基礎(chǔ)。 生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化 4 抗阻變化 微生物反應(yīng)可使培養(yǎng)基中的電惰性物質(zhì) (如碳水化合物、類脂和蛋白質(zhì)等 )代謝為電活性產(chǎn)物 (如乳酸鹽、乙酸鹽、碳酸鹽和氨等代謝物 )。當(dāng)微生物生長(zhǎng)和代謝旺盛時(shí)，培養(yǎng)基中生成的電活性分子和離子增多，使培養(yǎng)液的電導(dǎo)性增大，阻抗降低；反之阻抗升高，據(jù)此可以設(shè)計(jì)阻抗生物傳感器。 5 質(zhì)量變化 生物敏感膜上的生物分子與待測(cè)物質(zhì)結(jié)合，造成換能器表面質(zhì)量負(fù)載的增加，測(cè)量這一微小質(zhì)量的變化。據(jù)此可以設(shè)計(jì)質(zhì)量生物傳感器。如壓電石英晶體微天平（ Quartz Crystal Microbalance, QCM）。 本章思考題 生物傳感器中主要利用了哪些生物反應(yīng)？ 生物傳感器中生物反應(yīng)有哪些物理變化？