Khi enzym được cố định lên chất mang rắn, phản ứng xảy ra trong pha dị thể do tâm hoạt động của enzym nằm trong pha rắn của chất mang và cơ chất nằm trong pha lỏng của dung dịch. Nồng độ cơ chất khác nhau tại mọi điểm trong chất mang, do đĩ tốc độ phản ứng enzym khơng giống nhau. Nồng độ cơ chất trong lớp màng enzym luơn thấp hơn so với trong dung dịch.
Như vậy để loại bỏ ảnh hưởng của chất kìm hãm đến phản ứng enzym, cần cĩ sự dư thừa nồng độ cơ chất, nồng độ enzym cao và độ tinh sạch cũng như tính đặc hiệu của enzym.
e) Sự đáp ứng tính hiệu của điện cực enzym khi cĩ mặt các chất kìm hãm: hãm:
Đồ thị log – log mơ tả mối quan hệ giữa nồng độ sản phẩm theo nồng độ cơ chất theo các kiểu kiềm hãm khác nhau:
Đồ thị a) : Kìm hãm cạnh tranh.
Tốc độ phản ứng khi cĩ mặt chất kìm hãm cạnh tranh độc lập với nồng độ chất kìm hãm thuộc vùng cĩ động học bậc 0 và được mơ tả theo phương trình:
De e V Log P m e 2 . ] log[ 2 =
Chất kìm hãm cạnh tranh chỉ phụ thuộc vào giá trị Km mà khơng ảnh hưởng giá trị cực đại [P]e. Ngược lại, vùng tuyến tính cĩ động học bậc I, theo phương trình:
− + = ) cosh( 1 1 log ] log[ ] log[ 0 e S P e λ với (λe)2 = σ = Vm.e2/ KmD.
Các chất kìm hãm cạnh tranh làm tăng giá trị Km, giảm σ và do đĩ làm giảm log[P]e.
Đồ thị b): kìm hãm phi cạnh tranh
Khi cĩ mặt chất kìm hãm phi cạnh tranh thì khơng làm thay đổi tỷ lệ Vm/Km, do đĩ vùng tuyến tính cĩ đường cong đáp ứng là như nhau đối với mọi giá trị r. Ngược lại, những chất này làm giảm vùng động học bậc 0 qua việc giảm giá trị Vm xuống Vm/r.
Hình 4.4: Sự trả lời tín hiệu của điện cực enzym theo các kiểu kìm hãm khác nhau
Đồ thị c): kìm hãm khơng cạnh tranh:
Chất kìm hãm này chỉ ảnh hưởng đến giá trị σ (giảm) thơng qua Vm, do đĩ vùng tuyến tính và vùng động học bậc 0 ở mỗi giá trị r là khác nhau.
Như vậy qua việc quan sát đường cong trả lời của điện cực đo điện thế sẽ xác định được kiểu kìm hãm phản ứng enzym
4.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ TRẢ LỜI CỦA ĐIỆN CỰC ENZYM ENZYM
4.3.1. Thời gian đáp ứng:
Thời gian đáp ứng là thời gian đạt được trạng thái ổn định của biosensor, cũng là thời gian đạt được trạng thái mà tại đĩ nồng độ cơ chất và nồng độ sản phẩm là hằng số.
khác nhau
Giá trị này rất khĩ đánh giá chính xác do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bộ biến năng, sự đảo trộn, phương pháp cố định enzym. Nếu sử dụng màng enzym urease cố định lên điện cực cation hĩa trị I thì cho thời gian trả lời dưới 1 phút. Nhưng nếu cố định nĩ lên điện cực pCO2 cho thời gian dài hơn 2-3 phút. Đĩ là do khi dùng điện cực pCO2 thì xảy ra sự khuếch tán CO2 qua màng thấm khí. Sử dụng phương pháp cố định bằng liên kết ngang sẽ tạo ra màng enzym cực mỏng 1 – 2µm cho thời gian trả lời chỉ trong vài giây đến vài phút. Khuấy đảo mẫu để tăng khả năng khuếch tán khí cũng giảm được thời gian đáp ứng.
4.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự đáp ứng tín hiệu của biosensor :
Độ bền của điện cực enzym phụ thuộc rất nhiều vào các thơng số vật lý và hĩa học. • Vật lý: Độ dày của màng enzym: màng càng mỏng thì độ bền càng tăng
Nồng độ enzym càng lớn thì thời gian trả lời càng tối ưu Bề mặt bộ biến năng
• Hĩa học: phương pháp cố định enzym: enzym cố định lên màng thẩm thấu ít bền hơn enzym cố định trong màng gel. Enzym cố định bằng liên kết ngang cho điện cực enzym cĩ độ bền nhất
Vì pH ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym và pH ảnh hưởng đến sự phân ly sản phẩm của phản ứng enzym được phát hiện hiện bởi bộ biến năng nên pH cũng ảnh hưởng đến sự trả lời tín hiệu của điện cực enzym.
Hoạt tính enzym giảm cĩ thể điều chỉnh bằng cách tăng nồng độ enzym trong lớp màng, khi đĩ cơ chất bị biến đổi ở mức độ lớn nhất nên điện cực enzym ít phụ thuộc vào pH.
Hình 4.6: Sự phụ thuộc của tín hiệu trả lời vào pH của điện cực AchE ở 25oC b) Aûnh hưởng của nhiệt độ:
Khi nhiệt độ tăng sẽ làm cho hoạt lực xúc tác của enzym e tăng do đĩ tốc độ phản ứng cũng tăng, nhưng nhiệt độ cao làm biến tính enzym.
Tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ khuếch tán của các chất hĩa học khác nhau trong màng enzym do đĩ làm giảm thời gian trả lời tín hiệu.
Trong vùng nhiệt độ từ 10 – 40oC: tín hiệu trả lời tương đối ổn định, trên 40oC, hoạt tính enzym bị biến tính do đĩ tín hiệu trả lời sẽ giảm nhanh chĩng, nhiệt độ dưới 10oC hoạt tính enzym bị yếu nên tín hiệu trả lời thấp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});