JPS5853863B2 - 酵素電極系 - Google Patents
酵素電極系Info
- Publication number
- JPS5853863B2 JPS5853863B2 JP53086473A JP8647378A JPS5853863B2 JP S5853863 B2 JPS5853863 B2 JP S5853863B2 JP 53086473 A JP53086473 A JP 53086473A JP 8647378 A JP8647378 A JP 8647378A JP S5853863 B2 JPS5853863 B2 JP S5853863B2
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- Japan
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- dehydrogenase
- enzyme
- electrode
- nadp
- enzyme electrode
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、生体内触媒である酵素を電気化学的触媒とし
て用い、生物関連物質を検出測定する生物化学センサー
あるいは酵素電池などに用いられる酵素電極系の改良に
関する。
て用い、生物関連物質を検出測定する生物化学センサー
あるいは酵素電池などに用いられる酵素電極系の改良に
関する。
さらに詳しくは、ＮＡＤにコチンアミドアデニンジヌク
レオチド）あるいはＮＡＤＰ にコチンアミドアデニン
ジヌクレオチドリン酸）などの補酵素を必要とする各種
脱水素酵素電極系に、水素伝達反応を触媒する酵素を添
加することによって、酵素電極の生体関連物質（基質）
に対する応答特性を向上するものである。
レオチド）あるいはＮＡＤＰ にコチンアミドアデニン
ジヌクレオチドリン酸）などの補酵素を必要とする各種
脱水素酵素電極系に、水素伝達反応を触媒する酵素を添
加することによって、酵素電極の生体関連物質（基質）
に対する応答特性を向上するものである。
従来、補酵素を含む酵素電極は、脱水素酵素、補酵素、
レドックス化合物および集電体から構成されており、そ
の電気化学反応は第１図のように示される。
レドックス化合物および集電体から構成されており、そ
の電気化学反応は第１図のように示される。
すなわち、基質ＡＨ２、例えばリンゴ酸、乳酸、グルタ
ミン酸などの有機酸の脱水素反応に補酵素およびレドッ
クス化合物が共役し、集電体と対極との間に電流が流れ
る。
ミン酸などの有機酸の脱水素反応に補酵素およびレドッ
クス化合物が共役し、集電体と対極との間に電流が流れ
る。
しかし、従来の酵素電極では、その応答特性として優れ
たものが得られず、実用上不十分であった。
たものが得られず、実用上不十分であった。
本発明者らは、この種酵素電極について種々検討した結
果、補酵素とレドックス化合物間の共役反応が律速にな
っていることを見出した。
果、補酵素とレドックス化合物間の共役反応が律速にな
っていることを見出した。
そして、上記の点に鑑み、水素（電子）伝達反応を触媒
する酵素、例えばリボアミドデヒドロゲナーゼ（ジアホ
ラーゼ）、レジュースドＮＡＤＰデヒドロゲナーゼ（明
黄色酵素）、レジュースドＮＡＤ（Ｐ）デヒドロゲナー
ゼ（ＤＴジアホラーゼ）、レジュースドＮＡＤデヒドロ
ゲナーゼ（シトクロムＣレダクター−ゼ）を添加するこ
とにより、酵素電極の基質に対する応答特性を大巾に向
上することに成功した。
する酵素、例えばリボアミドデヒドロゲナーゼ（ジアホ
ラーゼ）、レジュースドＮＡＤＰデヒドロゲナーゼ（明
黄色酵素）、レジュースドＮＡＤ（Ｐ）デヒドロゲナー
ゼ（ＤＴジアホラーゼ）、レジュースドＮＡＤデヒドロ
ゲナーゼ（シトクロムＣレダクター−ゼ）を添加するこ
とにより、酵素電極の基質に対する応答特性を大巾に向
上することに成功した。
以下本発明の詳細な説明する。
実施例 ｌ
第２図は酵素電極を用いた測定系を示す。
１は酵素電極系、２は参照極の飽和カロメル電極（ＳＣ
Ｅ ）、３は白金製対極、４は塩橋、５はセパレータで
ある。
Ｅ ）、３は白金製対極、４は塩橋、５はセパレータで
ある。
６は酵素電極糸の集電体で、白金からできており、電解
液γにはＰ Ｈ７，０のリン酸緩衝液にリンゴ酸脱水素
酵素を５ユニツト、酸化型補酵素ＮＡＤをｌＸｌ０
’モル／ｌ、酸化型レドックス化合物としてメチレンブ
ルーを１×１０−３モル／ｌ溶解しである。
液γにはＰ Ｈ７，０のリン酸緩衝液にリンゴ酸脱水素
酵素を５ユニツト、酸化型補酵素ＮＡＤをｌＸｌ０
’モル／ｌ、酸化型レドックス化合物としてメチレンブ
ルーを１×１０−３モル／ｌ溶解しである。
なお対極側の電解液８はＰ Ｈ７，０のリン酸緩衝液で
ある。
ある。
上記の糸において、電解液７にジアホラーゼなＯ０■ユ
ニット相当添加し、作用極集電体６を＋０．４Ｖ（ｖｓ
、５ＣＥ）にアノード分極して集電体と対極間に流れる
電流を測定した。
ニット相当添加し、作用極集電体６を＋０．４Ｖ（ｖｓ
、５ＣＥ）にアノード分極して集電体と対極間に流れる
電流を測定した。
この結果、第３図Ａに示すように、リンゴ酸添加により
約２μＡの定常電流値が得られる。
約２μＡの定常電流値が得られる。
一方、電解液７にジアホラーゼを添加しない従来系の応
答特性は曲線Ｂの如くであった。
答特性は曲線Ｂの如くであった。
このように本発明の電極系によれば、定常電流値で従来
系の約ＩＯ倍という非常に優れた応答が得られる。
系の約ＩＯ倍という非常に優れた応答が得られる。
実施例 ２
実施例１と同様の３電極構成の御淀系を用い、Ｐ Ｈ７
，０のリン酸緩衝液にイソクエン酸脱水素酵素の活性化
剤であるＭｇＣＡ！２をｉｏ ”モル／ｌ溶解した作
用極側電解液に、イソクエン酸脱水素酵素、酸化型補酵
素ＮＡＤＰおよびレドックス化合物のフェリシアン化カ
リを加える。
，０のリン酸緩衝液にイソクエン酸脱水素酵素の活性化
剤であるＭｇＣＡ！２をｉｏ ”モル／ｌ溶解した作
用極側電解液に、イソクエン酸脱水素酵素、酸化型補酵
素ＮＡＤＰおよびレドックス化合物のフェリシアン化カ
リを加える。
作用極を＋〇、４Ｖ （ｖ ｓ−ＳＣＥ ）Ｋアノード
分極し、インクエン酸を加えると、約０．１μＡの定常
電流値が得られた。
分極し、インクエン酸を加えると、約０．１μＡの定常
電流値が得られた。
さらに、水素伝達反応触媒酵素としてＮＡＤＰペルオキ
シターゼを０．５ユニツト添加すると、定常ＮＫ値は約
８倍に上昇した。
シターゼを０．５ユニツト添加すると、定常ＮＫ値は約
８倍に上昇した。
実施例 ３
実施例１と同様の３電極構成および分極条件として、Ｌ
−アラニン脱水素酵素、酸化型ＮＡＤ。
−アラニン脱水素酵素、酸化型ＮＡＤ。
レドックス化合物のフラビンモノヌクＶオチドを作用極
側電解液に加える。
側電解液に加える。
そしてＬ−アラニンを加えると約０．２μＡの定常電流
値が得られた。
値が得られた。
さらに、ＮＡＤペルオキシターゼを添加すると、定常電
流値は約ｉｏ倍に上昇した。
流値は約ｉｏ倍に上昇した。
上記のように応答電流の上昇効果の認められる水素伝達
反応触媒酵素としては、レジュースドＮＡＤＰテヒドロ
ゲナーゼ、レジュースドＮＡＤ（Ｐ）デヒドロゲナーゼ
、レジュースドＮＡＤデヒドロゲナーゼ、フェレドキシ
ン−ＮＡＤＰレダクターゼなどがある。
反応触媒酵素としては、レジュースドＮＡＤＰテヒドロ
ゲナーゼ、レジュースドＮＡＤ（Ｐ）デヒドロゲナーゼ
、レジュースドＮＡＤデヒドロゲナーゼ、フェレドキシ
ン−ＮＡＤＰレダクターゼなどがある。
これらのうち後２者は、シトクロムＣ１フェレドキシン
など天然のレドックス化合物（タンパク質）が電子受容
体となる酵素である。
など天然のレドックス化合物（タンパク質）が電子受容
体となる酵素である。
本発明による酵素電極系は、脱水素酵素の基質濃度に応
じて電流が流れるため、基質濃度センサーとして用いる
ことができる。
じて電流が流れるため、基質濃度センサーとして用いる
ことができる。
さらに基質を大過剰ＶＣ含有した系で、脱水素酵素濃度
を変化させると、酵素濃度に応じて電流が流れるため、
脱水素酵素の活性を測定することも可能である。
を変化させると、酵素濃度に応じて電流が流れるため、
脱水素酵素の活性を測定することも可能である。
また適当な対極例えば酸素極と組み合せると基質を燃料
とする燃料電池が構成できる。
とする燃料電池が構成できる。
以上のよウニ、本発明によれば、酵素電極系のセンサー
としての感度、電池としての出力、反応効率などが、著
しく改善される。
としての感度、電池としての出力、反応効率などが、著
しく改善される。
第１図は従来の酵素電極を用いた電気化学反応のメカニ
ズムを示す模式図、第２図は酵素電極を含む電気化学測
定系の構成を示す略図、第３図は酵素電極系にリンゴ酸
を添加した場合の応答特性の比較を示す。
ズムを示す模式図、第２図は酵素電極を含む電気化学測
定系の構成を示す略図、第３図は酵素電極系にリンゴ酸
を添加した場合の応答特性の比較を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 脱水素酵素とその補酵素、レドックス化合物および
集電体を有し、前記集電体を浸漬した電解液中に脱水素
酵素、補酵素、レドックス化合物が存在しており、さら
に前記補酵素とレドックス化合物間の水素伝達反応触媒
酵素が前記電解液中に存在していることを特徴とする酵
素電極系。 ２ 前記水素伝達反応触媒酵素がりボアミドデヒドロゲ
ナーゼ、レジュースドＮＡＤＰデヒドロゲナーゼ、レジ
ュースドＮＡＤ（Ｐ）デヒドロゲナーゼ、レジュースド
ＮＡＤデヒドロゲナーゼ、フェントキシン−ＮＡＤＰレ
ダクターゼ、ＮＡＤペルオキシダーゼおよびＮＡＤＰベ
ルオキシターゼよりなる群から選んだものである特許請
求の範囲第１項記載の酵素電極系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53086473A JPS5853863B2 (ja) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | 酵素電極系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53086473A JPS5853863B2 (ja) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | 酵素電極系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5513860A JPS5513860A (en) | 1980-01-31 |
| JPS5853863B2 true JPS5853863B2 (ja) | 1983-12-01 |
Family
ID=13887925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53086473A Expired JPS5853863B2 (ja) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | 酵素電極系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853863B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007132628A1 (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Panasonic Corporation | リンゴ酸デヒドロゲナーゼを基板上に固定する方法 |
| JP4083213B2 (ja) | 2006-07-13 | 2008-04-30 | 松下電器産業株式会社 | 電気化学的免疫測定チップ |
| CN102495115B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-07-23 | 中国科学院地球化学研究所 | 利用生物酶电极法检测根系分泌物中苹果酸的电化学方法 |
-
1978
- 1978-07-14 JP JP53086473A patent/JPS5853863B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5513860A (en) | 1980-01-31 |
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