组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose，1.5 mM和15 mM）；样品基质：50 mM磷酸盐缓冲液（pH 7.0，鼓泡空气）
检测原理
饥饿状态的酿酒酵母细胞被固定在硝酸纤维素膜上，并与CO2电位电极的硅胶膜紧密接触。向磷酸盐缓冲液中加入葡萄糖后，细胞膜上的葡萄糖转运蛋白介导葡萄糖进入细胞，随后葡萄糖被呼吸代谢并产生CO2。CO2扩散穿过硅胶膜，改变CO2电位电极的电位；记录电位随时间变化的最大斜率，经电极校准曲线转换为CO2产生速率。由于在营养限制条件下生长可忽略，且膜转运常被视为限速步骤，该速率可反映葡萄糖跨膜转运速度。在不同温度下重复测量，以ln k对1/T作Arrhenius图，由斜率-Ea/R估算活化能。
检测灵敏度
相关系数: r = -0.997（1.5 mM）、r = -0.978（15 mM）
效应效果
该方法在10-40 °C范围内测定了1.5和15 mM葡萄糖的转运/呼吸速率，20-35 °C数据线性较好，得到活化能18.4±1.1和25.2±3.6 kcal mol-1，与文献报道的酵母葡萄糖转运活化能（约15 kcal mol-1）及幽门螺杆菌载体介导转运（12.2 kcal mol-1）趋势一致，支持葡萄糖摄取由蛋白转运体介导。重复实验RSD通常小于20%，作者认为膜包埋操作受人员技能影响，需改进重现性。与放射性标记糖类似物孵育的标准膜转运方法相比，该方法更快速、低成本，可用于微生物快速生理表征和初步探索性研究。
传感器的构成
- 换能器电极：自制CO2电位电极（基于复合pH电极改造），用于将CO2浓度变化转换为电位信号。
- 气体渗透膜：CO2可渗透硅胶膜（silicone membrane），允许酵母产生的CO2扩散至电极并限制其他物质。
- 细胞固定膜：硝酸纤维素滤膜（cellulose nitrate filtration membranes，0.45 µm孔径），包埋酵母细胞并通过O型圈贴合在硅胶膜上。
- 生物识别/代谢元件：酿酒酵母细胞（Saccharomyces cerevisiae，工业干酵母），处于饥饿状态，其膜上葡萄糖转运蛋白介导葡萄糖摄取。
- 样品介质：50 mM磷酸盐缓冲液（pH 7.0），提供反应环境并鼓入空气（60 mL min-1）维持有氧呼吸。
- 被测底物：葡萄糖（glucose，1.5 mM或15 mM），加入后触发酵母转运与呼吸产CO2。
中文摘要
本文提出一种类生物传感器方法，用于在活细胞水平表征固定在装置上的酿酒酵母细胞。作者将酿酒酵母细胞包埋于硝酸纤维素滤膜上，并置于自制二氧化碳电位电极上，在不同温度和葡萄糖浓度下研究葡萄糖的跨膜转运与降解动力学。当葡萄糖浓度为15 mM和1.5 mM时，由Arrhenius图计算得到的活化能分别为25.2和18.4 kcal mol-1，与已发表数据基本一致。文章还讨论了在代谢相关过程中使用Arrhenius图估算活化能的适用性与便利性，指出该方法可用于快速、低成本地获取膜转运的初步信息。
英文摘要
Whereas biosensors have been usually proposed as analytical tools, used to investigate the surrounding media pursuing an analytical answer, we have used a biosensor-like device to characterize the microbial cells immobilized on it. We have studied the kinetics of transport and degradation of glucose at different concentrations and temperatures. When glucose concentrations of 15 and 1.5 mM were assayed, calculated activation energies were 25.2 and 18.4 kcal mol(-1), respectively, in good agreement with previously published data. The opportunity and convenience of using Arrhenius plots to estimate the activation energy in metabolic-related processes is also discussed.