Биотопливные элементы.
На уровне поисковых разработок находятся биотоплйвные элементы, превращающие химическую энергию субстрата в электрическую.
Примерами могут служить топливные элементы на основе окисления метанола в муравьиную кислоту с участием алкогольдегидрогеназы, муравьиной кислоты в CU2 с участием формиатдегидрогеназы, глюкозы в глюконовую кислоту с участием глюкозооксидазы. Используют также катали -тическую активность целых клеток, например Е. coli, Вас. subtilis, Ps. aeruginosa, в реакции окисления глюкозы. Окисление субстрата происходит на электроде аноде. Посредником между субстратом и анодом является биокатализатор.
Существуют два пути дальнейшей передачи электронов на электрод 1 с участием медиатора и 2 непосредственный транспорт электронов на электрод А. И. Ярополов, И. В. Березин, 1985 . Конструкция биотопливного элемента позволяет генерировать не только электрический ток, но и осуществлять важные химические превращения. Например, топливный элемент с глюкозооксида-зой и p-D-фруктофуранидазой переводит сахарозу в смесь фруктозы и глюконовой кислоты.
Ферментные электроды применяются не только в топливных элементах. Они представляют собой основной компонент биологических датчиков - биосенсоров, широко применяемых в химиче- ской промышленности, медицине, при контроле за биотехнологическими процессами, в аналитических целях и т. д. Обычно используют системы с биокатализатором, иммобилизованным на поверхности мембранного электрода. Например, иммобилизацией пенициллиназы на обычном рН-электроде получают чувствительный биосенсор, регистрирующий концентрацию пенициллина.
Иммобилизация клеток Е. coli на кислородном электроде дает биосенсор для измерения концентрации глутаминовой кислоты, а иммобилизация клеток Nitro-somonas sp. и Nitrobacter sp. на том же электроде - биосенсор на NH4 . На биосенсоре протекают следующие превращения NH4 Nitrosomonas NO2 Nitrobacter NO3 Разработаны биосенсоры для быстрой регистрации концентрации глюкозы в крови больного, что особенно важно при диагностике диабета. 3.