1. Vilken roll har enzymer?
De katalyserar biokemiska reaktioner och bestämmer därmed vilka av flera möjliga reaktioner
som kommer att dominera.
2. Beskriv principen för en ytbaserad biosensor.
Idén är att utnyttja ytan som ett selektivt filter vilket fångar den, och endast den, typ av
molekyl (t ex virus) i en komplex lösning (t ex blod) som man avser detektera.
3. Varför är det en fördel att konstruera chip-baserade biosensor arrayer och vari i ligger
den stora utmaningen?
Fördelen ligger i att olika delar av samma yta kan ges olika specificitet. Därmed kan flera
olika komponenter i en komplex lösning, t ex blod, analyseras i samma mätning. den stora
utmaningen kommer från det faktum att ju mindre den yta är som används för selektiv
detektion desto färre molekyler reagerar och desto mindre blir i sin tur den registrerade
signalen.
4. Varför är det mer komplicerat att konstruera en protein-array än en DNA-array?
DNA kräver ingen tredimensionell struktur för att binda till en komplementär DNA sträng,
vilket i regel är syftet med ytbaserade DNA sensorer. Proteins funktion är å andra sidan helt
baserad på ett bestämt tredimensionellt arrangemang av olika aminosyror. När ett protein
kommer i kontakt med en yta är risken stor att proteins struktur förändras, och därmed också
möjligheten att använda dem för selektiv igenkänning.
5. Beskriv hur ett cellmembran är uppbyggt.
Ett cellmembran är uppbyggt av ett stort antal i princip identiska molekyler, så kallad lipider.
Dessa är uppbyggda av dels två hydrofoba (vattenavvisande) ”svansar”, dels ett hydrofilt
(vattenattraherande) ”huvud”. Cellmembran uppstår spontant, d v s ingen energi krävs i
processen, givet att vatten finns närvarande: de hydrofoba svansarna vänds bort från vattnet,
medan den hydrofila delen vänds mot vattnet:
(På bilden är också funktionella enheter avbildade)
6. Beskriv vilken/vilka interaktioner som bestämmer ett cellmembrans struktur.
Strukturen uppkomst kan härledas till främst polära molekylers tendens att attraheras till
polära molekyler och opolära molekylers tendens att attraheras till opolära molekyler.
Processen domineras av entropiska bidrag, d v s tendensen hos alla system att öka sin
oordning. I det här fallet är det vattnets entropi som ökar i det att de inte behöver orientera sig
kring de opolära grupperna när de ”göms” i det inre av membranet.
7. Vari ligger den generiska fördelen i att arbeta med ytbaserade cellmembran för
biosensor tillämpningar?
Medan alla andra ytmodifieringar endast fungerar för vattenlösliga protein, är
membranbaserade ytmodifieringar förenliga med både vattenlösliga protein (t ex antikroppar
eller många enzym) och membranproteiner (t ex de som ansvarar för fotosyntesen och
respirationen samt nervsignalöverföring mellan synapser).
8. Beskriv principen bakom kvartskristall vågen.
Tekniken är baserad på en tunn piezoelektrisk platta som via ett oscillerande elektriskt fält kan
exciteras att svänga vid sin egenfrekvens (typiskt i MHz området). Denna bestäms vidare av
den totala oscillerande massan. Om denna ändras, kan inbindning till kristallen yta mätas som
en förändring i oscillationsfrekvensen.
9. Ökar eller minskar kvartskristallens egenfrekvens när en massa adderas till dess yta
(motivation krävs)?
Kristallens egenfrekvens bestäms av en stående våg mellan kristallen plana sidor, och
motsvarar en halv våglängd med antinoder vid ytorna och nod i kristallens mitt. Om en massa
adderas till kristallens yta/ytor och samtidigt följer dess mekanisk rörelse, kan detta jämföras
vid en förändring i kristallens tjocklek. Därmed ökar också våglängden för den stående vågen
mellan kristallen plana sidor, vilket i sin tur medför att frekvensen minskar. För små massor
(<10% av kristallen vikt) är förändringen i frekvens proportionell mot pålagd massa.
