Darbo tikslas buvo ištirti nuo pirolo chinolinchinono (PQQ) priklausomų oksidoreduktazių veikimą homogeninėje ir heterogeninėje aplinkose ir jų pagrindu sukurti naujas bioelektrokatalizines sistemas. Tuo tikslu buvo kurtos impedimetrinės ir bioamperometrinės sistemos su nuo PQQ priklausomomis alkoholio (tADH ir mADH), gliukozės (GDH) ir fruktozės (FDH)dehidrogenazėmis naujų elektrodinių medžiagų pagrindu, parenkant optimalų fermento imobilizavimo būdą ir elektronų pernašos (EP) mediatorius. Fermentai ir sistemos tirtos klasikinės elektrochemijos, impedanso spektroskopijos, spektrofotometrijos, atominės jėgos mikroskopijos metodais. Nustatytos tADH ir mADH pKa reikšmės ir EP keliai, pagrindinės bioelektrocheminių sistemų charakteristikos, įvertinta heterogeninės aplinkos įtaka fermentų specifiškumui. Sukurtas imobilizavimo būdas leidžiantis išlaikyti GDH aktyvumą iki 9-ių mėnesių. Pirmą kartą parodyta, jog fermentai gali tiesiogiai re-oksiduotis ant poli - N - (N, N‘- dietil ditiokarbamoil etil amidoetil) – anilino ir grafito produktų. Nustatyta, jog 2-(3-nitro(fenil)amino)- cikloheksa-2,5-dien-1,4-dionas iki 10 kartų pagreitina FDH katalizuojamą fruktozės oksidaciją. Pirmą kartą parodyta, kad bioamperometrinės sistemos su FDH gali oksiduoti D(-)tagatozę. Tyrimų rezultatai pritaikyti kuriant alkoholių, angliavandenių ir anglies monoksido stebėjimo sistemas. / The aim of this work was to study the action of pyrroloquinoline quinone (PQQ) dependent oxidoreductases in homogeneous and heterogeneous ambiences and to create new bioelectrocatalytic systems based on these enzymes. Bioelectrochemical systems with PQQ dependent alcohol (sADH and mADH), glucose (GDH) and fructose (FDH) dehydrogenases were constructed by using new electrode materials, enzyme immobilization techniques and electron transfer (ET) mediators. Enzymes and systems were studied by different electrochemical methods and atomic force microscopy. pKa values and ET pathways in bioelectrochemical systems were determined for sADH and mADH. The main characteristics of systems and influence of heterogeneous ambience to the specificity of the enzymes were determined. The GDH immobilization method, which ensures enzyme activity up to 9 months, was created. The direct ET from reduced enzymes active sites to poly(N-(N’,N’-diethyldithiocarbamoylethylamidoethyl)aniline) and graphite oxidation products was revealed for the first time. It was observed that 2-(3-nitro(phenyl)amino)- ciclohexa-2,5-dien-1,4-dione is the most effective mediator for FDH. The ability of bioamperometric systems with FDH to oxidize D(-)tagatose was determined for the first time. It was shown, that bioamperometric systems based on PQQ dependent enzymes can be applied for detection of alcohols, carbohydrates and carbon monoxide.

Darbo tikslas buvo ištirti nuo pirolo chinolinchinono (PQQ) priklausomų oksidoreduktazių veikimą homogeninėje ir heterogeninėje aplinkose ir jų pagrindu sukurti naujas bioelektrokatalizines sistemas. Tuo tikslu buvo kurtos impedimetrinės ir bioamperometrinės sistemos su nuo PQQ priklausomomis alkoholio (tADH ir mADH), gliukozės (GDH) ir fruktozės (FDH)dehidrogenazėmis naujų elektrodinių medžiagų pagrindu, parenkant optimalų fermento imobilizavimo būdą ir elektronų pernašos (EP) mediatorius. Fermentai ir sistemos tirtos klasikinės elektrochemijos, impedanso spektroskopijos, spektrofotometrijos, atominės jėgos mikroskopijos metodais. Nustatytos tADH ir mADH pKa reikšmės ir EP keliai, pagrindinės bioelektrocheminių sistemų charakteristikos, įvertinta heterogeninės aplinkos įtaka fermentų specifiškumui. Sukurtas imobilizavimo būdas leidžiantis išlaikyti GDH aktyvumą iki 9-ių mėnesių. Pirmą kartą parodyta, jog fermentai gali tiesiogiai re-oksiduotis ant poli - N - (N, N‘- dietil ditiokarbamoil etil amidoetil) – anilino ir grafito produktų. Nustatyta, jog 2-(3-nitro(fenil)amino)- cikloheksa-2,5-dien-1,4-dionas iki 10 kartų pagreitina FDH katalizuojamą fruktozės oksidaciją. Pirmą kartą parodyta, kad bioamperometrinės sistemos su FDH gali oksiduoti D(-)tagatozę. Tyrimų rezultatai pritaikyti kuriant alkoholių, angliavandenių ir anglies monoksido stebėjimo sistemas. / The aim of this work was to study the action of pyrroloquinoline quinone (PQQ) dependent oxidoreductases in homogeneous and heterogeneous ambiences and to create new bioelectrocatalytic systems based on these enzymes. Bioelectrochemical systems with PQQ dependent alcohol (sADH and mADH), glucose (GDH) and fructose (FDH) dehydrogenases were constructed by using new electrode materials, enzyme immobilization techniques and electron transfer (ET) mediators. Enzymes and systems were studied by different electrochemical methods and atomic force microscopy. pKa values and ET pathways in bioelectrochemical systems were determined for sADH and mADH. The main characteristics of systems and influence of heterogeneous ambience to the specificity of the enzymes were determined. The GDH immobilization method, which ensures enzyme activity up to 9 months, was created. The direct ET from reduced enzymes active sites to poly(N-(N’,N’-diethyldithiocarbamoylethylamidoethyl)aniline) and graphite oxidation products was revealed for the first time. It was observed that 2-(3-nitro(phenyl)amino)- ciclohexa-2,5-dien-1,4-dione is the most effective mediator for FDH. The ability of bioamperometric systems with FDH to oxidize D(-)tagatose was determined for the first time. It was shown, that bioamperometric systems based on PQQ dependent enzymes can be applied for detection of alcohols, carbohydrates and carbon monoxide.