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什么是单分子技术

单分子技术简介
单分子技术的特色在于个别分子的观察。举例来说,在传统分生实验中,观察浓度1 mM的样品,1 ml的反应体积中就有多达1012个分子,所以得到的,是多个分子均值的观察结果。事实上,每个分子的表现都有所差异,尤其在一些快速的反应步骤或微小族群的表现,而这些差异,若是透过传统分生技术观察就会被掩盖。另外,更重要的是,单分子技术可以“操纵”分子。举例来说,依条件所需对分子施加不同的作用力,在不同的受力下分子会表现出不同的特质。利用这样的方式,可以观察到分子更多细微的表现。

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图解:光钳实验设计示意图:黑色线条的RNA分子,固定于两颗奈米珠之间,奈米珠分别由微管及雷射固定。实验过程移动雷射位置改变两奈米珠间的距离,进而拉扯RNA的结构。
单分子技术在实验方法上可以分为两大类:一种是对分子施加外力,像是光钳、磁钳和原子力显微镜。其中光钳的做法,是利用磁珠分别修饰于待测分子之上,再以雷射光去移动两磁珠间的位置,磁珠距离的改变,进而拉扯分子达到施力的效果;另一种是利用萤光标记待测分子使其发光成像,此种种类较多,包括共轭焦显微镜、全反射萤光显微镜萤光共振能量转移技术等等。
单分子技术目前已被广泛应用在生命科学领域,像是在蛋白质表现和分子间交互作用的相关研究,都可发现其身影。而依照应用的对象,单分子技术可以大致分为两类:第一类是马达蛋白的移动和行为表现。例如,核醣核酸聚合酶利用核苷酸生成核酸,解旋酶解开双股DNA,细胞骨架的行为等等。第二类是观察蛋白质和核酸二三级结构的摺叠情形。另外,单分子技术也可以结合传统的分生技术,进一步得到更多的资讯

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