如何捕获单分子?
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发布时间：2022-04-23 10:04
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热心网友
时间：2023-10-15 10:41
科学家很早以前就实现了用激光捕获单原子，其机制是利用激光光子反向碰撞单原子，使其渐渐“刹车”直到接近静止状态。但是这种机制无法用来捕捉分子，因为单分子吸收了反向光子后也不会“刹车”。
弗里茨－哈贝尔研究所的研究人员想到了用周期电势阱来抓住单分子。为此他们构造了一个由1240条金箔电极等间距排列而成的微芯片，并使微芯片上方形成间隔为100微米的圆柱形周期电势阱。这种电势阱可以用来捕获电偶极矩类型的分子。
研究人员把要捕捉的分子用分子束的形式打到微芯片上方。然后调节交流电频率使得电势阱以与分子束相近的速度运动。当分子与电势阱的相对速度为零时，分子就会掉到电势阱中出不来。形象地说，就好像技术高超的足球运动员通过腿部运动把迎面而来的足球稳稳地停在脚背上。然后研究人员缓慢降低电势阱的速度，在这个过程中不断收集相对速度为零的分子。到最后，电势阱连同它囚禁的分子一同“刹车”并逐渐达到静止状态。
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时间：2023-10-15 10:41
领域的常用方法。整个体系的组装在溶液中完成, 在外加磁力的作用下, DNA 被拉伸, 借助于显微镜, 就能测量到小球的位移。这样, 就可以得到在不同盐浓度缓冲液中的单个 DNA 多聚体( 48502 个碱基对) 的力-延伸曲线, 并且在这个实验中力最大只增加到10 皮牛顿。在作用力很小的体系中, 双链 DNA 的弹性是由熵的竞争所控制, 熵的竞争导致DNA 分子螺旋, 而外部作用力则拉伸 DNA 分子。在力-延伸曲线中可观测到一重要偏离, 而这与高聚物弹性自由连接链模型( the freely jointed chain model ofpolymer elasticity) 预测相一致, 表明DNA 在溶液中有重要的局部弯曲。在蠕虫样链模型( the wormlikechain model) 中, DNA 分子是一个热量变动诱导延伸的弹性管子, 它能提供双链 DNA 在微力作用下弹性变化较好的理论解释。
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时间：2023-10-15 10:42
生命单元的基本功能主要取决于单个大分子，单分子操纵方法在研究单个生物分子的性质上有着独特的优势。与测量分子集合体整体性质的传统方法(如光散射，光偏振，粘滞性等)相比，单分子技术具有直接，准确，实时等优点。
单分子操作技术主要应用一定的实验仪器和方法，对单个分子进行操作，它包括原子力显微镜技术、光镊技术、单分子荧光光谱技术等。
原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）[1] 是由IBM公司的Binning与斯坦福大学的Quate于1985年发明的，其目的是为了使非导体也可以采用扫描探针显微镜（SPM）[2] 进行观测。原子力显微镜通过探针与被测样品之间的微弱的相互作用力( 原子间力) 来获得物质表面的形貌。原子力显微镜将探针装在一弹性微悬臂的一端, 微悬臂的另一端固定, 当探针在样品表面扫描时, 探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形, 当一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器,可以精确测量微悬臂的微小变形, 这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。
光镊技术( Optical tweezers) [3] 是Ashkin 等在20 年前发明的, 它的原理是利用激光动量转移产生的辐射压力, 从而形成具有梯度力场的光学陷阱, 处在陷阱中的微粒受到梯度力场的作用,就被钳住。这个光学陷阱像是一把小镊子, 因此被称为光镊。如果在小球上连结上生物大分子, 并且把小球 钳住在光学陷阱中, 可以在溶液环境中对生物大分子进行操作。光镊是测量和控制生物大分子的有力工具。用这种技术可以测量出生物大分子间微弱的力( 皮牛顿量级) 以及生物大分子的很小位移(纳米量级)。
