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相关谱技术在生物大分子检测上的应用

作　者: 李军锋
导　师: 邢达
学　校: 华南师范大学
专　业: 光学
关键词: 相关谱技术光子散射相关谱荧光相关谱牛血清白蛋白蛋白相互作用单分子检测转基因检测
分类号: Q71-3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

相关谱技术是一种统计方法,它通过对时间序列的涨落信号作相关运算(自相关和互相关),从而得到引起涨落过程的参数,例如扩散系数,浓度,结合和分离常数等。目前应用广泛的两种相关谱技术包括:光子散射相关谱技术(photon scattering correlation spectroscopy, PSCS)和荧光相关谱技术(fluorescence correlation spectroscopy, FCS)。参与改进了本实验室自行研制的小型低强度激光光子散射相关谱仪。与现有的同类型仪器相比,该仪器采用双层折射率样品匹配池,从而可以减小杂散光的干扰;采用带梯度折射率透镜的单模光纤接收、传输散射光信号提高了散射光的收集传输效率;用低强度的激光避免了对样品的辐射损伤,同时可以使激光器和系统集成在一起,整个系统小型实用。用标准的不同粒径的聚苯乙烯球检验了自行设计的系统,系统的测量范围从几个纳米到一个微米都很精确。利用光子散射相关谱技术研究了牛血清白蛋白分子的扩散系数在不同强度离子溶液中随着蛋白分子浓度变化的规律。结果表明在低离子强度环境中蛋白的扩散系数随蛋白的浓度增加而增加,随着离子强度的逐步增大,蛋白分子的扩散系数随其浓度的增加而减小。利用平均势场理论的两体硬球相互作用模型解释了蛋白分子的相互作用变化规律:随着离子强度的增加,离子氛厚度减小,蛋白分子间的相互作用由排斥变为吸引,蛋白开始聚集。根据扩散系数随蛋白浓度变化的斜率与离子浓度变化的相关性,回归出了蛋白相互作用参数,蛋白所带的有效电荷Z_p=-9.0e、Hamaker常量=2.8KBT。这项工作说明了光子散射相关谱技术是研究蛋白分子相互作用的一种有效技术。参与了从德国Zeiss公司进口的荧光相关谱仪的组装工作。与现有的同类型仪器相比,该仪器采用双通道探测,不仅可以同时进行自相关荧光谱测量,还可以进行荧光互相关光谱测量;该仪器装有三个激光器光源,一个氩离子激光器和两个氦氖激光器,可以提供五种波长的激光,从而扩大了染料分子的选择余地;该仪器测量时间短,灵敏度高,平均10秒钟1个样品,可以检测到单个荧光分子;该仪器完全由计算机控制,操作简单。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
第一章绪论  12-18
  1.1 光子散射相关谱和荧光相关谱技术在生物学上的应用  12-14
  1.2 本工作面临的问题  14-16
  1.3 本工作的目的和内容  16-18
第二章光子散射相光谱原理  18-23
  2.1 引言  18
  2.2 原理  18-21
  2.3 数据分析  21-23
第三章光子散射相关谱实验装置与标准粒子的测量  23-28
  3.1 引言  23
  3.2 仪器装置  23-26
  3.3 标准颗粒的测量  26-27
    3.3.1 样品准备  26
    3.3.2 实验结果  26-27
  3.4 小结  27-28
第四章电解质溶液中牛血清白蛋白分子相互作用的研究  28-36
  4.1 引言  28
  4.2 原理  28-30
    4.2.1 光子散射相关谱技术  28-29
    4.2.2 一阶作用参量  29-30
    4.2.3 作用能  30
  4.3 实验部分  30-31
    4.3.1 试剂  30-31
    4.3.2 测量和数据处理  31
  4.4 结果与讨论  31-35
    4.4.1 计算一阶作用参量λ  32
    4.4.2 回归蛋白质分子带的电荷Z_p和Hamaker常量A_H  32-33
    4.4.3 离子强度对分子间作用势的影响  33-35
  4.5 小结  35-36
第五章荧光相关谱原理  36-43
  5.1 引言  36
  5.2 原理  36-42
    5.2.1 单粒子自由扩散模型  36-41
    5.2.2 多粒子自由扩散模型  41
    5.2.3 双色荧光互相关光谱的理论模型  41-42
  5.3 数据分析  42-43
第六章荧光相关光谱实验装置与标准粒子的测量  43-47
  6.1 引言  43
  6.2 仪器装置  43-44
  6.3 标准颗粒的测量  44-46
    6.3.1 样品准备  44
    6.3.2 实验结果  44-46
  6.4 小结  46-47
第七章利用荧光相关谱技术进行超灵敏的单分子探测  47-52
  7.1 引言  47
  7.2 原理  47-49
  7.3 材料和方法  49
    7.3.1 材料  49
    7.3.2 测量和数据处理  49
  7.4 结果和讨论  49-51
    7.4.1 校准488nm和633nm激发波长的激发体积  49-50
    7.4.2 核酸样品的单分子测量  50-51
  7.5 小结  51-52
第八章基于荧光互相关谱技术的非PCR扩增特定核酸的检测  52-64
  8.1 引言  52-53
  8.2 荧光相关谱理论原理  53-54
  8.3 检测原理  54-56
  8.4 材料和方法  56-57
    8.4.1 试剂  56
    8.4.2 DNA样品准备  56-57
    8.4.3 装置  57
  8.5 结果  57-61
    8.5.1 激发体积的校准  57-58
    8.5.2 基因探针的荧光自相关谱测量  58-59
    8.5.3 转基因作物的荧光互相关谱测量  59-61
  8.6 讨论  61-63
  8.7 小结  63-64
结束语  64-66
参考文献  66-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间发表的论文与申请的专利  78-80

相关谱技术在生物大分子检测上的应用

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