物理所利用超高精度单分子荧光研究分子马达步进机理
从测量角度看,实验科学的发展就是一个不断提高测量精度的过程。精度提高一步,科学就前进一步。这一点在分子生物物理中也不例外。有一类生物分子,一般称为分子马达,利用ATP水解产生的能量做轨道运动,完成其重要功能。以DNA解旋酶为例,一般的理解是:解旋酶消耗一个ATP,打开一对碱基,并沿着DNA向前移动一步。要定量刻画解旋酶的分子机理,测量精度至少要达到0.3nm,这是DNA双螺旋中碱基对之间的最小距离。单分子荧光共振能量转移(FRET)是研究解旋酶分子机理的重要工具,它应用偶极子之间相互作用对距离敏感的原理,测量分子马达的运动。理论上,FRET可测量0.1nm的距离变化。然而,当将FRET应用于DNA双链的解旋研究时,很少能在室温下的水溶液中逼近这一极限,以至于很难区分本来应该有很大差别的解旋酶(图1a)。 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)软物质与生物物理实验室李明研究组致力于发展单分子技术研究生物大分子的......阅读全文
基于量子点的单分子荧光示踪技术揭示分子马达的行走...
基于量子点的单分子荧光示踪技术揭示分子马达的行走机制在生物体内,分子马达参与肌肉收缩、胞质运输、DNA转录以及有丝分裂等一系列重要的生命活动。在执行上述功能过程中,分子马达需要借助ATP水解释放的能量,完成在细胞骨架上的特定运行轨迹。因此,关于分子马达沿着细胞骨架的行走机制的研究,对于深刻认识分子马
物理所利用超高精度单分子荧光研究分子马达步进机理
从测量角度看,实验科学的发展就是一个不断提高测量精度的过程。精度提高一步,科学就前进一步。这一点在分子生物物理中也不例外。有一类生物分子,一般称为分子马达,利用ATP水解产生的能量做轨道运动,完成其重要功能。以DNA解旋酶为例,一般的理解是:解旋酶消耗一个ATP,打开一对碱基,并沿着DNA向前移
单分子荧光检测
单分子检测被称为分析化学的极限,近年来取得了重要进展。其中,单分子荧光分析是实现单分子检测最灵敏的光分析技术。单分子荧光检测的关键在于确保被照射的体积中只有一个分子与激光发生作用以及消除杂质荧光的背景干扰。通常采用高效滤光片,利用共焦、近场合消失波激发,可以达到此目的。单分子荧光检测可提供单分子水平
单分子荧光染料——ATTO荧光染料
单分子荧光检测技术是近十年来迅速发展起来的一种超灵敏的检测技术,其检测尺度可以精确到纳米量级,是单分子检测的首选方法。该检测技术利用荧光标记来显示和追踪单个分子的构象变化、动力学、单分子之间的相互作用以及进行单分子操纵。而荧光染料作为重要的标记物在单分子检测中起到了举足轻重的作用。荧光染料,指吸收某
单分子荧光染料——ATTO荧光染料
单分子荧光检测技术是近十年来迅速发展起来的一种超灵敏的检测技术,其检测尺度可以精确到纳米量级,是单分子检测的首选方法。该检测技术利用荧光标记来显示和追踪单个分子的构象变化、动力学、单分子之间的相互作用以及进行单分子操纵。而荧光染料作为重要的标记物在单分子检测中起到了举足轻重的作用。荧光染料,指吸收某
世界首个单分子电动马达在美问世
据美国物理学家组织网9月5日(北京时间)报道,美国塔夫斯大学文理学院化学家用单个丁基甲基硫醚分子,制造出世界上第一个电动分子马达,其旋转方向和速率都能实时监控,有望为医疗、工程等领域的微型器械提供动力。研究论文发表在9月4日的《自然·纳米技术》上。 该电动分子马达仅1纳米宽,打破了现有最小
中科院上海应物所酶分子马达单分子研究获进展
中科院上海应用物理研究所研究人员实现了对界面酶分子的单分子实时荧光成像,并且发现酶分子的趋向运动是平动与转动的竞争平衡结果。相关成果日前发表于《美国化学会志》。 液体中的分子通常作无规则的布朗运动。而对于有催化活性的酶分子而言,它们可利用酶促反应过程中释放的能量驱动其自身运动。但酶分子是否存在
单分子荧光检测的介绍
单分子检测是近十年来迅速发展起来的一种超灵敏的检测技术,为分析化学工作者打开了一扇新的大门。单分子检测(SMD)及其分析是一个考察细胞系统内动力学变化以及物质相互作用的精妙方法。现在,人们不仅可以在溶液中对单个分子进行检测和成像,而且可以通过对单分子的光谱性质进行测量,从而对化学反应的途径进行实时监
上海应物所在单分子酶促反应分子马达研究中获进展
近日,中国科学院上海应用物理研究所研究人员实现了对界面酶分子的单分子实时荧光成像。上海应物所在单分子酶促反应分子马达研究中获进展 通过对运动轨迹的分析发现酶分子的趋向运动(Chemotaxis)是平动与转动的竞争平衡结果,相关工作发表在Journal of the American Chemi
上海应物所在单分子酶促反应分子马达研究中获进展
近日,中国科学院上海应用物理研究所研究人员实现了对界面酶分子的单分子实时荧光成像,通过对运动轨迹的分析发现酶分子的趋向运动(Chemotaxis)是平动与转动的竞争平衡结果,相关工作发表在Journal of the American Chemical Society上。 液体中的分子通常
《细胞》:分子马达铸造记忆
科学家找到了将经历与认知联系起来的分子机制 大脑如何形成一次记忆?通常,我们的经历和相互作用会以某种方式在大脑中留下烙印,然而神经细胞究竟是如何改变它们的连接从而形成记忆,却一直是个未解之谜。如今,科学家表示,他们找到了将经历与认知联系起来的分子机制,而这一切似乎全部要归功于一台微小的分子发动机。
基于量子点的单分子荧光示踪技术揭示肌球蛋白马达的...
基于量子点的单分子荧光示踪技术揭示肌球蛋白马达的步进模式一个真核细胞中有近百个不同的分子马达,各自有不同的作用机制,分别与其承担的独特生理功能相适应。其中肌球蛋白是一个广泛存在的马达蛋白,在细胞内吞、蛋白分泌、囊泡运输、维持高尔基体形态等方面具有重要作用。日本大阪大学的Toshio Yanagi
参与细胞移动分子马达介绍
分子马达(Motorprotein)是一类蛋白质,它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变, ATP水解的能量转化为机械能 ,引起马达形变,或者是它和与其结合的分子产生移动。就是说,分子马达本质上是一类ATP酶。例如肌肉中的肌球蛋白(Myosin)会拉动粗肌丝向中板移动,引起肌肉收缩。而另外
单分子荧光成像概述:TIRF和FRET
经典的生物研究技术侧重于分子和细胞集群的研究——即研究含有大量相同形态或功能的分子或细胞的活动。但是,这种方法会忽略集群中的单个分子或子群的特异性。事实上在细胞周期的不同阶段或在不同的环境中,单个分子或细胞的活动很可能与集群表现出的整体活动不同。要对单个分子或亚群的活动进行观察,必须严格控制实验条件
能做工的DNA-分子马达面世
一项7月20日发表于《自然》的研究中,物理学家用DNA链构建了一个分子级马达,并可通过“拧紧”DNA“弹簧”来储存能量。该技术为旨在寻找合成化学和药物递送等领域应用的“DNA折纸术”提供了新技巧。研究团队成员之一、德国慕尼黑工业大学的生物物理学家Hendrik Dietz指出,这不是第一个以DNA为
美华裔学者发现新“分子马达”
4月15日,美国肯塔基大学药学院教授郭培宣(Peixuan Guo)研究组公布了他们在“分子马达”领域的新成果。 分子马达是DNA、RNA分子在细胞内进行物理运动的重要机制。更重要的是,生物学家认为,这一理论指出了纳米药物的发展潜力。迄今为止,科学家已经发现了分子马达运动的两种形式,即“线
荧光光谱仪单分子荧光检测方法分析
单分子荧光检测。单分子荧光分析是实现单分子检测最灵敏的光分析技术。单分子荧光检测的关键在于确保被照射的体积中只有一个分子与激光发生作用以及消除杂质荧光的背景干扰。单分子荧光检测可提供单分子水平上生物分子反应的动力学信息,分子构象以及构象随时间的变化,因此尤其在生命科学领域中具有广阔的应用前景,为
分子荧光和分子磷光
分子和原子一样,也有它的特征分子能级,分子内部的运动可分为价电子运动、分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动。因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级。 分子从外界吸收能量后,就能引起分子能级的跃迁,即从基态跃迁到激发态,分子吸收能量同样具有量子化的特征,即分子只能吸收等于二个能级
单分子荧光分析技术揭示解旋酶作用机制
单分子荧光分析技术揭示解旋酶作用机制:类似解旋酶的蛋白与核酸相互位置的转变具有重要的细胞生物学意义,但是至今科学家们还并不清楚这个过程如何解开DNA结合蛋白,而且这一过程的基本特征迄今为止仍然倍受争议。 DNA修复指双链DNA上的损伤得到修复的现象,这个过程可能使DNA结构恢复原样,重新能执行它原来
单分子荧光分析技术揭示解旋酶作用机制
类似解旋酶的蛋白与核酸相互位置的转变具有重要的细胞生物学意义,但是至今科学家们还并不清楚这个过程如何解开DNA结合蛋白,而且这一过程的基本特征迄今为止仍然倍受争议。 DNA修复指双链DNA上的损伤得到修复的现象,这个过程可能使DNA结构恢复原样,重新能执行它原来的功能,DNA修复是探索生命的一个
单分子荧光分析技术揭示解旋酶作用机制
类似解旋酶的蛋白与核酸相互位置的转变具有重要的细胞生物学意义,但是至今科学家们还并不清楚这个过程如何解开DNA结合蛋白,而且这一过程的基本特征迄今为止仍然倍受争议。 DNA修复指双链DNA上的损伤得到修复的现象,这个过程可能使DNA结构恢复原样,重新能执行它原来的功能,DNA修复是探索生命的一个
单分子荧光分析技术揭示解旋酶作用机制
类似解旋酶的蛋白与核酸相互位置的转变具有重要的细胞生物学意义,但是至今科学家们还并不清楚这个过程如何解开DNA结合蛋白,而且这一过程的基本特征迄今为止仍然倍受争议。 DNA修复指双链DNA上的损伤得到修复的现象,这个过程可能使DNA结构恢复原样,重新能执行它原来的功能,DNA修复是探索生命的一个重要
Cell子刊:分子马达遭遇的“劫匪”
美国西北大学医学院的科学家们发现,疱疹病毒能够“劫持”人体细胞中的分子马达,从而快速入侵神经系统。文章发表在Cell旗下的Cell Host & Microbe杂志上。 该研究团队在免疫和微生物学副教授Gregory Smith的领导下,发现疱疹病毒通过病毒蛋白VP1/2与动力蛋白
单分子阀门-实现纳米通道中的单分子流动
科学界设想利用微小的分子作为构建物体的基础元素,类似于我们用机械部件组装东西的方式。然而,挑战在于分子非常小,大约是一个垒球大小的一亿分之一,而且它们在液体中会随机移动,使得控制和操纵它们成为一种单一的形式很困难。为了克服这一障碍,能够通过非常狭窄的通道(尺寸类似于百万分之一根吸管)输送分子的"纳米
分子荧光寿命
荧光寿命(lifetime):去掉激发光后,分子的荧光强度降到激发时最大荧光强度的1/e(备注:e为自然对数的底数,其值约为2.718)所需要的时间,称为荧光寿命.荧光分子处于S1激发态的平均寿命,可用下式表示:τ f = 1 /(kf + ΣK)(典型的荧光寿命在10-8~10-10s) kf表
人造分子马达——“DNA折纸”的标志牌
物理学家已经完全用DNA链建造了一个分子尺度的马达,并通过缠绕DNA“弹簧”来存储能量。德国慕尼黑工业大学的生物物理学家Hendrik Dietz说,这不是第一个DNA纳米马达,但它“肯定是第一个真正执行可测量机械工作的”,他的团队在7月20日的《Nature》杂志上报告了这一结果。这项技术增加了越
单原子分子包括哪些
单原子分子通常情况下只有稀有气体单质(目前只有氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn),不考虑没有得到聚集形态的118号元素(Uuo),固态非金属及一般金属都不属于单原子分子,但一些金属蒸汽由于原子基本独立存在,可认为是单原子分子,金属是直接由原子构成的,由原子键相
分子荧光跃迁类型
分子荧光 跃迁类型
分子荧光镜像规则
基态上的各振动能级分布与第一激发态上的各振动能级分布类似;基态上的零振动能级与第一激发态的二振动能级之间的跃迁几率最大,相反跃迁也然。