基于原子力显微镜的单分子力谱在生物研究中的应用.pdfVIP

第２９卷 第１２期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２９Ｉｓｓ．１２ ２０１２年１２月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｄｅｃ．２０１２ 基于原子力显微镜的单分子力谱在生物研究中的应用 ａ ａ ｂ 黎虹颖 　古宁宇 　唐纪琳 ａ ｂ （南昌大学化学系　南昌３３００３１；中国科学院长春应用化学研究所　长春 １３００２２） 摘　要　原子力显微镜被广泛应用于生物研究领域，基于原子力显微镜的单分子力谱可以在单分子、单细胞 水平上研究生物分子内和分子间的相互作用。本文介绍了原子力显微镜单分子力谱在生物分子间相互作用、 蛋白质去折叠、细胞表面生物分子、细胞力学性质和基于单分子力谱成像等研究中的必威体育精装版进展。 关键词　原子力显微镜，单分子力谱，蛋白质，细胞 中图分类号：Ｏ６５２．２　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１２）１２１３５６０８ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１２．２０２１０ ［１］ 由Ｂｉｎｎｉｇ、Ｑｕａｔｅ和Ｇｅｒｂｅｒ于１９８６年发明的原子力显微镜（ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＡＦＭ） 以其 较高的空间分辨率和力灵敏度，在生物、物理和化学等诸多领域中得到了广泛的应用。原子力显微镜不 受环境条件的限制，可在近生理的液体环境下对生物样品进行观测，获得高分辨的图像，并可用于表征 ［２］ 不同柔软度生物样品甚至活体细胞，因此，原子力显微镜已成为探测生物样品形貌的有力工具 。另 外，基于原子力显微镜的单分子力谱还能从单分子水平上研究分子内和分子间的相互作用，实现测量皮 牛（ｐＮ）级的作用力，如抗原和抗体间相互作用、受体和配体间相互作用和蛋白质折叠等。基于原子力 ［３４］ 显微镜的单分子力谱在生物研究中发挥着重要的作用，成为生物研究中一种不可缺少的分析方法 。 １　原子力显微镜的基本工作原理 原子力显微镜是采用一个一端固定而另一端有针尖的悬臂来探测样品的表面形貌及其表面性质。 如图１所示，针尖扫描样品时，针尖和样品间的相互作用力引起了悬臂的形变，一束激光照射到悬臂的 背面，从而反射到检测器的激光束也发生了偏转。检测器把悬臂的形变信号转换成光电信号，它的不同 象限所接收激光强度的差值同悬臂的形变量形成了一定的比例关系。通过测量检测器电压对应样品扫 描位置的变化，可以获得样品表面形貌的图像。 图１　原子力显微镜的原理图 Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓｏｆａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ２０１２０５２２收稿，２０１２０７０５修回 通讯联系人：古宁宇，教授；Ｔｅｌ／Ｆａｘ：０７９１Ｅｍａｉｌ：ｎｙｇｕ＠ｎｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；研究方向：电化学 共同通讯联系人：唐纪琳，研究员；Ｔｅｌ／Ｆａｘ：０４３１Ｅｍａｉｌ：ｊｌｔａｎｇ＠ｃｉａｃ．ｊｌ．ｃｎ，研究方向：分子识别、分子自组装 　第１２期 黎虹颖等：基于原子力显微镜的单分子力谱在生物研究中的应用 １３５７ 原子力显微镜除了对样品成像外，还可用单分 子力谱法研究生物分子间的相互作用。通过针尖与 样品接近、接触和最终分开使得它们之间产生了相 互作用力（排斥力和吸引力），原子力显微镜系统记 录了整个过程中悬臂弯曲的方向和程度，由此，根据 虎克定律可计算作用力