相关谱技术在生物大分子检测上的应用

作     者：李军锋 

作者单位：华南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邢达

授予年度：2005年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 

主      题：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 

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=-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。