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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 張慶瑞 | |
dc.contributor.author | Hao-Chung Ting | en |
dc.contributor.author | 丁浩中 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-14T17:24:12Z | - |
dc.date.available | 2010-07-30 | |
dc.date.copyright | 2008-07-30 | |
dc.date.issued | 2008 | |
dc.date.submitted | 2008-07-24 | |
dc.identifier.citation | 1 Binnig, G., Rohrer, H., Gerber, C., and Weibel, E., Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy. Phys Rev Lett 49 (1), 57 (1982).
2 Binnig, G., Quate, C. F., and Gerber, C., Atomic Force Microscope. Phys Rev Lett 56 (9), 930 (1986). 3 Martin, Y. and Wickramasinghe, H. K., Magnetic Imaging by Force Microscopy with 1000-a Resolution. Appl Phys Lett 50 (20), 1455 (1987). 4 Heckl, W. M. et al., Characterization of a Covalently Bound Phospholipid on a Graphite Substrate by X-Ray Photoelectron-Spectroscopy and Scanning Tunneling Microscopy. Langmuir 5 (6), 1433 (1989). 5 Lyubchenko, Y. L., Lindsay, S. M., Derose, J. A., and Thundat, T., A Technique for Stable Adhesion of DNA to a Modified Graphite Surface for Imaging by Scanning Tunneling Microscopy. J Vac Sci Technol B 9 (2), 1288 (1991). 6 Israelachvili, J. , INTERMOLECULAR AND SURFACE FORCES, second edition ed. (London, 1992). 7 Muller, D. J., Amrein, M., and Engel, A., Adsorption of biological molecules to a solid support for scanning probe microscopy. J Struct Biol 119 (2), 172 (1997). 8 Lennard-Jones, J. E., Cohesion. P Phys Soc 43, 461 (1931). 9 Eigler, D. M. and Schweizer, E. K., Positioning Single Atoms with a Scanning Tunneling Microscope. Nature 344 (6266), 524 (1990). 10 Bonnell, D. , SCANNING PROBE MICROSCOPY AND SPECTROSCOPY -THEORY, TECHNIQUES, AND APPLICATION, second Edition ed. (New York, 2001). 11 Tian, Z. W. et al., A New Electrochemical Scanning Tunneling Microscope. Ultramicroscopy 42, 460 (1992). 12 Nelson, D., PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY, fourth edition ed. (2004). 13 Heymann, J. B. et al., Charting the surfaces of the purple membrane. J Struct Biol 128 (3), 243 (1999). 14 Muller, D. J. et al., Surface structures of native bacteriorhodopsin depend on the molecular packing arrangement in the membrane. J Mol Biol 285 (5), 1903 (1999). 15 Lilley, D. M. J., Understanding DNA - the Molecule and How It Works - Calladine,Cr, Drew,Hr. Nature 367 (6461), 330 (1994). 16 Muller, D. J. and Engel, A., Atomic force microscopy and spectroscopy of native membrane proteins. Nature Protocols 2 (9), 2191 (2007). 17 Oesterhelt, F. et al., Unfolding pathways of individual bacteriorhodopsins. Science 288 (5463), 143 (2000). 18 Rief, M. et al., Reversible unfolding of individual titin immunoglobulin domains by AFM. Science 276 (5315), 1109 (1997); Fisher, T. E. et al., The study of protein mechanics with the atomic force microscope. Trends Biochem Sci 24 (10), 379 (1999). | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/41212 | - |
dc.description.abstract | 本論文以掃描探針顯微鏡觀察去氧核醣核酸(λ-DNA)和菌視紫紅質(bacteriorhodopsin)在緩衝溶液中的分子影像,並以掃描探針為工具,拉伸單一菌視紫紅質分子及操控單一λ-DNA移至指定位置。掃描式探針顯微鏡雖然具有能在溶液中取得次奈米級的解析度,也能在水溶液中操控樣品的兩項優勢,然而為了降低探針來回掃描對所生物分子成像的干擾,所研究和操控的生物分子必須穩固地固著在平坦的基底上,但卻又希望固著吸力不能改變分子的化學特性,或妨害分子在溶液中的行為。因此本研究以物理性吸附固定生物分子:(1)利用調製緩衝液,以精確控制菌視紫質在雲母表面的靜電排斥力小於凡德瓦力,並以原子力顯微鏡(Atomic Force microscopy)的接觸模式(contact mode)來研究菌視紫紅質分子,並以探針懸臂拉伸菌視紫質,研究單一分子內胺基酸的展開與摺疊過程,探討分子與基底間固著吸附力。(2)利用控制試片電位,操控基底電雙層極性與電荷密度以吸附或去吸附λ-DNA。 | zh_TW |
dc.description.abstract | We used Scanning Probe Microscopy(SPM) to observe λ-DNA and bacteriorhodopsin (BR) molecule images in the buffer solution, stretch individual BR molecules, and facilitate the movement of λ-DNA to specified positions. SPM is often used to produce images with a subnanometer resolution through a physical scan of a specimen, but it can also be used to manipulate biomolecules within a solution. However, during an SPM scan, the interaction between the probe and the surface may disturb the forces holding the biomolecules. Therefore, the biomolecules must be immobilized on the flat substrate before the scan may proceed. In addition, there is a possibility that the immobilization force will modify the chemical properties of the biomolecules or alter the behavior of the molecule in the solution, which can be prevented through the use of physisorption. In this thesis (1)We adjusted the ion strength and the pH of the buffer solution in order to accurately balance the electrostatic force between the molecules and mica. We used AFM contact mode to image the BR molecules, stretched the BR with a probe to investigate the process of folding and unfolding of amino acids, and discussed the immobilization force between the molecules and mica. (2)We controlled the sample potential in order to manipulate the electric double layer and charge density of the substrate, and then adsorbed or removed λ-DNA. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-14T17:24:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-97-R93222028-1.pdf: 3633776 bytes, checksum: ead63b6d36a19faf8dd69eb7dad571eb (MD5) Previous issue date: 2008 | en |
dc.description.tableofcontents | 第一章、簡介1
1.1、生物顯微術之重要性1 1.2、掃描式探針顯微術的發展史3 第二章、原理介紹6 2.1、生物分子吸附原理6 2.1.1、化學吸附6 2.1.2、物理吸附8 2.2、原子力顯微術原理14 2.2.1、原理14 2.2.2、儀器架構15 2.2.3、力--距離曲線的量測17 2.3、電化學掃描式穿隧顯微術原理18 2.3.1、電子穿隧原理18 2.3.2、電化學掃瞄式穿遂顯微術系統22 2.4、菌視紫紅質之特性24 2.5、DNA之特性28 第三章、實驗步驟30 3.1、原子力顯微術30 3.1.1、緩衝溶液和細菌視紫質溶液的製備30 3.1.2、實驗儀器配置與實驗用具31 3.1.3、菌視紫紅質實驗流程32 3.2 、電化學掃描式穿遂顯微術36 3.2.1、探針的製備36 3.2.2、電化學實驗流程37 第四章、結果討論41 4.1、細菌視紫質之表面形貌分析41 4.2、細菌視紫質之單分子力譜曲線分析46 4.3、DNA之吸附與去吸附分析55 第五章、結論與未來展望61 參考文獻62 圖目錄 圖2-1,Lindsay等人將DNA固定在石墨表面上之化學吸附方法。7 圖2-2,固體及液體介面之離子交互影響。10 圖2-3紅雲母之結構圖。12 圖2-4為利用數值解來計算出菌視紫紅質和雲母表面的作用力。13 圖2-5表示pH值對菌視紫紅質吸附在雲母上之影響。14 圖2-6為AFM操作模式之作用力區之定性圖示。15 圖2-7雷射光照射到探針再反射到PSPD之示意圖。16 圖2-8力與距離曲線之示意圖。17 圖2-9電子在兩個物品中一維的穿隧示意圖。19 圖2-10定高度掃瞄法示意圖。21 圖2-11定電流掃瞄法示意圖。22 圖2-12為EC-STM的概要式結構示意圖。23 圖2-13為菌視紫紅直結構圖。27 圖2-14,(a)概要的顯示螺旋尺寸。(b)棒狀顯示出骨架和鹼基的堆疊。(c)空間填滿的模型。28 圖2-15為DNA之反對稱排列以及四條鹼基關係圖。29 圖3-1為探針與紫膜在水溶液中的濃度與長程與短程作用力關係圖。30 圖3-2,商用型SPM儀器的簡易系統配置圖。31 圖3-3為探針在NaOH溶液中進行氧化還原反應過程之裝置配置圖。37 圖4-1表示在10mM的Tris-HCl(pH值大約為8)以及150mM的KCl混和溶液中,菌視紫紅質吸附於雲母表面之量測結果。42 圖4-2,(a)、(b)為菌視紫紅質在細胞質中的結構。43 圖4-3表示在相同溶液濃度以及pH值的條件下,用較小的作用力和較大的作用力取得之菌視紫紅質表面形貌。44 圖4-4為muller在水溶液中取得之菌視紫紅質表面形貌。45 圖4-5為菌視紫紅質是一條由248個胺基酸所構成的蛋白質之構造圖。46 圖4-6,(a)為四個峰值的單分子力譜曲線。(b)為利用模型來解釋單分子力譜曲線中產生峰值的位置。47 圖4-7,(a)為三個峰值的單分子力譜曲線。(b)為利用模型來解釋單分子力譜曲線中產生峰值的位置。49 圖4-8,(a)為單分子力譜曲線中,所有峰值力量大小的機率分布。(b)、(c)、(d)、(e)分為每張單分子力譜曲線中的第一個、第二個、第三個、第四個峰值大小的機率分布。50 圖4-9代表全部的單分子力譜曲線中,每個峰值裡超過300pN的峰值與全部的峰值中超過300pN的百分比。52 圖4-10,(a)為一張單分子力譜曲線。(b)為探針離開菌視紫紅質表面時受到的分子吸附之示意圖。(c)為探針脫離表面後,需要往上再拉一段距離才會重新拉到菌視紫紅質α螺旋結構之示意圖。53 圖4-11表示每張單分子力譜中,拉出的峰值數與第一個峰值出現300pN以上的機率關係圖。54 圖4-12為λDNA在石墨上利用電化學的方法吸附以及去吸附DNA之後EC-STM影像。58 圖4-13λDNA在金表面利用電化學的方法吸附以及去吸附DNA之後的EC-STM影像。59 表目錄 表3-1為實驗中需要準備的一些工具與材料。32 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 以掃描式探針顯微術在水溶液中展開單一菌視紫紅質及操控去氧核醣核酸分子 | zh_TW |
dc.title | Unfolding a single bacteriorhodopsin and manipulating DNA biomolecule with scanning probe microscopy in buffer solutions | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 96-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 黃英碩,郭鴻曦,傅昭銘 | |
dc.subject.keyword | 菌視紫紅質,去氧核醣核酸,原子力顯微術,電化學掃瞄式穿隧顯微術,操控, | zh_TW |
dc.subject.keyword | bacteriorhodopsin,DNA,AFM,EC-STM,manipulate, | en |
dc.relation.page | 63 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2008-07-26 | |
dc.contributor.author-college | 理學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 物理研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 物理學系 |
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