Biofisica cellulare della Unico Molecola

la biofisica della Unico molecola è un settore scientifico permesso a tramite gli sviluppi tecnologici in biochimica.

Credito: sciencepics/Shutterstock.com

Molte delle domande più fondamentali circa la natura di vita sono illuminate al disgaggio di singola molecola biologica. Gli studi sulla biofisica della unico molecola si combinano in vivo (in celle in tensione) ed indagini in vitro.

Che cosa è differente circa la biofisica della unico molecola?

Contrariamente agli studi biofisici in serie, gli esperimenti al singolo disgaggio della molecola richiedono le misure dei segnali estremamente deboli negli ambienti rumorosi.

gli studi della Unico molecola offrono l'opportunità di catturare l'eterogeneità molecolare, piuttosto che una media di milioni di molecole. Le singole molecole esistono solitamente negli stati multipli e l'analisi media alla rinfusa non può sondare gli stati multipli di un sistema molecolare eterogeneo.

Metodi per biofisica della unico molecola

La maggior parte delle tecnologie analitiche nel campo della biochimica non sono abbastanza sensibili individuare le reazioni della unico molecola. Alcune tecniche iniziali per gli esperimenti della unico molecola comprendono la spettrometria di massa o l'uso della tecnica del morsetto di toppa per lo studio dei canali ionici sviluppati da Erwin Neher e da Bert Sakmann. Questo metodo è stato usato per misurare il passaggio corrente attraverso una membrana.

Altri metodi aprenti la strada impiegati per studiare le reazioni della unico molecola in un ambiente della provetta includono:

  • Microscopia di fluorescenza - usata per catturare trasferimento di energia di risonanza di Förster della unico molecola (smFRET)
  • Pinzette ottiche - utilizzate per intrappolare le particelle facendo uso di pressione di radiazione del laser
  • Microscopia atomica della forza - uso del microscopio di traforo di scansione a topografia della superficie di immagine a precisione di subnanometer.

Lo studio sulle singole interazioni della molecola in un sistema vivente presenta più di una sfida. Gli esperimenti in vitro possono essere gestiti ad un maggior grado ed avere meno contaminazione e meno disturbo nel segnale.

Il primo esperimento definitivo della unico molecola in un campione vivente è stato effettuato nel 2000. Gli scienziati hanno eseguito la rappresentazione della unico molecola su una membrana cellulare facendo uso di microscopia di fluorescenza totale del riflesso interno (TIRF).

Da allora, la rappresentazione della fluorescenza è stata utilizzata per un intervallo degli studi della unico molecola, compreso il conteggio delle molecole nei trattamenti biologici o tenere la carreggiata le componenti mobili all'interno della cella. Le singole componenti molecolari della rappresentazione piombo agli avanzamenti nella comprensione delle strutture cellulari.

le tecniche di rilevazione della Non fluorescenza sono egualmente disponibili. Le tecniche di scansione di microscopia (SPM) della sonda sono usate per gli studi che richiedono il dettaglio topografico da una superficie. Un'altra tecnica non fluorescente è scattering di Raman migliorato superficie (SERS). Questo metodo misura le piccole differenze di frequenza in fotoni sparsi da una superficie.

Applicazioni di biofisica della unico molecola

la biofisica della Unico molecola è un'evoluzione di scienza biofisica in serie. Le applicazioni potenziali comprendono il bionanotechnology, la biologia di sistemi e la biomedicina della unico molecola.

Macchinario molecolare studiante

In un esperimento di bionanotechnology della unico molecola, una molecola di actomiosina è stata usata per rivelare i meccanismi dei commputer molecolari. L'actomiosina è il motore molecolare del muscolo. L'idrolisi dell'adenosintrifosfato (ATP) fornisce l'energia per il movimento dei filamenti dell'actina. Una testa della miosina sulla molecola è creduta di idrolizzare il trifosfato di adenosina.

Una sonda di scansione è stata usata per manipolare una singola molecola di miosina. Combinando questo metodo con TIRF, i ricercatori potevano sviluppare un'analisi per la misurazione l'atpasi determinata e delle reazioni meccaniche di singola molecola di miosina.

Una delle applicazioni più potenti della biofisica cellulare della singola molecola è ordinamento del gene della unico molecola. la Unico molecola, tempo reale che ordina (SMRT) è una tecnologia diventato dalle scienze biologiche pacifiche quelle associazioni le due tecnologie: guide d'onda di zero-modo (ZMWs) e nucleotidi phospholinked.

ZMWs illumina bene il fondo dell'con un modello del DNA complessato con la DNA polimerasi. I nucleotidi phospholinked permettono l'osservazione del complesso mentre la DNA polimerasi sintetizza un nuovo filo in tempo reale. Il metodo ha provato potente nella produzione della sequenza accurata con le lunghezze colte lunghe a singola risoluzione della molecola.

la biofisica cellulare della Unico molecola è un campo nella sua infanzia. Le nuove applicazioni delle tecnologie nella scienza fisica e biologica continuano a ampliare la conoscenza dei trattamenti cellulari al livello molecolare determinato.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Catherine Shaffer

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Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer is a freelance science and health writer from Michigan. She has written for a wide variety of trade and consumer publications on life sciences topics, particularly in the area of drug discovery and development. She holds a Ph.D. in Biological Chemistry and began her career as a laboratory researcher before transitioning to science writing. She also writes and publishes fiction, and in her free time enjoys yoga, biking, and taking care of her pets.

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