单分子测量方法

㈠ 溶液中单分子有效电荷能测出来吗

瑞士研究人员已精确测量出了单个分子在溶液中的有效电荷！

许多生命现象与蛋白质等分子之间的相互作用有关，而电荷在其中起着至关重要的作用。然而在生物体内，蛋白质通常存在于含水环境，用传统方法很难准确测量蛋白质在溶液环境中的电荷。现在，苏黎世大学教授马德哈维·克里希南找到了解决之道。

克里希南等人利用了众所周知的布朗运动（即悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动）现象。首先，他们把要测量的分子困在一个势阱中，此时弹跳的水分子不断尝试将这一分子从势阱中击出。克里希南解释说：“这就像孩子们在坑底玩球一样。‘球’就是我们感兴趣的分子，而‘孩子们’是水分子。球要飞出坑，就必须受到很大的冲击。”

分子的有效电荷越高，势阱的深度也就越大，因此，分子从其中喷出的可能性越低，这意味着将分子从势阱中击出所需的时间与其有效电荷直接相关。

为了创造这样一个势阱，研究人员将蛋白质溶液压缩在两块玻璃之间，其中一块覆盖有微孔。溶液中的蛋白质分子用荧光剂标记，以方便用光学显微镜追踪。

克里希南说：“如果我们知道一个分子被困在势阱中的时间有多长，就知道这个阱有多深，而且由于这种深度直接取决于分子的有效电荷，因而可以非常准确地推导出这个值。”

研究人员表示，这一新发现不仅具有重要的基础研究价值，同时也有助于诊断出许多由畸形蛋白质引起的疾病，比如阿尔茨海默症和癌症等，因为在化学层面，很多疾病与蛋白质的电荷变化有关。

㈡ 单分子荧光检测的基本检测形式

单分子荧光检测形式可分为基本的三种：光子爆发检测、单分子图像记录和单分子光谱测绘。光子爆发检测最为简单，直接测定爆发的光子数。单分子成像可指示分子在图像中的位置和发光强弱，实时跟踪记录单分子。

㈢ 单分子荧光检测的单分子荧光特征

单分子荧光的典型特征是量子跳跃现象，即会形成一个发射-暗态交替的量子跃迁过程，这一重要特征导致了实验中观察到的单分子荧光光谱和荧光强度的波动现象。这种波动现象主要取决于单分子的局域环境极其猝灭途径。因而测量这种单分子的荧光量子跳跃过程、荧光寿命和荧光量子产率可以提供很多关于单个荧光分子所在的局域环境的特性和变化情况的信息。
单分子荧光的另一重要特征是其偏振特性。单个荧光分子具有其唯一的固有荧光和吸收跃迁偶极矩，分子只吸收那些偏振方向与其吸收跃迁偶极矩方向一致的光子，并发出具有一定偏振方向的荧光。在单分子检测的应用中，人们正是利用这种单个分子跃迁偶极矩的方向以及分子所处的环境的差异来研究和推测生物大分子的结构和功能的。

㈣ 单分子荧光检测的发展历史

单分子荧光检测自从1976年Hirschfeld第一次尝试用全内反射荧光法实现以来，就一直在分析化学、生命科学等领域受到极大重视，但期间发展较慢，随着荧光检测技术的发展，直到1989年Moerner等人才成功地在低温下首次观察到固体基质中的单个分子的荧光。此后单分子检测由低温条件下发展到可在室温下进行，趋于温和，并且陆续实现液流、微滴和溶液中的单分子荧光检测。1995年，Nie等用共焦荧光显微技术首次测出溶液中自由移动的单个罗丹明分子，这种实时测量使单分子荧光记录不仅反映出特定分子在探测区的停留时间，而且包含特征性间歇信息。自由布朗运动中的单分子检测的实现为以后许多实际生物体系的应用提供了可能性。
单分子光谱的获取具有特别重要的意义。Betzig等首次获得了室温条件下的单分子光谱，观察到分散在PMMA中的一种酚菁分子在不同的空间位置呈现出各异的荧光光谱。Xie等采用远场荧光技术在室温条件下测绘了一系列单个染料分子的荧光光谱，发现其荧光光谱的形状和强度随时间而波动，这种波动源自单分子荧光的典型特征——量子跳跃现象。这些固有的涨落包含着有关单分子和其周围环境之间丰富的动态信息。单分子荧光光谱的获取现已可在极短的时间内完成，这就意味着光谱测量时，分子无须空间上固定化，而可在自由溶液中进行。这种单分子光谱法可用于高通量筛查疾病标记物的单分子及监控单一分子的相互作用。

㈤ 单分子膜法测定阿伏加德罗常数

[m Vd(d-1)]/ Vm不是苯溶液的质量，是苯挥发后水面上油脂膜中油脂的质量，除以摩尔质量得到的是油脂的物质的量，就是摩尔数。摩尔数才等于分子个数除以阿伏加得罗常数。NA的定义就是每摩尔物质所含微粒个数。

质量为mg的油脂配制成体积为VmmL的苯溶液，溶液的浓度是m/Vm。在水面上滴的液体的体积是Vd(d-1)，两个相乘得到的是溶质的质量，而不是溶液的质量。

㈥ 为什么要发展单分子检测方法

有市场前景。

㈦ 现实生活中怎样测量分子的大小

物理有个实验，测油酸分子的大小，
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C17H33，另一部分是-COOH。其中-COOH对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜
其中C17H33一部分冒出水面，而-COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子层油膜，实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子的大小，直径 。

㈧ 用单分子膜法测定阿伏伽德罗常数

d*v*c得到滴入的硬脂酸苯的摩尔数，因为形成油层，所以每个油分子相切，油分子的数目为s/A,用油的数目除以油的摩尔数就得到阿福加德罗常数

㈨ 什么是生物单分子技术

单分子技术是可孤立或用于实验或分析研究某一个分子。单分子研究，对比测量一个整体或大量分子，其中个体行为无法区分收集测量对比，只有一般特征才可以衡量。虽然大多数测量技术在观察单分子还不够灵敏，单分子荧光已成为一种探测尚不能充分理解的位于大量分子层面上，如肌球蛋白在肌肉组织或肌动蛋白丝运动，还有个体位于固体环境的细节。使用原子力显微镜（AFM）可以看出隐蔽三维聚合物分子构象的细节，另一个关键的单分子技术是单分子力谱，其中单分子（或一对分子的相互作用），通常为聚合物，是机械拉伸和弹性响应的实时记录。

我很难把原理讲清，因为这个技术包含多种技术，不同原理~~
Single-molecule techniques:
Micros
Fluorescence
FIONA (fluorescent imaging with one nanometer accuracy)
Fluorescence resonance energy transfer
Force spectros
Magnetic tweezers
Optical tweezers
Raman spectros (in particular Surface Enhanced Raman Spectros)
Scanning probe micros (including Atomic Force Micros)
electron micros
Single-molecule spectros
Tethered particle motion (TPM)

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以下是其他网站的内容：
单分子技术是指在单分子水平上对生物分子的行为（包括构象变化、相互作用、相互识别等）的实时、动态检测以及在此基础上的操纵、调控等，是分子生物物理学的自然延伸和必然趋势。
生命单元的基本功能主要取决于单个大分子，单分子操纵方法在研究单个生物分子的性质上有着独特的优势。与测量分子集合体整体性质的传统方法(如光散射，光偏振，粘滞性等)相比，单分子技术具有直接，准确，实时等优点。

㈩ 如何捕获单分子

科学家很早以前就实现了用激光捕获单原子，其机制是利用激光光子反向碰撞单原子，使其渐渐“刹车”直到接近静止状态。但是这种机制无法用来捕捉分子，因为单分子吸收了反向光子后也不会“刹车”。

弗里茨－哈贝尔研究所的研究人员想到了用周期电势阱来抓住单分子。为此他们构造了一个由1240条金箔电极等间距排列而成的微芯片，并使微芯片上方形成间隔为100微米的圆柱形周期电势阱。这种电势阱可以用来捕获电偶极矩类型的分子。

研究人员把要捕捉的分子用分子束的形式打到微芯片上方。然后调节交流电频率使得电势阱以与分子束相近的速度运动。当分子与电势阱的相对速度为零时，分子就会掉到电势阱中出不来。形象地说，就好像技术高超的足球运动员通过腿部运动把迎面而来的足球稳稳地停在脚背上。然后研究人员缓慢降低电势阱的速度，在这个过程中不断收集相对速度为零的分子。到最后，电势阱连同它囚禁的分子一同“刹车”并逐渐达到静止状态。