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《第四军医大学》 2004年
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原子力显微镜在人工磷脂双分子层、膜蛋白和成纤维细胞的应用研究

潘勇  
【摘要】:原子力显微镜又称为扫描力显微镜或扫描探针显微镜。是由Binnig等在1986年发明的。 原子力显微镜在早期主要用于研究材料表面结构特性。而后在很短的时间内,其应用开始延伸到更为复杂的生物学领域。近二十年里原子力显微镜已经成为生物学和医学,尤其是细胞生物学研究强有力的研究工具和方法。 原子力显微镜具有以下几个明显的优点: 多数的生物分子和细胞能够直接采用原子力显微镜进行研究,而不需要样品的提前处理。即使需要提前处理,也较简单; 可以获得高清晰度的样品表面三维结构图像; 与其它的显微成像(例如电镜)相比较,对生物样品的原有结构破坏小; 最重要的是,原子力显微镜研究可以在各种实验环境下进行,如真空、空气或液体。在液体环境中进行研究使原子力显微镜可以在生理条件下成像生物分子和细胞,同时可实时、高清晰度地记录部分生物样品的分子结构变化的整个动力学过程。 本实验通过原子力显微镜研究人工磷脂双分子层模型,膜蛋白和活细胞,拟深入了解它在生物学领域的应用,并表明它在未来生物学领域的研究中将起到的重要作用。 第一部分 第四军医大学博士学位论文 目的:通过原子力显微镜成像,从纳米水平了解人工磷脂双分子 层模型的结构细节。方法:运用原子力显微镜观察囊泡融合法形成的 单组份和多组份人工磷脂双分子层模型。结果:原子力显微镜可以在 纳米水平观察人工磷脂双分子层模型和其流动性;同时进行磷脂双分 子层高度测量。结论:原子力显微镜是进行人工磷脂双分子层模型研 究的良好方法。为细胞膜的进一步研究打下基础。 第二部分 目的:以丙型肝炎病毒p7蛋白为模型,探讨原子力显微镜在膜蛋 白方面的研究。方法:在云母表面准备P7蛋白样品以及将p7合并到 磷脂双分子层中,进行扣击模式原子力显微镜的观察。结果:可清晰 观察P7蛋白分子离子隧道结构。P7合并到磷脂双分子层中后,始终 存在于DOPC液相中,并出现多个蛋白逐渐结合的现象。结论:原子 力显微镜能够用于膜蛋白的基本结构特征的观察,同时可了解磷脂双 分子层对膜蛋白所产生的影响,为后期细胞表面膜蛋白的原子力显微 镜研究打下基础。 第三部分 目的:通过原子力显微镜研究成纤维细胞。观察细胞结构、细胞 接触、细胞的重叠和药物对细胞骨架结构的作用。方法:对培养的成 纤维细胞进行原子力显微镜成像;成纤维细胞在药物作用下的共聚焦 显微镜研究;在药物作用下,进行时间间隔的原子力显微镜的活细胞 观察。结果:原子力显微镜可以清晰观察成纤维细胞,部分细胞呈复 层生长,其细胞突结构,如板状伪足清晰可辨。采用Alexa Fluor 488 phalloidin探针标记的细胞骨架结构可通过共聚焦激光显微镜观察。细 胞在细胞松弛素B作用后,膜下骨架结构之一的肌动蛋白纤维断裂, 同时细胞正常结构丧失。与细胞松弛素B处理后的细胞相比较, LatrunculinB对细胞骨架结构的损伤作用较轻。结论:原子力显微镜 是一种表面科学的研究工具,可以利用它研究胞膜下的细胞骨架结 构。原子力显微镜与荧光成像的联合应用,可以帮助我们更好地了解 和解释原子力显微镜的实验结果。
【学位授予单位】:第四军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q503

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