在大規(guī)模生物質(zhì)的生化轉(zhuǎn)化過程中,主要挑戰(zhàn)包括:纖維素酶的昂貴價(jià)格以及植物細(xì)胞壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)中多糖成分的酶解效率。這些挑戰(zhàn)使越來越多的人對(duì)酶解的主導(dǎo)模式研究產(chǎn)生了濃烈興趣。在單分子層面上研究生物能源的轉(zhuǎn)化機(jī)理尤其重要。修飾分子的原子力顯微鏡（AFM）探針與樣品特定成分之間的相互作用會(huì)引起探針在輕敲掃描過程中的共振振幅減小,信號(hào)處理之后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的識(shí)別圖像。結(jié)合AFM高分辨形貌圖像和特異性識(shí)別圖像對(duì)生物分子進(jìn)行分析的技術(shù)被命名為PicoTREC技術(shù)。PicoTREC是一種很重要的新型生物化學(xué)探測(cè)技術(shù),該技術(shù)可以將AFM探針上配體相互作用的特定分子從復(fù)雜的樣品結(jié)構(gòu)中區(qū)別出來,同時(shí)可以對(duì)分子的特定動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。在本論文中,結(jié)合一系列隨時(shí)間變化的AFM形貌、振幅和識(shí)別圖像,在單分子層面上實(shí)時(shí)觀察生物質(zhì)樣本的原位酶解過程。另外,利用該識(shí)別技術(shù)觀察原生質(zhì)體細(xì)胞膜表面的類細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的再生過程,特異性識(shí)別不同成分多糖和糖蛋白的生成狀況,為進(jìn)一步了解植物細(xì)胞壁的成分和結(jié)構(gòu)奠定了良好實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本論文研究成果如下:1)研究了糖結(jié)合模塊分子（CBM 3a）在晶體纖維素表面的單分子動(dòng)力學(xué)過程,并利用AFM單分... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

1.2.1.1 纖維素纖維素是植物細(xì)胞壁成分中含量最充足的多糖，約占生物質(zhì)干重的 15~50 %。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，雖然分子組份簡(jiǎn)單，但是由于相互間復(fù)雜的氫鍵作用網(wǎng)絡(luò)，使晶體纖維素的硬度提高[20]。目前大部分對(duì)纖維素的研究是基于基因、蛋白質(zhì)、表達(dá)因子以及在植物體內(nèi)植物細(xì)胞壁生物合成過程[21]。纖維素微纖維直徑 2～4 nm，長(zhǎng)度有數(shù)微米。微纖維與周圍的葡甘露聚糖聚集成數(shù)十納米尺寸的纖維束�；趯�(duì)纖維素合成和觀察，人們發(fā)現(xiàn)植物的纖維素微纖維由菱形的 36 鏈微纖維和六角形的 36 鏈微纖維組成，基原纖維（CEF）的尺寸是 3.2×5.3 nm（如圖 1.2）。粗原纖維是由不同數(shù)量的基原纖維通過親水面作用在一起的帶狀束結(jié)構(gòu)，其大小取決于 CEF 數(shù)量。當(dāng)植物細(xì)胞變大或者伸展的時(shí)候，大的粗原纖維會(huì)撕裂成更小尺寸的粗原纖維或者單個(gè)的 CEF，同時(shí)還會(huì)包裹半纖維素形成不同尺寸大小的微纖維。粗原纖維可以被劈開，組成的 CEF 可以在水平方向旋轉(zhuǎn)到垂直方向，所以單個(gè)的 CEF 的疏水面可以垂直于細(xì)胞壁的表面。只含有單個(gè) CE的微纖維呈平行排列，同時(shí) CEF 的疏水面垂直于細(xì)胞壁表面。干凈、獨(dú)立的 CEF 和小尺寸的粗原纖維主要分布在 pSW 和 PW 的表面。CEF 偶爾會(huì)與長(zhǎng)軸相交 90 度。

圖 1. 3AFM 結(jié)構(gòu)示意圖M 檢測(cè)力是原子間的范德華力，通過測(cè)量探針微懸臂與樣品表面原子間的范德確定樣品表面形貌。AFM 的掃描探針由微懸臂及在微懸臂末端的針尖組成。0～500 μm 長(zhǎng)和 500 nm～5 μm 厚的硅或氮化硅制成，針尖腐蝕或生長(zhǎng)在三角端，用來檢測(cè)樣品－針尖間的相互作用力，針尖直徑一般小于 10 nm。探針加工技術(shù)制作而成，通常為氧化硅或氮化硅。氮硅化合物的探針比較短、薄且力學(xué)常數(shù)小，探針一般有四個(gè)不同幾何形狀的懸臂，每個(gè)懸臂的彈性系數(shù)通過硅蝕刻技術(shù)制造而成的氧化硅探針重量十分輕，共振頻率高達(dá) 100 kHz共振頻率，對(duì)共振不敏感，因此在掃描過程中更穩(wěn)定。探針有許多不同的規(guī)格度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀，不同規(guī)格的選擇需綜合考慮樣品的特性以及選用來確定[77, 78]。在探針橫向測(cè)量一個(gè)分子的過程中，因?yàn)樘结樇舛吮旧淼膶挾扔谡鎸?shí)值的現(xiàn)象，人們稱之為“加寬效應(yīng)”，為了克服這種掃描誤差，需要使針。目前，越來越被廣泛研究的是碳納米管探針，這種探針擁有亞納米級(jí)的高的縱橫比[79]。在力檢測(cè)部分中，針尖與樣品之間產(chǎn)生相互作用之后，微懸

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于XRD和FTIR的香樟木質(zhì)部提取物處理材褐腐的光譜學(xué)分析[J]. 李權(quán),王曉嫻,林金國(guó).  光譜學(xué)與光譜分析. 2014(03)



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