एकल-अणु बल स्पेक्ट्रोस्कोपी
अणुओं को खोलने या उनके बंधनों को तोड़ने के लिए उन पर बल लगाना, और परिणामी बल हस्ताक्षरों को पढ़कर यह जानना कि बल आणविक स्थिरता और गतिजता को कैसे बदलता है।
Definition
एकल-अणु बल स्पेक्ट्रोस्कोपी लगाए गए बल के प्रति व्यक्तिगत अणुओं की यांत्रिक प्रतिक्रिया का मापन है, जिसका उपयोग खुलने, बंधन टूटने और बल-निर्भर गतिजता को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।
Scope
यह विषय बल स्पेक्ट्रोस्कोपी को शामिल करता है: एक एकल अणु पर एक रैंप या स्थिर बल लगाना—अक्सर परमाणु बल माइक्रोस्कोपी या ऑप्टिकल ट्वीज़र्स के साथ—और खुलने और टूटने की घटनाओं की व्याख्या करना। यह पॉलिमर की कृमि-जैसी-श्रृंखला लोच, मॉड्यूलर प्रोटीन के खुलने के दांतेदार हस्ताक्षर, और यह सिद्धांत प्रस्तुत करता है कि लगाया गया बल बंधन टूटने को कैसे तेज करता है। उपकरण स्वयं पड़ोसी ट्वीज़र्स विषय में शामिल हैं।
Core questions
- बढ़ते बल लगाने पर एक एकल अणु कैसे प्रतिक्रिया करता है?
- खुलने और टूटने के बल हस्ताक्षर संरचना के बारे में क्या बताते हैं?
- लगाया गया बल खुलने या अलग होने की दर को कैसे बदलता है?
- टूटना बल इस बात पर क्यों निर्भर करते हैं कि बल कितनी जल्दी बढ़ाया जाता है?
Key theories
- बल-त्वरित बंधन टूटना
- बेल का मॉडल लगाए गए बल को पृथक्करण के लिए ऊर्जा बाधा को कम करने के रूप में मानता है, इसलिए ऑफ-रेट बल के साथ तेजी से बढ़ता है, जिससे टूटना बल लोडिंग दर पर निर्भर करता है।
- पॉलीमर लोच और खुलने के हस्ताक्षर
- एक श्रृंखला को खींचना एक एंट्रोपिक कृमि-जैसी-श्रृंखला प्रतिक्रिया का अनुसरण करता है जब तक कि एक मुड़ा हुआ मॉड्यूल रास्ता नहीं देता, जिससे बढ़ते तनाव और अचानक रिलीज का एक विशिष्ट दांतेदार पैटर्न उत्पन्न होता है जो अणु की यांत्रिक वास्तुकला को दर्शाता है।
Mechanisms
जब एक बंधे हुए अणु को खींचा जाता है, तो उसका विस्तार पहले एंट्रोपिक पॉलीमर लोच का अनुसरण करता है, जिसे कृमि-जैसी-श्रृंखला मॉडल द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है, क्योंकि थर्मल उतार-चढ़ाव सीधे हो जाते हैं। जैसे-जैसे तनाव बढ़ता है, मुड़े हुए डोमेन या बंधे हुए कॉम्प्लेक्स एक ऐसे बल तक पहुँचते हैं जहाँ खुलने या टूटने के लिए ऊर्जा बाधा पर्याप्त रूप से कम हो जाती है कि वे रास्ता दे देते हैं, लंबाई छोड़ते हैं और अगले तत्व के लोड होने से पहले तनाव कम कर देते हैं। क्योंकि थर्मल शोर वास्तविक पलायन को चलाता है, जिस बल पर एक घटना होती है वह स्टोकेस्टिक होता है और लोडिंग की दर के साथ बढ़ता है, एक निर्भरता जिसका उपयोग अंतर्निहित ऊर्जा परिदृश्य को मैप करने के लिए किया जाता है।
Clinical relevance
प्रोटीन और बंधनों की यांत्रिक स्थिरता भार के तहत ऊतकों, कोशिका आसंजन और शारीरिक रूप से बल वहन करने वाले प्रोटीन के लिए मायने रखती है, इसलिए यहां की विधियां नैदानिक सलाह के बजाय उस जीव विज्ञान के लिए शैक्षिक पृष्ठभूमि हैं।
History
बल-निर्भर बंधन जीवनकाल के बेल के 1978 के मॉडल ने सिद्धांत प्रदान किया, और 1990 के दशक में टाइटिन जैसे मॉड्यूलर प्रोटीन के परमाणु-बल-माइक्रोस्कोप खींचने से विशिष्ट खुलने वाला दांतेदार पैटर्न उत्पन्न हुआ, जिसने बल स्पेक्ट्रोस्कोपी को एक समय में एक अणु की यांत्रिक स्थिरता की जांच करने के तरीके के रूप में स्थापित किया।
Key figures
- George Bell
- Hermann Gaub
- Julio Fernandez
- Evan Evans
Related topics
Seminal works
- bell1978
- nelson2014
Frequently asked questions
- टूटना बल खींचने की गति पर क्यों निर्भर करता है?
- क्योंकि थर्मल उतार-चढ़ाव अंततः बंधन को तोड़ते हैं, तेजी से लोडिंग कम बल पर ऐसा करने के लिए उतार-चढ़ाव के लिए कम समय देती है, इसलिए जब अधिक तेज़ी से खींचा जाता है तो बंधन उच्च बल पर टूटने की प्रवृत्ति रखता है।
- खुलने वाला दांतेदार पैटर्न क्या है?
- जब मुड़े हुए डोमेन की एक श्रृंखला को खींचा जाता है, तो प्रत्येक डोमेन उच्च बल पर खुलता है और अचानक लंबाई जोड़ता है, जिससे तनाव कम हो जाता है; कई डोमेन पर दोहराए जाने पर यह एक दांतेदार आकार का बल वक्र उत्पन्न करता है।