高压在线荧光检测研究

论文摘要

海底热液系统及其生态系统的发现是近几十年来自然科学界最重要的发现之一。对海底热液系统中的极端环境生物和生物地球化学过程的研究工作对于揭示生命起源、生命演化以及生物成矿机制等重大科学问题具有重要意义。高压物理学作为一门重要的交叉学科已广泛应用于生物科学研究中,特别是极端环境生物的发现,使高压物理学成为极端生物及各类生物分子研究的重要工具之一。同时随着检测技术的进步,光谱检测法的引入使高压在线检测研究成为可能。其中荧光光谱法的引入使高压在线检测更加灵敏可靠,有力的推动了极端环境生物分子的研究,包括生物分子间的相互关系,生物分子的结构变化乃至对极端生物生命活动、适应机制等。本论文首先对高压在线检测的国内外现状进行了总结和分析,建立了新的可用于普通荧光分光光度计的小型高压在线荧光检测装置。该装置不但可以实时在线荧光检测,还可以与大型高压装置耦合以进行流动体系的高压在线荧光检测。以荧光物质虎红为研究对象,对该装置进行了试验,在此基础研究了虎红的高压荧光特性。实验结果表明该装置可以很好的用于高压在线荧光研究,同时首次揭示了这一物质的高压荧光特性。其次,色氨酸是多种海洋生物大分子的内源荧光物质之一,色氨酸的高压荧光检测无论在海洋生物总量的测定还是在生物大分子结构研究方面都具有重要的意义。据此,本文系统地考察了压力,金属离子,pH值等因素对色氨酸荧光效应的影响。获得了色氨酸在高压条件下新的荧光特性数据,系统化的阐述了压力对荧光效应的影响。另外,针对深海极端环境条件下生物研究中长期实时观测的困难,建立了新的可用于实验室在线显微观测和培养的高压显微观测装置。该装置不但可以实现实验室高压显微观测,还可以对生物进行实验室培养。利用该装置,实现了浮游生物的高压实时在线观测。论文主要包括以下几个部分：第一部分综述了目前高压检测研究的现状,分析了目前存在的问题及发展方向；第二部分对高压在线荧光检测基础理论进行分析和总结；第三部分介绍了自行研制开发的高压在线荧光检测装置以及虎红高压荧光检测；第四部分介绍了色氨酸的相关高压荧光检测实验,并系统化的阐述了压力对荧光效应的影响。第五部分介绍了自行研制的高压显微观测培养装置并进行了浮游生物的在线高压显微观测。最后一部分对本论文进行了总结并对今后相关研究进行了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图和附表清单
• 缩写、符号清单、术语表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景及意义
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.1.2.1 高压检测装置研究现状
• 1.1.2.2 在线检测在高压研究中的应用
• 1.1.3 目前存在问题
• 1.2 论文研究目标和内容
• 1.2.1 论文研究目标
• 1.2.2 论文研究内容
• 1.3 本章小结
• 第二章 高压荧光检测基础理论研究
• 2.1 引言
• 2.2 荧光光谱法简述
• 2.3 荧光光谱法基本原理
• 2.3.1 荧光光谱的产生
• 2.3.2 无辐射跃迁与辐射跃迁
• 2.4 激发光谱和发射光谱
• 2.4.1 激发光谱
• 2.4.2 发射光谱
• 2.4.3 荧光光谱的特征
• 2.5 荧光强度及影响荧光的因素
• 2.5.1 荧光强度与浓度
• 2.5.2 荧光量子产率
• 2.5.3 影响荧光的因素
• 2.6 荧光分析法的应用
• 2.7 高压荧光法基础理论
• 2.7.1 高压荧光法常用参数
• 2.7.2 高压荧光法中的荧光基团及荧光探针
• 2.7.3 高压荧光法研究理论探讨
• 2.8 本章小结
• 第三章 高压在线荧光检测装置研制
• 3.1 高压在线荧光检测装置研究简介
• 3.2 高压在线荧光检测装置介绍
• 3.2.1 高压反应釜介绍
• 3.2.2 其他组成部件及技术指标
• 3.3 装置流程及操作方法
• 3.3.1 装置工作流程图
• 3.3.2 操作方法
• 3.4 反应装置设计特点
• 3.5 高压在线荧光检测装置检测
• 3.5.1 装置耐压及密封性检测
• 3.5.2 装置光学特性检测
• 3.5.3 结果分析
• 3.6 虎红高压荧光检测
• 3.6.1 实验方法
• 3.6.2 实验结果
• 3.6.3 结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 色氨酸高压在线荧光研究
• 4.1 研究现状及意义
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 溶液配置
• 4.3 实验中数据处理方法
• 2+/TRP混合物在线高压荧光研究'>4.4 色氨酸及Cu²⁺/TRP混合物在线高压荧光研究
• 4.4.1 溶液配制
• 4.4.2 实验结果
• +存在时压力对色氨酸荧光的影响'>4.5 K⁺存在时压力对色氨酸荧光的影响
• 4.5.1 溶液配制
• 4.5.2 实验结果
• 2+存在时压力对色氨酸荧光的影响'>4.6 MG²⁺存在时压力对色氨酸荧光的影响
• 2+溶液配制'>4.6.1 Mg²⁺溶液配制
• 4.6.2 实验结果
• 2+存在时色氨酸在线高压荧光研究'>4.7 NI²⁺存在时色氨酸在线高压荧光研究
• 2+溶液配制'>4.7.1 Ni²⁺溶液配制
• 4.7.2 实验结果
• 4.8 各种不同离子存在下色氨酸高压荧光比较
• 4.9 实验结果分析
• 4.9.1 有关荧光光谱红移
• 4.9.2 有关荧光强度的影响
• 4.9.3 有关荧光相对效率
• 4.10 本章小结
• 第五章 高压在线显微观测装置及在线显微观测研究
• 5.1 高压在线显微观测装置研究现状及研究意义
• 5.1.1 高压在线显微观测装置研究现状
• 5.1.2 高压在线显微观测装置研究意义
• 5.2 高压在线显微培养观测系统介绍
• 5.2.1 高压在线显微观测反应釜
• 5.2.2 其他组成部件及技术指标
• 5.3 装置流程及操作方法
• 5.3.1 装置工作流程图
• 5.3.2 操作方法
• 5.4 反应装置设计特点
• 5.5 高压在线显微观测装置性能检测
• 5.5.1 装置稳定性测试
• 5.5.2 装置在线显微观测测试
• 5.6 实验结果
• 5.6.1 装置稳定性测试结果
• 5.6.2 装置显微观测测试结果
• 5.6.2.1 静态物体观测结果
• 5.6.2.2 微生物观测结果
• 5.7 结果分析
• 5.7.1 装置稳定性结果分析
• 5.7.2 装置成像结果分析
• 5.8 水蚤与剑水蚤高压显微观测
• 5.8.1 水蚤与剑水蚤简介
• 5.8.2 水蚤及剑水蚤高压实验
• 5.8.2.1 实验方法及实验过程
• 5.8.2.2 实验结果
• 5.8.2.3 结果分析
• 5.9 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 博士期间科研成果