原子力显微镜在细菌研究中的应用

论文摘要

原子力显微镜（atomic force microscopy，AFM）在生物学中的应用发展迅猛，主要在于AFM在研究生物学材料时有几个优于普通显微镜技术的好处。例如，AFM可直接对大多数生理状态的生物学分子和细胞进行成像，并且不需要样品的繁琐处理，以分子分辨率可获得样品表面形貌结构的三维图像。 许多学者使用AFM已在微生物学方面进行了广泛研究，包括形貌观察、药物机制的探讨、如弹性等表面性质的研究、纳米机械运动的实时检测等。AFM尤其在细菌样品上研究得较多，这是因为细菌的通常尺寸（μm）也正适合于用AFM进行研究。据文献资料，细菌AFM制样还存在问题，富勒醇对细菌的作用效果还未见报道，等等。鉴于此，本文使用新技术AFM就细菌制样、戊二醛在细菌上的固定作用效果、富勒醇等物质对细菌的作用机制、枯草杆菌的自溶等内容进行了初步研究。本论文的主要研究结果如下： 1．本文首先选择了在烟草植株上普遍发生并引起毁灭性病害的烟草野火病菌，系统研究了该菌在不同衬底上的粘附固定效果，寻找到更为简便有效的制样衬底APTES-云母；并验证了APTES-云母衬底对另一种G-细菌棉花角斑病菌和一种G+细菌枯草杆菌亦获得较好的结果。 2．使用AFM评价了戊二醛在不同细菌上的固定效果。研究结果表明，戊二醛固定后，AFM观察结果发生了明显改变，包括细菌高度增加、表面皱褶的出现和更清晰图像的获得。 3．具有潜在应用价值的富勒醇对烟草野火病菌和枯草杆菌的个体大小和表面形貌未发生明显的影响，但可显著促进两种细菌的繁殖。通过AFM所获得这些直观结果，结合前人对富勒烯衍生物的研究结果，推测富勒醇的作用机制可能与其自由基清除能力和胞间信号转导作用有关。 4．对自溶的过程系统观察结果表明，枯草杆菌不论是否存在于含有C源和N源培养环境中，在冷激和单价阳离子存在的情况下总能发生自

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分 文献综述
• 第一章 微生物的原子力显微镜研究进展
• 1 前言
• 2 AFM及其研究微生物的优势
• 3 AFM样品制备技术
• 3.1 微生物样品的预处理
• 3.2 衬底的选择和修饰
• 3.3 细胞在衬底上的固定
• 3.4 细胞的固定与成像模式／参数对结果的影响
• 4 AFM在微生物研究中的应用
• 4.1 细胞表面细微结构的检测及表面成分的操纵
• 4.2 揭示细胞的动态发育过程
• 4.3 单细胞药物筛选及其机理研究
• 4.4 细胞在固体表面的粘附作用
• 4.5 细胞的弹性等机械性质的测定
• 4.6 细胞表面电荷的测定
• 4.7 其他
• 5 结论与展望
• 第二章 富勒烯及其衍生物在生物方面的研究进展
• 1 引言
• 2 富勒烯的结构、物理和化学性质
• 60的结构'>2.1 富勒烯C₆₀的结构
• 60的物理性质'>2.2 富勒烯C₆₀的物理性质
• 60的化学性质'>2.3 富勒烯C₆₀的化学性质
• 60及其衍生物在生物方面的研究进展'>3 C₆₀及其衍生物在生物方面的研究进展
• 60及其衍生物对细胞繁殖的影响及其在体内的分布'>3.1 C₆₀及其衍生物对细胞繁殖的影响及其在体内的分布
• 60及其衍生物对细胞繁殖和代谢的影响'>3.1.1 C₆₀及其衍生物对细胞繁殖和代谢的影响
• 60及其衍生物的体内分布及代谢机制'>3.1.2 C₆₀及其衍生物的体内分布及代谢机制
• 60及其衍生物对细菌的作用'>3.1.3 C₆₀及其衍生物对细菌的作用
• 3.2 抗艾滋病毒（HIV）活性
• 3.3 切割DNA活性
• 3.4 清除自由基
• 3.5 对生物膜的作用
• 4 展望
• 第二部分 研究报告
• 第一章 细菌在不同衬底上吸附的原子力显微镜研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 菌株
• 2.2 仪器与试剂
• 2.3 细菌培养及预处理
• 2.4 不同衬底的制备
• 2.4.1 云母
• 2.4.2 硅与玻璃的清洗
• 2.4.3 玻璃的硅烷化修饰
• 2.5 AFM样品制备
• 2.6 AFM观察
• 3 结果与分析
• 4 讨论
• 第二章 戊二醛对细菌细胞固定效果的原子力显微镜研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 细菌预处理和戊二醛处理
• 2.1.1 细菌培养及预处理
• 2.1.2 戊二醛处理
• 2.2 AFM样品制备
• 2.3 AFM观察
• 3 结果与分析
• 4 讨论
• 第三章 富勒醇对两种细菌的作用效果的原子力显微镜研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 菌株
• 2.2 仪器与试剂
• 2.3 细菌培养及预处理
• 2.4 富勒醇对细菌生长量的影响
• 2.4.1 种子液制备
• 2.4.2 标记编号
• 2.4.3 接种培养
• 2.4.4 生长量测定及曲线的绘制
• 2.5 云母衬底的APTES硅烷化修饰
• 2.6 AFM样品制备
• 2.7 AFM观察
• 3 结果与分析
• 3.1 富勒醇对烟草野火病菌和枯草杆菌生长量的影响
• 3.2 富勒醇处理前后烟草野火病菌和枯草杆菌的表面形貌AFM观察
• 3.3 富勒醇处理前和处理后烟草野火病菌和枯草杆菌的个体大小测定
• 4 讨论
• 第四章 枯草杆菌自溶的原子力显微镜观察
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 菌株
• 2.2 仪器与试剂
• 2.3 细菌培养及预处理
• 2.4 硅烷化云母（APTES）的修饰过程及样品制备
• 2.5 AFM观察
• 3 结果与分析
• 4 讨论
• 第五章 壳聚糖对细菌的抑菌作用研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 供试菌株
• 2.2 供试药剂
• 2.3 室内药剂抑菌实验
• 3 结果与分析
• 4 讨论与结论
• 结论
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表论文