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研究生： 吳家俊
Ng, Ka Chon
論文名稱： 界面活性劑對紫膜及細菌視紫質結構的影響
The Effects of Surfactants on Purple Membrane and Bacteriorhodopsin
指導教授： 朱立岡
Chu, Li-Kang
口試委員: 陳益佳
Chen, I-Chia
高雅婷
Kao, Ya-Ting
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2013
畢業學年度： 101
語文別： 中文
論文頁數： 112
中文關鍵詞： 界面活性劑 、紫膜 、細菌視紫質
外文關鍵詞： Surfactant, Purple membrane, Bacteriorhodopsin
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    • 吾人藉由紫外/可見光吸收光譜、圓二色光譜、螢光光譜及紅外吸收光譜法研究在界面活性劑的臨界微胞濃度以下，三種不同電性的界面活性劑對紫膜膜蛋白結構的影響。可見光區的吸收光譜可判別紫膜發色團—視黃醛附近的化學環境；利用螢光光譜中偵測色氨酸的放光峰位置以及螢光強度可間接得知蛋白質的結構與環境；圓二色光譜則用以判斷紫膜的三聚體組態；紅外光譜提供紫膜的蛋白質與脂質結構以及紫膜與界面活性劑的相互作用。綜合以上光譜線索可作為分析膜蛋白結構的方法。
    在陽離子型界面活性劑十六烷基三甲基溴化胺( CTAB )加入紫膜，吾人發現紫膜在紫外/可見光譜發生不可逆的聚集及水溶性降低，並在紅外光吸收光譜發現CTAB黏附於紫膜及造成細菌視紫質的壓縮螺旋結構，推測CTAB和脂質因親水端帶電性不同，得因靜電吸引力附著在紫膜表面，造成紫膜聚集並使水溶性降低。而陰離子型界面活性劑十二烷基硫酸鈉( SDS )加入於紫膜，在SDS濃度於2.0 mM為分界，發現SDS加入濃度為2.0 mM以下時，在紫外/可見光吸收光譜發現紫膜發生可逆性結構轉變及等消光點，以及紫膜溶解度隨SDS濃度上升而增加；當SDS加入3.0 mM或以上時，在紫外/可見光譜發現構形改變，且紫膜在螢光光譜中發現色氨酸曝露至水溶液環境中。此外，圓二色光譜顯示紫膜受SDS影響由三聚體組態變成單體，在紅外光譜發現大量SDS黏附於紫膜並破壞細菌視紫質的螺旋結構；推測以疏水端附著於紫膜表面，而增加的負電性得增加紫膜水溶性，且隨著SDS濃度的變化，紫膜得受影響的程度亦不同。故在此吾人總結，當SDS加入2.0 mM以下，紫膜產生可逆性鬆散結構，當加入3.0 mM或以上時造成紫膜變質並被單體化，而細菌視紫質的二級結構亦被破壞。而中性界面活性劑二乙二醇單己醚( C6E2 )的加入則不影響紫膜以及細菌視紫質的結構。

    目錄 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧與實驗動機 1 1.2.1 嗜鹽菌、紫膜及細菌視紫質的發現與研究 1 1.2.1 實驗動機與目的 3 第二章 紫膜、細菌視紫質及界面活性劑的性質 4 2.1 紫膜的組成及結構 4 2.2 細菌視紫質的光迴圈特性 4 2.3 紫膜的光譜性質 5 2.3.1 紫膜的紫外/可見光吸收光譜的特性 5 2.3.2 紫膜的圓二色光譜的特性 6 2.3.3 紫膜的螢光光譜的特性 7 2.3.4 紫膜的紅外光吸收光譜的特性 8 2.4 界面活性劑 11 2.4.1 界面活性劑的基本觀念 11 2.4.2 界面活性劑的種類 11 2.4.2.1 陽離子型界面活性劑 11 2.4.2.2 陰離子型界面活性劑 12 2.4.2.3 非離子型界面活性劑 12 2.4.2.4 兩離子型界面活性劑 12 2.4.3 微胞的形成及種類 12 第三章 光譜理論簡介、儀器架設與實驗步驟 23 3.1 光譜理論簡介 23 3.1.1 紅外光譜原理 23 3.1.2 紫外/可見光吸收光譜原理簡介 27 3.1.3 螢光光譜原理簡介 29 3.1.4 圓二色光譜原理簡介 31 3.2 儀器架設 33 3.2.1 紫外/可見光吸收光譜儀 33 3.2.2 圓二色光譜儀 33 3.2.3 螢光光譜儀 34 3.2.4 傅利葉轉換紅外光譜儀原理簡介 34 3.2.4.1 邁克森干涉儀之架構 34 3.2.4.2 單色光干涉 35 3.2.4.3 多色光的干涉及傅利葉轉換 36 3.2.4.4 光譜解析度與截斷函數 36 3.2.4.5 削足函數 38 3.2.4.6 相位誤差 38 3.2.4.7 相位誤差之修正 39 3.2.4.8 訊號之優化處理—以零填充方法 41 3.2.4.9 傅利葉轉換紅外光譜儀的介紹 42 3.3 實驗方法 43 3.3.1 嗜鹽菌的培養方法 43 3.3.2 嗜鹽菌純化至紫膜的處理 43 3.3.3 界面活性劑實驗條件 44 3.3.4 實驗藥品 45 3.3.5 儀器的參數設定 47 3.3.5.1 紫外/可見吸收光譜儀 47 3.3.5.2 圓二色光譜儀 47 3.3.5.3 螢光光譜儀 47 3.3.5.4 傅利葉轉換紅外光譜儀 47 第四章 結果與討論 67 4.1 章節簡介 67 4.2 紫膜的靜態紫外/可見吸收光譜 67 4.3 紫膜的圓二色光譜 67 4.4 紫膜的靜態螢光光譜 67 4.5 純紫膜與純界面活性劑的紅外光譜 68 4.5.1 純紫膜的紅外光譜 68 4.5.2 十六烷基三甲基溴化胺的紅外光譜 68 4.5.3 十二烷基硫酸鈉的紅外光譜 68 4.5.4 二乙二醇單己醚的紅外光譜 69 4.6 CTAB-紫膜的光譜鑒定 69 4.6.1 CTAB-紫膜的紫外/可見光吸收光譜 69 4.6.2 CTAB-紫膜的圓二色光譜 70 4.6.3 CTAB-紫膜的螢光光譜 70 4.6.4 CTAB-紫膜的紅外光譜 71 4.6.5 CTAB對紫膜的影響 72 4.7 SDS-紫膜的光譜鑒定 73 4.7.1 SDS-紫膜的紫外/可見光吸收光譜 73 4.7.2 SDS-紫膜的圓二色光譜 76 4.7.3 SDS-紫膜的螢光光譜 76 4.7.4 SDS-紫膜的紅外光譜 77 4.7.5 SDS對紫膜的影響 79 4.8 C6E2-紫膜的光譜鑒定 82 4.8.1 C6E2-紫膜的紫外/可見光吸收光譜 82 4.8.2 C6E2-紫膜的圓二色光譜 82 4.8.3 C6E2-紫膜的螢光光譜 82 4.8.4 C6E2-紫膜的紅外光譜 83 4.8.5 C6E2對紫膜的影響 83 第五章 結論 105 5.1 界面活性劑對光譜的影響 105 5.2 未來展望 106

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