0.1.3 Tècniques de molècula individual

Tradicionalment, els experiments en química i biologia s'han realitzat en volum. Els experiments en volum involucren una gran quantitat de substància (mols, grams, mil·lilitres) quan es comparen amb una sola molècula de substància. Les tècniques de molècula individual consisteixen a realitzar experiments sobre una única molècula [2]. Tenint en compte que a la cèl·lula hi ha un gran nombre de molècules, es podria pensar que l'estudi d'una única molècula no pot aportar gran cosa. Això no obstant, les biomolècules tenen una estructura interna complexa i l'ús de tècniques de molècula individual aporta molta informació. A diferència de les tècniques de volum, les mesures no són la mitjana de totes les molècules i es poden fer mesures de desviacions o distribucions de probabilitat. Per exemple, a nivell de molècula individual s'ha pogut mesurar la velocitat instantània de motors moleculars, mentre que en els experiments en volum només es poden mesurar velocitats mitjanes.

El desenvolupament de les tècniques de cadena individual ha empès la instrumentació, que ha evolucionat extraordinàriament al llarg de la primera dècada del segle XXI. Les tècniques de cadena individual més productives han estat la fluorescència, el microscopi de força atòmica, les pinces magnètiques i les pinces òptiques. La figura 1 mostra una breu descripció de cadascuna d'elles.

La recerca en biofísica molecular està definitivament lligada a les tècniques de molècula individual, que segueix evolucionant.

Figura 1: Tècniques de molècula individual. (a) Transmissió d'energia de ressonància de Förster (FRET). El FRET es basa en la transmissió d'energia entre dos fluoròfors (donador i acceptor). L'eficiència d'aquesta transmissió depèn de la distància entre aquests fluoròfors. Es pot utilitzar per detectar el plegament i desplegament d'una molècula. (b) Microscopi de força atòmica (AFM). L'AFM produeix i mesura les forces aplicades a una molècula. La força aplicada està directament relacionada amb la flexió d'una palanca sòlida, l'elasticitat de la qual és coneguda. La flexió de la palanca es mesura mitjançant la deflexió d'un feix làser reflectit a la palanca. (c) Pinces magnètiques (PM). La molècula s'enllaça entre una microesfera magnètica i la superfície d'un cobreobjectes. Les PM exerceixen força sobre la microesfera quan aquesta se sotmet a la influència d'un camp magnètic. La força es mesura a partir de la posició de la microesfera. El camp magnètic es genera mitjançant imants que es poden desplaçar. En alguns casos, els imants també poden rotar per tal d'exercir un parell de forces. (d) Pinces òptiques. Les pinces òptiques exerceixen força sobre microesferes dielèctriques utilitzant la pressió de radiació d'un feix làser. Una descripció més detallada es donarà a la secció següent.

\includegraphics[width=\textwidth]{resumfigs/chapter1/SMtechniques.eps}

JM Huguet 2014-02-12