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【摘 要】生物单分子是指一些与生命有着密切关系的有机低相对分子量化合物，是构成生物高分子的基本成分。生物单分子技术是一项前沿的科学，是揭示生命本质的重要手段，同时它还是一项复杂的技术。生物单分子技术在研究单个的生物大分子上有独特的优势，而生命单元的的基本功能主要取决于单个的大分子，这就使得生物单分子技术对生命科学的有着重要的意义与作用。生物单分子技术是指在单分子水平上对生物分子的行为是实时、动态检测以及在此基础上的操纵、调控等。随着生物科技水平的发展，生物单分子技术也有了很快地发展和提高，并且生物单分子技术在生命科学研究中有广泛的应用，本文就生物单分子技术在生命科学研究中的应用进行探析。
【关键词】生物单分子技术；生命科学研究；应用
引言
生物单分子是指一些与生命有着密切关系的有机低相对分子量化合物，是构成生物高分子的基本成分。生物单分子技术是一项前沿的科学，是揭示生命本质的重要手段，同时它还是一项复杂的技术。生物单分子技术是指在单分子水平上对生物分子的行为是实时、动态检测以及在此基础上的操纵、调控等。
1 生物单分子技术及其特点
众所周知，大多数的生物研究过程都是建立在单个的蛋白酶或者单个的DNA或RNA上面的，但是随着生物技术的发展和研究技术的提高，人们对生物分子的研究不再局限在大量的分子研究上面，对生物分子的研究方向就由局部向单一在转变，通过对单一的分子研究更具体地探析生物大分子的动力细节，这就对生物单分子技术的要求更高，以及它的应用范围更广，这种技术对单分子生物行为研究包括分子的构象变化、相互作用和相互识别等。
生物单分子技术在研究单个的生物大分子上有独特的优势，而生命单元的的基本功能主要取决于单个的大分子，这就使得生物单分子技术对生命科学的有着重要的意义与作用，生物单分子技术主要分为两大类：一类是基于荧光体系的单分子技术，主要包括单分子荧光共振能量转移技术、荧光相关谱技术和随机光学重建显微镜技术等；另一类单分子技术则基于力学测量体系建立，主要以原子力显微镜（AFM）、磁镊及光镊技术为代表。
1.1 直接性
生物单分子技术在对生物分子行为的研究上具有直接性的特点，对于其他的生物分子技术，它们大多是通过一定的技术与方法间接性地作用在生物分子上面，并且这种情况对分子间作用和行为的分析也不够清晰，而生物单分子技术是直接作用在生物的单一分子上面，这就满足了人们对生物分子细节具体的研究。
1.2 准确性
生物单分子技术对单一分子的研究是具体的，与测量分子集合体整体性质的传统研究方法有很大的不同，传统的测量方法是对有一定数量的分子进行测量，这种大范围的测量没有针对性，这就会使得出的结论具有普遍性；生物单分子技术与传统研究方法不同的是它对单一的生物分子研究，准确有针对的研究分子。
1.3 实时性
生物单分子技术对分子研究是实时的，这就区别于传统的生物分子研究技术，它能够建立一种动态的检测过程，实时监控分子运动、发生作用的过程。
2 生物单分子技术在生命科学研究中的应用
2.1 研究DNA力学性质
现代生物研究技术对DNA的研究是基础，遗传信息可以由DNA流向DNA，完成DNA的自我复制过程；或者DNA流向RNA再流向蛋白质，完成翻译与转录的过程，这就构成现代生物学理论基石，并且这也就说明了生物技术对DNA、RNA和蛋白质的研究是核心和关键。生物单分子技术中的光镊技术通过利用单分子磁镊，对DNA分子的拉伸特性进行测量，测量结束得出结论后，科学家就可以依据这些结论并且根据对DNA拉伸特性的改变来研究DNA相关蛋白的工作机制，由于不同DNA拉伸特性的改变就会造成不一样的工作机制，在这样一个工作机制中，就可以对DNA力学性质有一个更深入的研究。
2.2 研究分子马达的运动机制
分子马达做功离不开生物机体的一切活动，这些活动就包括着DNA的复制和转录、细胞分裂、肌肉收缩到细胞内的物质转运，分子马达做功是前提与基础，这种过程就是可以快速高效的将化学能转化成动能，并且控制着执行各种生物功能，这就使得对分子马达的研究成为生物分子研究的重点与焦点，生物单分子技术中的光镊技术就可以清晰地观察分子马达的运动过程，在这种动态的研究过程中就发现分子马达是以步进的形式运动，并且对这种蛋白的运动步长进行了测量，这就证明了单个的驱动分子的力和运动速度与ATP浓度相关，所以光镊技术对研究单酶动力学的研究是重要的手段，并且也要求着科学家对生物单分子光镊技术的进一步提高。
2.3 研究蛋白质折叠的动力学机制
生物单分子技术在生命科学研究中的另一个重要应用就是研究蛋白质折叠的动力学过程，这就会对一维的氨基酸序列一何种方式折叠而变成稳定功能的三维结构进行研究，在蛋白质的折叠过程中折叠态、去折叠态以及错误折叠态都同时存在，这些态与态之间的相互转换和生物体系的功能直接相关，同时也和疾病的形成有着密切的关系。生物单分子光镊技术可以操控单个蛋白分子并且实施观测整个折叠和去折叠的动力学，这就使得这种技术越来越多的应用到研究生物和研究物理精细的过程中。
3 结语
生物单分子技术由于它的特点和研究的优越性越来越多的应用到生命科学研究中，并且由于科研人员对生物单分子技术的理论研究和应用研发的投入，相信在不久的将来，这种技术会越来越完善和提高，并且对生命科学领域做出更多的贡献。
参考文献
[1]冯楠、高影.单分子光镊技术在生命科学中的应用[J].中国细胞生物学学报.2015，37（10）：1345-1352
[2]李哲、曹莉.荧光单分子检测技术在生命科学中的应用[J].细胞生物学杂志.2005，27：649-651
【关键词】生物单分子技术；生命科学研究；应用
引言
生物单分子是指一些与生命有着密切关系的有机低相对分子量化合物，是构成生物高分子的基本成分。生物单分子技术是一项前沿的科学，是揭示生命本质的重要手段，同时它还是一项复杂的技术。生物单分子技术是指在单分子水平上对生物分子的行为是实时、动态检测以及在此基础上的操纵、调控等。
1 生物单分子技术及其特点
众所周知，大多数的生物研究过程都是建立在单个的蛋白酶或者单个的DNA或RNA上面的，但是随着生物技术的发展和研究技术的提高，人们对生物分子的研究不再局限在大量的分子研究上面，对生物分子的研究方向就由局部向单一在转变，通过对单一的分子研究更具体地探析生物大分子的动力细节，这就对生物单分子技术的要求更高，以及它的应用范围更广，这种技术对单分子生物行为研究包括分子的构象变化、相互作用和相互识别等。
生物单分子技术在研究单个的生物大分子上有独特的优势，而生命单元的的基本功能主要取决于单个的大分子，这就使得生物单分子技术对生命科学的有着重要的意义与作用，生物单分子技术主要分为两大类：一类是基于荧光体系的单分子技术，主要包括单分子荧光共振能量转移技术、荧光相关谱技术和随机光学重建显微镜技术等；另一类单分子技术则基于力学测量体系建立，主要以原子力显微镜（AFM）、磁镊及光镊技术为代表。
1.1 直接性
生物单分子技术在对生物分子行为的研究上具有直接性的特点，对于其他的生物分子技术，它们大多是通过一定的技术与方法间接性地作用在生物分子上面，并且这种情况对分子间作用和行为的分析也不够清晰，而生物单分子技术是直接作用在生物的单一分子上面，这就满足了人们对生物分子细节具体的研究。
1.2 准确性
生物单分子技术对单一分子的研究是具体的，与测量分子集合体整体性质的传统研究方法有很大的不同，传统的测量方法是对有一定数量的分子进行测量，这种大范围的测量没有针对性，这就会使得出的结论具有普遍性；生物单分子技术与传统研究方法不同的是它对单一的生物分子研究，准确有针对的研究分子。
1.3 实时性
生物单分子技术对分子研究是实时的，这就区别于传统的生物分子研究技术，它能够建立一种动态的检测过程，实时监控分子运动、发生作用的过程。
2 生物单分子技术在生命科学研究中的应用
2.1 研究DNA力学性质
现代生物研究技术对DNA的研究是基础，遗传信息可以由DNA流向DNA，完成DNA的自我复制过程；或者DNA流向RNA再流向蛋白质，完成翻译与转录的过程，这就构成现代生物学理论基石，并且这也就说明了生物技术对DNA、RNA和蛋白质的研究是核心和关键。生物单分子技术中的光镊技术通过利用单分子磁镊，对DNA分子的拉伸特性进行测量，测量结束得出结论后，科学家就可以依据这些结论并且根据对DNA拉伸特性的改变来研究DNA相关蛋白的工作机制，由于不同DNA拉伸特性的改变就会造成不一样的工作机制，在这样一个工作机制中，就可以对DNA力学性质有一个更深入的研究。
2.2 研究分子马达的运动机制
分子马达做功离不开生物机体的一切活动，这些活动就包括着DNA的复制和转录、细胞分裂、肌肉收缩到细胞内的物质转运，分子马达做功是前提与基础，这种过程就是可以快速高效的将化学能转化成动能，并且控制着执行各种生物功能，这就使得对分子马达的研究成为生物分子研究的重点与焦点，生物单分子技术中的光镊技术就可以清晰地观察分子马达的运动过程，在这种动态的研究过程中就发现分子马达是以步进的形式运动，并且对这种蛋白的运动步长进行了测量，这就证明了单个的驱动分子的力和运动速度与ATP浓度相关，所以光镊技术对研究单酶动力学的研究是重要的手段，并且也要求着科学家对生物单分子光镊技术的进一步提高。
2.3 研究蛋白质折叠的动力学机制
生物单分子技术在生命科学研究中的另一个重要应用就是研究蛋白质折叠的动力学过程，这就会对一维的氨基酸序列一何种方式折叠而变成稳定功能的三维结构进行研究，在蛋白质的折叠过程中折叠态、去折叠态以及错误折叠态都同时存在，这些态与态之间的相互转换和生物体系的功能直接相关，同时也和疾病的形成有着密切的关系。生物单分子光镊技术可以操控单个蛋白分子并且实施观测整个折叠和去折叠的动力学，这就使得这种技术越来越多的应用到研究生物和研究物理精细的过程中。
3 结语
生物单分子技术由于它的特点和研究的优越性越来越多的应用到生命科学研究中，并且由于科研人员对生物单分子技术的理论研究和应用研发的投入，相信在不久的将来，这种技术会越来越完善和提高，并且对生命科学领域做出更多的贡献。
参考文献
[1]冯楠、高影.单分子光镊技术在生命科学中的应用[J].中国细胞生物学学报.2015，37（10）：1345-1352
[2]李哲、曹莉.荧光单分子检测技术在生命科学中的应用[J].细胞生物学杂志.2005，27：649-651