國立臺灣師範大學博碩士論文全文系統

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研究生：	東暉舜 Azuma Terumitsu
論文名稱：	不同水母素濃度生物絕對發光之量測 Measurements of absolute bioluminescence spectrum of Aequorin at various concentrations
指導教授：	林文欽 Lin, Wen-Chin
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2016
畢業學年度：	104
語文別：	中文
論文頁數：	132
中文關鍵詞：	水母素、量子產率、校正、衰減時間、高斯分布
英文關鍵詞：	Aequorin, Quantum yield, Calibration, Time decay, Gaussian distribution
DOI URL：	https://doi.org/10.6345/NTNU202204519
論文種類：	學術論文
相關次數：	點閱：147 下載：9
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1962年，當下村脩博士正在收拾準備離開實驗室時，他把實驗所留下之水母菁華液倒進水槽裡並且把燈關掉時並回頭一看，竟看見水槽發出明亮藍光。因這個無意中的發現，下村脩博士開始研究水母發光之機制，終於發現維多利亞管水母(Aequorea Victoria)發光方式為藉由水母素與海水中之鈣離子結合，再與空氣中之氧氣反應而發出藍光。
由於水母素對於鈣離子(Calcium Ion)之感受性很高，所以被應用於許多領域，例如生物科技、醫療、臨床檢查、環境測試、食品檢查等。日本Chisso公司曾經使用水母素來研發一種免疫學的測定法(Immunoassay)，將來也將應用於癌症、腫瘤標誌物之臨床檢查。
我們生活在日新月步之先端科技時代當中，螢火蟲、水母素等之生化研究也已由一些科學家們從五十年前就一點一滴地開始實驗研發，但研發當中有發現了許多之疑問與問題，本人也有發現疑問點，希望透過實驗與理論來討論與修改，並能有更準確的論文來公諸於世間。
1959年根據，謝利格爾(Seliger)、麥克爾羅伊(Mcelroy)的研究報告，北美產的螢火蟲的發光量子產率已被報導為88 ± 25 %，中指出，因產生外消旋化(Rasemate)的可能性很高時，這時應依據88 %的數據使用176 %的計算方法來修正或測試。在校正的階段裡很有可能發現一些問題或疑問或與自己測試的數據之不同，雖然生物發光研究已近五十年了踏尋先人化學家的腳步，於2008年東京大學物質研究所安東賴子博士與秋山英文副教授為了“發光量絕對測定系統的開發”利用螢火蟲的螢光產率方法，來再一次地驗證的測定值多達41 ± 7.4 %而且已發表上Nature雜誌，現在這測定值為一般認知的公開數據。他們也進行魯米諾(Luminol；化學演示實驗時不可缺的試藥)與水母素(Aequorin)的測試實驗，秋山研究室測試後論文與日本物理學學會所發表的結果是:魯米諾的量子產率是1.23 ± 0.40 %，水母素的量子產率是22 ± 3 %。
本研究水母素量子產率的誤差對量子產率什麼樣的影響、指數衰減、光子能量高斯分布，當光通過分光器時依據光的成分波長曲折率會不同等，再測探討與評定對於未來生化科技應是研發的好材料與話題。

目錄
摘要    i

目錄    iii

圖目錄    vii

表目錄    xiii

第1章 緒論    1

1.1 前言    1
1.2 背景研究    1
1.3 水母素生物發光    3
  1.3.1 水母素研究歷史與製作水母素方法    3
  1.3.2 水母素生物發光與再生過程    5
  1.3.3 生物發光量子產率    6
  1.3.4 過去水母素量子產率的報告    7
      1.3.4.1 下村脩博士研究團體報告的水母素量子產率    7
      1.3.4.2 文獻所報告的水母素量子產率    8
1.4 研究目的    13
1.5 本論文的構造    14
    
第2章 實驗設施與步驟    17

2.1 序言    17
2.2 發光量絕對值測定系統之概要    18
2.3 發光量絕對值系統之校正    21
   2.3.1 發光溶液的調配    21
       2.3.1.1 發光溶液表    21
       2.3.1.2 發光溶液密度    22
   2.3.2 各實驗管的集光效率    25
       2.3.2.1 校正用玻璃板與丙烯樹脂管    25
       2.3.2.2 校正用玻璃板的集光效率: ηplate    26
       2.3.2.3 丙烯樹脂管的集光效率: ηtube    29
   2.3.3 狹縫透過率: Tspe    31
   2.3.4 發光量絕對值測定系統的絕對波長感度    31
       2.3.4.1 使用ATTO白色光源得絕對波長感度測定法: 
Espe (λα)    31
       2.3.4.2 使用鎢絲燈泡得絶對波長感度測定法: Espe (λ)    34
   2.3.5 發光量絕對值    36
2.4 吸量管之校正方法    37
2.5 水母素生物發光測定    37
   2.5.1 試藥    37
   2.5.2 實驗方法    40
       2.5.2.1 量子產率測定法    40
       2.5.2.2 光度計測定法    40

第3章 發光量絕對值測定系統之校正結果    43

3.1 序言    43
3.2 發光量絕對值測定之校正結果    43
   3.2.1 丙烯樹脂管的集光效率與狹縫透過率    43
       3.2.1.1 測定條件    43
       3.2.1.2 丙烯樹脂管集光效率與狹縫透過率校正結果    46
       3.2.1.3 結論    58
   3.2.2 發光量絕對值測定系統的絕對波長感度    59
       3.2.2.1 絕對波長感度曲線 (使用ATTO白色光源)    59
       3.2.2.2 絕對波長感度曲線 (使用鎢絲燈泡)    65
       3.2.2.3 結論    68
3.3 吸量管之校正結果與不確定度    69
   3.3.1 吸量管偏移解決方法    69
   3.3.2 使用純水之評價吸量管不確定度    71
3.4 發光量絕對值測定系統之儀器系統不確定度    73
3.5 第3章總結    75

第4章 水母素發光測定實驗結果    77

4.1 序言    77
4.2 水母素量子產率之評價    77
   4.2.1 使用水母素溶液之評價吸量管不確定度    77
   4.2.2 水母素量子產率之實驗結果    79
   4.2.3 水母素水母素水母素絕對值發光光譜定量分析    84
4.3 使用光度計之測定結果    94
   4.3.1 光度計使用方法    94
   4.3.2 使用光度計之測定結果    95
       4.3.2.1 水母素最大發光量値    96
       4.3.2.2 水母素發光量積算値    99
       4.3.2.3 衰減時間    102
4.4 第4章總結    105



第5章 結論·展望    107

5.1 序言    107
5.2 結論    107
5.3 今後研究展望    108

附錄A Picagene    111

附錄B校正用玻璃板裡觀察到的泡抹    119

附錄C不同波長下的儀器不確定度    121

參考文獻·資料    125

致謝    131
                                

參考文獻·資料

[1] O. Shimomura, “DISCOVERY OF GREEN FLUORESCENT PROTEIN, GFP”,
Nobel lecture (2008)

[2] O. Shimomura, “Bioluminescence: Chemical Principles and Methods”,
World Scientific, Singapore (2006)

[3] 蕭世裕, 蛋白質中的夜明珠¬-綠色螢光蛋白, 科學發展 (2009)

[4] F. H. Johnson, O. Shimomura, Y. Saiga, L. C. Gershman, G. T. Reynolds and J. R.
Waters, “Quantum Efficiency of Cypridina Luminescence, With a Note on That of
Aequorea” (1962)

[5] O. Shimomura, “The discovery of aequorin and green fluorescent protein”, Journal
of Microscopy, Volume 217, 3 – 15 (2005)

[6] J. G. Morin and J. W. Hastings, “Energy transfer in a bioluminescent system”,
Journal of Cellular Physiology, Volume 77 (3): 313 – 318 (1971)

[7] Wikipedia Japanese page, Aequorin,
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%82%AA%E3%83%AA%E3%83%B3

[8] Chisso Corporation, “検査・診断用イクオリン試薬の販売を開始(開始賣檢查·
診察使用的水母素試藥)”, http://www.chisso.co.jp/news/pres080130.html

[9] H. H. Seliger, W. D. McElroy, "Quantum yield in the oxidation of firefly luciferin",
Biochem. Biophys. Res. Commum. 1, 21 – 24 (1959)

[10] Y. Ando, “Absolute photon-yield measurement and quantum yields of firefly
bioluminescence”, Doctor thesis, p.14, (2005)

[11] Y. Ando, K. Niwa, N. Yamada, T. Enomoto, T. Irie, H. Kubota, Y. Ohmiya and H.
Akiyama, Nature photonics, Vol 2, 44 – 47 (2008)

[12] Y. Ando, K. Niwa, N. Yamada, T. Irie, T. Enomoto, H. Kubota, Y. Ohmiya and H.
Akiyama, “Development of a Quantitative Bio/Chemiluminescence Spectrometer
Determining Quantum Yields: Re-examination of the Aqueous Luminol
Chemiluminescence Standard”, Photochemistry and Photobiology, 83, 1205 – 1210,
(2007)

[13] Y. Hazama, T. Azuma, M. Kurata, M. Hiyama, M. Yoshita, H. Kubota, S. Inouye
and H. Akiyama, “イクオリン生物発光の量子収率測定(測量水母素生物發光
之量子產率)”, The Physical Society of Japan, (2015)

[14] S. Inouye, M. Noguchi, Y. Sakaki, Y. Takagi, T. Miyata, S. Iwanaga, T. Miyata and
Frederick I. Tsuji, “Cloning and sequence analysis of cDNA for the luminescent
protein aequorin” (1985)；O. Shimomura and S. Inouye, “The in situ regeneration
and extraction of recombinant aequorin from Escherichia coli cells and the
purification of extracted aequorin”, Protein Expr. Purif. 16: 91 – 95 (1999)

[15] S. Kurihara, M. Watanabe, N.Suda, E. Tanaka, S.Inouye, Y.Kusakari, “Production
of new recombinant aequorin and its physiological application”, Grant-in-Aid for
Scientific Research (B) (2001 – 2003)
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13557004/

[16] S. Inouye, “カルシウム受容発光蛋白質イクオリンの高次構造(Structure of
calcium-activated photoprotein Aequoin)”, 蛋白質核酸酵素, Vol 46, No.3
(2001)

[17] 今井洋一編, “生物発光と化学発光(Bio-luminescence and Chemi-
luminescence)”, 廣川書店 (1989)

[18] 平野誉, 大橋守, “光化学の基礎と先端研究(光化學基礎與先進研究)”, 16. “化
学発光・生物発光の分子過程(化學發光·生物發光的分子過程)”, 化学総説,
No.36

[19] O. Shimomura and F. H. Johnson, “Properties of the Bioluminescent Protein
Aequorin”, BIOCHEMISTRY, Vol 8, No.10, 3991 – 3997 (1969)

[20] O. Shimomura, “Isolation and properties of various molecular forms of aequorin”,
Viochem.J., 234, 271 – 277 (1986)

[21] K. Watanabe, “生物化学発光絶対量計測系の校正と応用(生物化學發光絕對
值測定系統之校正與應用)”, Mater thesis (2010)

[22] Y. Wang, “Quantitative and in situ spectroscopic study on color change in firefly
bioluminescence”, Doctor thesis (2012)

[23] Y.Muraoka, “Calibration of chemiluminescence absolute photon-yield
measurement system in blue region and application”, Master thesis (2015)

[24] JNC corporation, “Aequorin Luminescence Standard Kit”
http://www.jnc-corp.co.jp/rd/labo/jPhoton_Collection/Protein/pdf/T-
004_Aequorin_assay_kit.pdf

[25] Matsunami corporation, “Cover glass”
http://www.matsunami-glass.co.jp/life/clinical_g/data02.html

[26] Acton Research,
ftp://ftp.princetoninstruments.com/public/Manuals/Acton/Sp-300i.pdf

[27] Princertion Instruments, http://prom-sys.com/pdf/400brln.pdf

[28] Bioluminescence quantum-yield measurements with modern semiconductorphoto-
detectors”, Yoriko Ando, H.Akiyama, K.Niwa, N.Yamada, H.Kubota,Y.Ohmiya,
to be published in Bio/Chemiluminescence and its Applications to Photosynthesis,
eds. by NaohisaWada, Nobutaka Suzuki, and Mamoru Mimuro.

[29] SHIMADZU, http://www.an.shimadzu.co.jp/balance/products/p01/a-auw.htm

[30] Academy Corner, http://www.as-1.co.jp/academy/24/24-2.html

[31] ISSP, University of Tokyo, Optical measurement chamber
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/mdcl/lab/kougaku/V570ManualforHP/V-
570OverView.htm

[32] ATTO, Luminometer, http://www.atto.co.jp/site

[33] HAMAMATSU, Si photodiodes data sheet,
https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/s1337_series_kspd1032e.pdf
[34] Hirotaka Nakamura, Toshihide Iwanaga, Tetsuo Yamamoto, Toshiharu Nakajima,
“Development of a relative spectral responsivity measurement system (I)”, Bulletin of TIRI, No.2, 2007

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