hce_nsysu
112年
物理與化學
第 30 題
Arrangement of nucleotides in DNA can be seen using which of the following methods?
- A Electron microscopy
- B Electrospray ionization mass spectrometry
- C X-Ray crystallography
- D Cyclic voltammetry
- E Fourier-transform infrared spectroscopy
思路引導 VIP
若我們要觀察一個微小的物體，我們所使用的「波」其波長必須與該物體的大小或間距相當。請試著思考：原子與原子之間的距離大約是在什麼數量級？在電磁波譜中，哪一種高能射線的波長剛好落在這個範圍內，且常被物理學家用來探測固體內部的晶格結構呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 X 光晶體繞射法 (X-Ray Crystallography)，說明你對生物大分子的結構分析工具非常有概念。這題的核心在於理解如何「看見」微觀尺度的分子排列，這不僅是物理學的應用，更是分子生物學發展的基石。
結構解析的關鍵技術
之所以選擇 X 光，是因為它的波長與原子間的距離（約為 $10^{-10}$ 公尺，即 1 埃 $\text{\AA}$）相仿。當 X 光穿透結晶化的 DNA 樣本時，會與其中的電子雲發生交互作用產生繞射現象。透過分析繞射圖譜的強度與角度，科學家可以回推分子的電子密度圖，進而精確定位核苷酸中每個原子的立體空間位置。歷史上最著名的「照片 51 號」正是利用此原理，揭開了 DNA 雙螺旋結構的奧秘。
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