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[转载]磷脂酶 C zeta 的失活突变与男性生育能力低下及不育---新文献
杜江平 2012-9-21 13:55
磷脂酶 C zeta 的失活突变与男性生育能力低下及不育有关 背景 基因表达异常(尤其是卵母细胞激活缺陷)是导致男性不育的重要因素。 现已确认,磷脂酶 C zeta (PLCζ) 与对哺乳动物卵母细胞激活十分关键的振荡期有关。 本文报道了一例男性不育症病例,并描述了该例不育症中 PLCζ 的两个杂合突变。 患者为一名卵母细胞激活能力严重受损的 38 岁不育男性,研究人员采集了精子样本用于分析。 该患者的检查结果显示,精子头部形态异常,精子活力仅为 48%,微量注射后精子总体上无法激活小鼠卵母细胞。 研究人员确定了单个精子 (n=12) 中有无 PLCζ(H398P) 及 PLCζ(H233L) 突变,并在 HEK293 T 细胞中对荧光定位的 PLCζ 突变亚型进行了定量分析。 精子具有 PLCζ(H233L) 或 PLCζ(H398P),但不会同时具有两种突变。 这两种突变定位于 HEK293T 细胞质中的离散区域,但不定位于细胞质膜。 在 48 小时及 56 小时,PLCζ (野生型)显示的荧光强度均高于突变亚型 (p 0.05)。 在 48 小时,荧光-PLCζ(H233L+H398P) 结构显示的荧光强度低于 PLCζ(H398P),但在 56 小时无此结果 (p 0.05)。 结论 在 PLCζ 发生单等位基因突变时,PLCζ 中的 H398P 和 H233L 失活突变可能与男性生育能力低下及不育有关。 Kashir J, Konstantinidis M, Jones C, et al. Characterization of two heterozygous mutations of the oocyte activation factor phospholipase C zeta (PLCζ) from an infertile man by use of minisequencing of individual sperm and expression in somatic cells. Fertil Steril. 2012;98:423–31. 来自医纬达
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比率荧光/磷光二价铂离子Salen探针
热度 4 xianghaifeng 2012-9-4 13:44
比率荧光/磷光二价铂离子Salen探针
Simple, selective, and sensitive colorimetric and ratiometric fluorescence/phosphorescence probes for platinum(II) based on Salentype Schiff bases RSC Adv. , 2012 , 2 , 10529 - 10536. L. Zhou, Y. Feng, J. H. Cheng, N. Sun, X. G. Zhou, and H. F. Xiang * Ratiometric fluorescence/phosphorescence probes for Pt 2+ based on the fluorescence quenching from the ligand of Salen-type Schiff bases and phosphorescence enhancement from the resulting Pt(II) complexes have been demonstrated. For phosphorescence enhancement, a good linearity (correlation coefficient R 2 = 0.996, n = 10) was established with detection limit of 11.6 ± 0.2 ppb. The detection limit would be decreased to 2.31 ± 0.03 ppb if degassing was adopted. To the best of our knowledge, this value is one of the most sensitive probes for Pt 2+ . This system also has good selectivity with little interference from Sr 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Al 3+ , Fe 3+ , Ce 3+ , Ag + , Li + , Mg 2+ , Na + , Cd 2+ , Cu 2+ , Ca 2+ , Zn 2+ , K + , Co 2+ , Ni 2+ , and Pd 2+ . Moreover, this system is suitable for detection of different Pt(II) sources, such as PtCl 2 , K 2 PtCl 4 , Pt(COD)Cl 2 (COD = 1,5-cyclooctadiene), and cis -platin. It potentially provide a new and simple way to detect some useful transition metal ions, such as Cu + , Au + , Pd 2+ , and Ru 2+ .
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[转载]绿色荧光蛋白GFP
热度 1 charles08 2012-8-9 21:05
绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时,GFP发射绿色荧光。近年来,随着GFP在各种异源细胞,如细菌、昆虫及植物细胞中的表达,GFP作为一种新型的报告物在生物学界引起了广泛的关注,关于它的基本结构、生色团、发光机理及基因的改造均有大量的研究报道。 1 GFP的发现过程 1962年,Shimomura等首先从多管水母(Aequoria victoria)中分离出一种称为水母蛋白(aequorin)的蛋白,它是分子量为20kD的单一多肽链。lmol的水母蛋白结合3mol的Ca2+及lmol非共价键结合的腔肠动物荧光素后,可发射蓝色荧光。1992年Prasherc。 等克隆了GFP基因的cDNA并分析了GFP的一级结构,1994年Chalie等首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP,开创了GFP应用研究的先河。 2 GFP的发光特性与机制 GFP是从水母分离出的一种天然荧光蛋白,分子量约27000。。为一个由238个氨基酸残基组成的单链多肽,其荧光发射峰在509nm,最大激发波长为395 am,并在470 am处有一肩峰,GFP的化学性质相当稳定,其变性需在90℃或pH4.0或pH12.0的条件下用6mol/L盐酸胍处理。GFP的荧光发光机制还不清楚,GFP有两个明显的吸收带,对应于GFP的两种不同构象的基态A和B。基态A对应于395nm的吸收峰,基态B对应于475nm的吸收峰,基态A占优势,基态B的分子数量约是基态A的1/6,两种基态间能缓慢地转换,但激发态A 之间的转换很快且发生了质子转移,A 快速高效地衰变至另一激发态,应该存在一个中间过度态I,质子转移使A 转变成I ,I 回迁到基态I时产生发射峰504nm的荧光,构象改变使I 转变成B ,由B到B发射荧光而不发生质子转移。目前,对于GFP的作用机理较为认同的仅仅是:GFP是生物发光过程中的能量受体,并且是最终的发光体,不同的生物发光机制各不相同,不同的突变体发光机制也有很大差异。 3 GFP的应用特点 3.1 GFP的优点 (1)易于检测。GFP荧光反应不需要外加底物和辅助因子,只需紫外光或蓝光激发,即可发出绿色荧光,用荧光显微镜甚至肉眼就可以观察到,且灵敏度高,对于单细胞水平的表达也可识别。 (2)荧光稳定。GFP对光漂白有较强的耐受性,能耐受长时间的光照GFP在pH7~12范围内也能正常发光;对高温(70℃)、碱性、除垢剂、盐、有机溶剂和大多数都有较强抗性。 ’ (3)无毒害。从目前的研究结果来看,GFP对生活的细胞基本无毒害,对目的基因的功能也没有影响,转化后细胞仍可连续传代。 (4)通用性。表现在GFP的表达几乎不受种属范围的限制,在微生物、植物、动物中都获得了成功的表达;其次是GFP没有细胞种类和位置上的限制,在各个部位都可以表达发出荧光。 (5)易于构建载体。由于GFP分子量较小,仅为27~30kD,编码GFP的基因序列也很短,为2.6kb,所以很方便地同其它序列一起构建多种质粒,而不至于使质粒过大影响转化频率。 (6)可进行活细胞定时定位观察。对活细胞中蛋白的功能研究,更能接近自然真实的状态。通过GFP可实时观察到外界信号刺激下,目的蛋白的变化过程,借助于近来广泛使用的激光扫描共聚焦显微镜,结合强大的计算机软件,可进行三维显示。 (7)易于得到突变体。GFP中氨基酸的替换可产生不同光谱特性的突变体,且增强了荧光强度,适合在不同物种中专性表达。 3.2 GFP的改进 ①除去GFP基因中隐蔽剪接位点(crypticsplic site)或隐蔽型内含子(cryptic intron);②消除编码蛋白的积累;③将GFP定位到特定细胞器中;④改变碱基组分;⑤更换GFP生色团氨基酸;⑥插入内含子;⑦增加增强子和更换强启动子。 4 GFP的应用 4.1 报告基因和细胞标记 GFP作为报告分子和细胞标记最明显的优势是无需底物或辅因子参与;无论在活细胞还是在完整的转基因胚胎和动物中,都能有效地监测基因转移的效率。但在这方面的应用中,GFP最大的缺点就是没有放大作用,它不能象酶一样能通过加工无数的底物分子而将信号放大。所以一般都需强启动子以驱动GFP基因在细胞内足量的表达。也可用亚细胞分辨率的显微成像系统检测基因产物,靶入的基因被限制于一个细胞器内,GFP的浓度则相对提高了许多倍。 4.1.1 融合标记 应用得最多和最成功的是GFP同宿主蛋白构成融合子来监测宿主蛋白的定位和最后归宿,既有荧光又有宿主蛋白原有的正常功能和定位的融合蛋白效果最佳,GFP可融合于宿主蛋白的N端或C端,也可插入其内部。迄今为止,GFP已成功地靶入了大部分细胞器中,如质膜、细胞核、内质网、高尔基体、分泌小体、 线粒体、液泡和吞噬体等。 4.1.2 GFP基因作为免疫标记物 利用GFP的发光特性使免疫反应呈绿色荧光从而可以直接观察,可望取代传统的标记技术,建立特异、灵敏、简便和快速的免疫诊断新方法。岳莉莉等成功地实现了gfp与HBVe抗原基因融合后在大肠杆菌和昆虫细胞中高效表达,得到既能发射荧光又具有抗原性的双功能融合蛋白,为获得一种新型发光免疫诊断试剂奠定了基础。 4.2 研究活细胞的蛋白变他过程,细胞器动力学和内膜运输通过GFP可研究某一蛋白在活细胞中的动态变化,药物对蛋白的功能影响的动态过程以及蛋白之间的相互作用.避免了提纯蛋白,标记上荧光染料,用显微注射导入细胞的复杂方法。也可对信号转导系统的某一蛋白进行动态跟踪,研究其分子机制。如GFP与MAP4基因连接后,GFP—MAP 4定位在微管上,用显微注射的罗丹明一微管蛋白共定位证实该结果,因此用GFP的荧光就观察微管的动态变化。GFP与分秘蛋白clromogranin B相连后转染细胞,可动态观察该分泌蛋白分泌到胞外的过程。GFP与生长相关蛋白GAP 一43基因相连后,观察到GAP一43靶向定位在神经元质膜上,在活脑切片感染实验中,被标记上GFP荧光的大部分细胞为胶质细胞。GFP融合蛋白也已用于研究植物内膜系统以及各种细胞器的结构和功能。含有特定的定位序列的GFP融合蛋白使GFP定位于特定的细胞器和植物内膜系统,从而便于活体观察。 4.3 GFP基因在生物防治中的应用目前生物农药的杀虫效果往往得不到准确评估Yu—chan Chao等用GFP标记AcNPV,通过荧光观察,可以避免评估AcNPV 杀虫剂杀虫效果时仅仅记录有典型感染症状的害虫个体而忽视无明显感染症状但确实已经感染或正在感染的害虫个体,同时无需进行分子生物学鉴定即可方便地区分杀虫剂致死和天然病原致死,从而客观准确地评价杀虫剂的毒力。 4.4 GFP在微生物学中的应用 在活体研究中,GFP相对于其它报告蛋白(如口一半乳糖苷酶)在原位、实时的微生物生理生化研究中有很多优越性。对GFP作为分子标记物在微生物学中的应用进行回顾,对GFP在微生物与宿主相互作用、生物膜(biofilm)、生物降解、细菌与原生动物相互作用、基因转导、基因表达、 蛋白质定位以及生物传感器等领域的应用进行讨论,并扼要介绍了一些应用于荧光观察和定量分析的方法。GFP分子生色团的坚固外层保护荧光不被熄灭,但同时也降低了GFP分子的荧光对环境的敏感性。通过随机重组和基因定向突变得到了多种对环境敏感的GFP,它们可用作环境指示剂。 5 问题与展望 尽管GFP基因作为新型报告基因越来越受到关注,但毕竟只是近几年的时间,对GFP的基础理论研究远赶不上其应用的速度,目前还存在许多问题,如荧光强度的非线性性质使其定量非常困难;多数生物具有微弱的自发荧光现象,并有着类似的激发和发射波长,影响某些GFP的检测;新生GFP通过折叠和加工成为具有活性的形式,过程十分缓慢;紫外激发对某些GFP有光漂白和光破坏作用,导致荧光信号快速丧失等。但是GFP是生化和分子细胞生物学中飞速发展的一个工具,它已经渗透到了分子生物学、遗传学、动物学、植物学、生理学等其它许多生命科学领域。随着对GFP的基础理论研究的深入和新型突变体的不断出现,我们有理由相信这些问题终将得到解决。GFP工程,包括GFP蛋白工程和GFP基因工程的迅速发展,使其在理论研究和实际应用中产生更大的价值相信随着基因工程技术和细胞工程技术的El益成熟,GFP一定可以为我们揭开生命科学中许多迄今为止还不为人所知的秘密。 绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时,GFP发射绿色荧光。近年来,随着GFP在各种异源细胞,如细菌、昆虫及植物细胞中的表达,GFP作为一种新型的报告物在生物学界引起了广泛的关注,关于它的基本结构、生色团、发光机理及基因的改造均有大量的研究报道。 1 GFP的发现过程 1962年,Shimomura等首先从多管水母(Aequoria victoria)中分离出一种称为水母蛋白(aequorin)的蛋白,它是分子量为20kD的单一多肽链。lmol的水母蛋白结合3mol的Ca2+及lmol非共价键结合的腔肠动物荧光素后,可发射蓝色荧光。1992年Prasherc。 等克隆了GFP基因的cDNA并分析了GFP的一级结构,1994年Chalie等首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP,开创了GFP应用研究的先河。 2 GFP的发光特性与机制 GFP是从水母分离出的一种天然荧光蛋白,分子量约27000。。为一个由238个氨基酸残基组成的单链多肽,其荧光发射峰在509nm,最大激发波长为395 am,并在470 am处有一肩峰,GFP的化学性质相当稳定,其变性需在90℃或pH4.0或pH12.0的条件下用6mol/L盐酸胍处理。GFP的荧光发光机制还不清楚,GFP有两个明显的吸收带,对应于GFP的两种不同构象的基态A和B。基态A对应于395nm的吸收峰,基态B对应于475nm的吸收峰,基态A占优势,基态B的分子数量约是基态A的1/6,两种基态间能缓慢地转换,但激发态A 之间的转换很快且发生了质子转移,A 快速高效地衰变至另一激发态,应该存在一个中间过度态I,质子转移使A 转变成I ,I 回迁到基态I时产生发射峰504nm的荧光,构象改变使I 转变成B ,由B到B发射荧光而不发生质子转移。目前,对于GFP的作用机理较为认同的仅仅是:GFP是生物发光过程中的能量受体,并且是最终的发光体,不同的生物发光机制各不相同,不同的突变体发光机制也有很大差异。 3 GFP的应用特点 3.1 GFP的优点 (1)易于检测。GFP荧光反应不需要外加底物和辅助因子,只需紫外光或蓝光激发,即可发出绿色荧光,用荧光显微镜甚至肉眼就可以观察到,且灵敏度高,对于单细胞水平的表达也可识别。 (2)荧光稳定。GFP对光漂白有较强的耐受性,能耐受长时间的光照GFP在pH7~12范围内也能正常发光;对高温(70℃)、碱性、除垢剂、盐、有机溶剂和大多数都有较强抗性。 ’ (3)无毒害。从目前的研究结果来看,GFP对生活的细胞基本无毒害,对目的基因的功能也没有影响,转化后细胞仍可连续传代。 (4)通用性。表现在GFP的表达几乎不受种属范围的限制,在微生物、植物、动物中都获得了成功的表达;其次是GFP没有细胞种类和位置上的限制,在各个部位都可以表达发出荧光。 (5)易于构建载体。由于GFP分子量较小,仅为27~30kD,编码GFP的基因序列也很短,为2.6kb,所以很方便地同其它序列一起构建多种质粒,而不至于使质粒过大影响转化频率。 (6)可进行活细胞定时定位观察。对活细胞中蛋白的功能研究,更能接近自然真实的状态。通过GFP可实时观察到外界信号刺激下,目的蛋白的变化过程,借助于近来广泛使用的激光扫描共聚焦显微镜,结合强大的计算机软件,可进行三维显示。 (7)易于得到突变体。GFP中氨基酸的替换可产生不同光谱特性的突变体,且增强了荧光强度,适合在不同物种中专性表达。 3.2 GFP的改进 ①除去GFP基因中隐蔽剪接位点(crypticsplic site)或隐蔽型内含子(cryptic intron);②消除编码蛋白的积累;③将GFP定位到特定细胞器中;④改变碱基组分;⑤更换GFP生色团氨基酸;⑥插入内含子;⑦增加增强子和更换强启动子。 4 GFP的应用 4.1 报告基因和细胞标记 GFP作为报告分子和细胞标记最明显的优势是无需底物或辅因子参与;无论在活细胞还是在完整的转基因胚胎和动物中,都能有效地监测基因转移的效率。但在这方面的应用中,GFP最大的缺点就是没有放大作用,它不能象酶一样能通过加工无数的底物分子而将信号放大。所以一般都需强启动子以驱动GFP基因在细胞内足量的表达。也可用亚细胞分辨率的显微成像系统检测基因产物,靶入的基因被限制于一个细胞器内,GFP的浓度则相对提高了许多倍。 4.1.1 融合标记 应用得最多和最成功的是GFP同宿主蛋白构成融合子来监测宿主蛋白的定位和最后归宿,既有荧光又有宿主蛋白原有的正常功能和定位的融合蛋白效果最佳,GFP可融合于宿主蛋白的N端或C端,也可插入其内部。迄今为止,GFP已成功地靶入了大部分细胞器中,如质膜、细胞核、内质网、高尔基体、分泌小体、 线粒体、液泡和吞噬体等。 4.1.2 GFP基因作为免疫标记物 利用GFP的发光特性使免疫反应呈绿色荧光从而可以直接观察,可望取代传统的标记技术,建立特异、灵敏、简便和快速的免疫诊断新方法。岳莉莉等成功地实现了gfp与HBVe抗原基因融合后在大肠杆菌和昆虫细胞中高效表达,得到既能发射荧光又具有抗原性的双功能融合蛋白,为获得一种新型发光免疫诊断试剂奠定了基础。 4.2 研究活细胞的蛋白变他过程,细胞器动力学和内膜运输通过GFP可研究某一蛋白在活细胞中的动态变化,药物对蛋白的功能影响的动态过程以及蛋白之间的相互作用.避免了提纯蛋白,标记上荧光染料,用显微注射导入细胞的复杂方法。也可对信号转导系统的某一蛋白进行动态跟踪,研究其分子机制。如GFP与MAP4基因连接后,GFP—MAP 4定位在微管上,用显微注射的罗丹明一微管蛋白共定位证实该结果,因此用GFP的荧光就观察微管的动态变化。GFP与分秘蛋白clromogranin B相连后转染细胞,可动态观察该分泌蛋白分泌到胞外的过程。GFP与生长相关蛋白GAP 一43基因相连后,观察到GAP一43靶向定位在神经元质膜上,在活脑切片感染实验中,被标记上GFP荧光的大部分细胞为胶质细胞。GFP融合蛋白也已用于研究植物内膜系统以及各种细胞器的结构和功能。含有特定的定位序列的GFP融合蛋白使GFP定位于特定的细胞器和植物内膜系统,从而便于活体观察。 4.3 GFP基因在生物防治中的应用目前生物农药的杀虫效果往往得不到准确评估Yu—chan Chao等用GFP标记AcNPV,通过荧光观察,可以避免评估AcNPV 杀虫剂杀虫效果时仅仅记录有典型感染症状的害虫个体而忽视无明显感染症状但确实已经感染或正在感染的害虫个体,同时无需进行分子生物学鉴定即可方便地区分杀虫剂致死和天然病原致死,从而客观准确地评价杀虫剂的毒力。 4.4 GFP在微生物学中的应用 在活体研究中,GFP相对于其它报告蛋白(如口一半乳糖苷酶)在原位、实时的微生物生理生化研究中有很多优越性。对GFP作为分子标记物在微生物学中的应用进行回顾,对GFP在微生物与宿主相互作用、生物膜(biofilm)、生物降解、细菌与原生动物相互作用、基因转导、基因表达、 蛋白质定位以及生物传感器等领域的应用进行讨论,并扼要介绍了一些应用于荧光观察和定量分析的方法。GFP分子生色团的坚固外层保护荧光不被熄灭,但同时也降低了GFP分子的荧光对环境的敏感性。通过随机重组和基因定向突变得到了多种对环境敏感的GFP,它们可用作环境指示剂。 5 问题与展望 尽管GFP基因作为新型报告基因越来越受到关注,但毕竟只是近几年的时间,对GFP的基础理论研究远赶不上其应用的速度,目前还存在许多问题,如荧光强度的非线性性质使其定量非常困难;多数生物具有微弱的自发荧光现象,并有着类似的激发和发射波长,影响某些GFP的检测;新生GFP通过折叠和加工成为具有活性的形式,过程十分缓慢;紫外激发对某些GFP有光漂白和光破坏作用,导致荧光信号快速丧失等。但是GFP是生化和分子细胞生物学中飞速发展的一个工具,它已经渗透到了分子生物学、遗传学、动物学、植物学、生理学等其它许多生命科学领域。随着对GFP的基础理论研究的深入和新型突变体的不断出现,我们有理由相信这些问题终将得到解决。GFP工程,包括GFP蛋白工程和GFP基因工程的迅速发展,使其在理论研究和实际应用中产生更大的价值相信随着基因工程技术和细胞工程技术的El益成熟,GFP一定可以为我们揭开生命科学中许多迄今为止还不为人所知的秘密。 绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时,GFP发射绿色荧光。近年来,随着GFP在各种异源细胞,如细菌、昆虫及植物细胞中的表达,GFP作为一种新型的报告物在生物学界引起了广泛的关注,关于它的基本结构、生色团、发光机理及基因的改造均有大量的研究报道。 1 GFP的发现过程 1962年,Shimomura等首先从多管水母(Aequoria victoria)中分离出一种称为水母蛋白(aequorin)的蛋白,它是分子量为20kD的单一多肽链。lmol的水母蛋白结合3mol的Ca2+及lmol非共价键结合的腔肠动物荧光素后,可发射蓝色荧光。1992年Prasherc。 等克隆了GFP基因的cDNA并分析了GFP的一级结构,1994年Chalie等首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP,开创了GFP应用研究的先河。 2 GFP的发光特性与机制 GFP是从水母分离出的一种天然荧光蛋白,分子量约27000。。为一个由238个氨基酸残基组成的单链多肽,其荧光发射峰在509nm,最大激发波长为395 am,并在470 am处有一肩峰,GFP的化学性质相当稳定,其变性需在90℃或pH4.0或pH12.0的条件下用6mol/L盐酸胍处理。GFP的荧光发光机制还不清楚,GFP有两个明显的吸收带,对应于GFP的两种不同构象的基态A和B。基态A对应于395nm的吸收峰,基态B对应于475nm的吸收峰,基态A占优势,基态B的分子数量约是基态A的1/6,两种基态间能缓慢地转换,但激发态A 之间的转换很快且发生了质子转移,A 快速高效地衰变至另一激发态,应该存在一个中间过度态I,质子转移使A 转变成I ,I 回迁到基态I时产生发射峰504nm的荧光,构象改变使I 转变成B ,由B到B发射荧光而不发生质子转移。目前,对于GFP的作用机理较为认同的仅仅是:GFP是生物发光过程中的能量受体,并且是最终的发光体,不同的生物发光机制各不相同,不同的突变体发光机制也有很大差异。 3 GFP的应用特点 3.1 GFP的优点 (1)易于检测。GFP荧光反应不需要外加底物和辅助因子,只需紫外光或蓝光激发,即可发出绿色荧光,用荧光显微镜甚至肉眼就可以观察到,且灵敏度高,对于单细胞水平的表达也可识别。 (2)荧光稳定。GFP对光漂白有较强的耐受性,能耐受长时间的光照GFP在pH7~12范围内也能正常发光;对高温(70℃)、碱性、除垢剂、盐、有机溶剂和大多数都有较强抗性。 ’ (3)无毒害。从目前的研究结果来看,GFP对生活的细胞基本无毒害,对目的基因的功能也没有影响,转化后细胞仍可连续传代。 (4)通用性。表现在GFP的表达几乎不受种属范围的限制,在微生物、植物、动物中都获得了成功的表达;其次是GFP没有细胞种类和位置上的限制,在各个部位都可以表达发出荧光。 (5)易于构建载体。由于GFP分子量较小,仅为27~30kD,编码GFP的基因序列也很短,为2.6kb,所以很方便地同其它序列一起构建多种质粒,而不至于使质粒过大影响转化频率。 (6)可进行活细胞定时定位观察。对活细胞中蛋白的功能研究,更能接近自然真实的状态。通过GFP可实时观察到外界信号刺激下,目的蛋白的变化过程,借助于近来广泛使用的激光扫描共聚焦显微镜,结合强大的计算机软件,可进行三维显示。 (7)易于得到突变体。GFP中氨基酸的替换可产生不同光谱特性的突变体,且增强了荧光强度,适合在不同物种中专性表达。 3.2 GFP的改进 ①除去GFP基因中隐蔽剪接位点(crypticsplic site)或隐蔽型内含子(cryptic intron);②消除编码蛋白的积累;③将GFP定位到特定细胞器中;④改变碱基组分;⑤更换GFP生色团氨基酸;⑥插入内含子;⑦增加增强子和更换强启动子。 4 GFP的应用 4.1 报告基因和细胞标记 GFP作为报告分子和细胞标记最明显的优势是无需底物或辅因子参与;无论在活细胞还是在完整的转基因胚胎和动物中,都能有效地监测基因转移的效率。但在这方面的应用中,GFP最大的缺点就是没有放大作用,它不能象酶一样能通过加工无数的底物分子而将信号放大。所以一般都需强启动子以驱动GFP基因在细胞内足量的表达。也可用亚细胞分辨率的显微成像系统检测基因产物,靶入的基因被限制于一个细胞器内,GFP的浓度则相对提高了许多倍。 4.1.1 融合标记 应用得最多和最成功的是GFP同宿主蛋白构成融合子来监测宿主蛋白的定位和最后归宿,既有荧光又有宿主蛋白原有的正常功能和定位的融合蛋白效果最佳,GFP可融合于宿主蛋白的N端或C端,也可插入其内部。迄今为止,GFP已成功地靶入了大部分细胞器中,如质膜、细胞核、内质网、高尔基体、分泌小体、 线粒体、液泡和吞噬体等。 4.1.2 GFP基因作为免疫标记物 利用GFP的发光特性使免疫反应呈绿色荧光从而可以直接观察,可望取代传统的标记技术,建立特异、灵敏、简便和快速的免疫诊断新方法。岳莉莉等成功地实现了gfp与HBVe抗原基因融合后在大肠杆菌和昆虫细胞中高效表达,得到既能发射荧光又具有抗原性的双功能融合蛋白,为获得一种新型发光免疫诊断试剂奠定了基础。 4.2 研究活细胞的蛋白变他过程,细胞器动力学和内膜运输通过GFP可研究某一蛋白在活细胞中的动态变化,药物对蛋白的功能影响的动态过程以及蛋白之间的相互作用.避免了提纯蛋白,标记上荧光染料,用显微注射导入细胞的复杂方法。也可对信号转导系统的某一蛋白进行动态跟踪,研究其分子机制。如GFP与MAP4基因连接后,GFP—MAP 4定位在微管上,用显微注射的罗丹明一微管蛋白共定位证实该结果,因此用GFP的荧光就观察微管的动态变化。GFP与分秘蛋白clromogranin B相连后转染细胞,可动态观察该分泌蛋白分泌到胞外的过程。GFP与生长相关蛋白GAP 一43基因相连后,观察到GAP一43靶向定位在神经元质膜上,在活脑切片感染实验中,被标记上GFP荧光的大部分细胞为胶质细胞。GFP融合蛋白也已用于研究植物内膜系统以及各种细胞器的结构和功能。含有特定的定位序列的GFP融合蛋白使GFP定位于特定的细胞器和植物内膜系统,从而便于活体观察。 4.3 GFP基因在生物防治中的应用目前生物农药的杀虫效果往往得不到准确评估Yu—chan Chao等用GFP标记AcNPV,通过荧光观察,可以避免评估AcNPV 杀虫剂杀虫效果时仅仅记录有典型感染症状的害虫个体而忽视无明显感染症状但确实已经感染或正在感染的害虫个体,同时无需进行分子生物学鉴定即可方便地区分杀虫剂致死和天然病原致死,从而客观准确地评价杀虫剂的毒力。 4.4 GFP在微生物学中的应用 在活体研究中,GFP相对于其它报告蛋白(如口一半乳糖苷酶)在原位、实时的微生物生理生化研究中有很多优越性。对GFP作为分子标记物在微生物学中的应用进行回顾,对GFP在微生物与宿主相互作用、生物膜(biofilm)、生物降解、细菌与原生动物相互作用、基因转导、基因表达、 蛋白质定位以及生物传感器等领域的应用进行讨论,并扼要介绍了一些应用于荧光观察和定量分析的方法。GFP分子生色团的坚固外层保护荧光不被熄灭,但同时也降低了GFP分子的荧光对环境的敏感性。通过随机重组和基因定向突变得到了多种对环境敏感的GFP,它们可用作环境指示剂。 5 问题与展望 尽管GFP基因作为新型报告基因越来越受到关注,但毕竟只是近几年的时间,对GFP的基础理论研究远赶不上其应用的速度,目前还存在许多问题,如荧光强度的非线性性质使其定量非常困难;多数生物具有微弱的自发荧光现象,并有着类似的激发和发射波长,影响某些GFP的检测;新生GFP通过折叠和加工成为具有活性的形式,过程十分缓慢;紫外激发对某些GFP有光漂白和光破坏作用,导致荧光信号快速丧失等。但是GFP是生化和分子细胞生物学中飞速发展的一个工具,它已经渗透到了分子生物学、遗传学、动物学、植物学、生理学等其它许多生命科学领域。随着对GFP的基础理论研究的深入和新型突变体的不断出现,我们有理由相信这些问题终将得到解决。GFP工程,包括GFP蛋白工程和GFP基因工程的迅速发展,使其在理论研究和实际应用中产生更大的价值相信随着基因工程技术和细胞工程技术的El益成熟,GFP一定可以为我们揭开生命科学中许多迄今为止还不为人所知的秘密。 绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时,GFP发射绿色荧光。近年来,随着GFP在各种异源细胞,如细菌、昆虫及植物细胞中的表达,GFP作为一种新型的报告物在生物学界引起了广泛的关注,关于它的基本结构、生色团、发光机理及基因的改造均有大量的研究报道。 1 GFP的发现过程 1962年,Shimomura等首先从多管水母(Aequoria victoria)中分离出一种称为水母蛋白(aequorin)的蛋白,它是分子量为20kD的单一多肽链。lmol的水母蛋白结合3mol的Ca2+及lmol非共价键结合的腔肠动物荧光素后,可发射蓝色荧光。1992年Prasherc。 等克隆了GFP基因的cDNA并分析了GFP的一级结构,1994年Chalie等首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP,开创了GFP应用研究的先河。 2 GFP的发光特性与机制 GFP是从水母分离出的一种天然荧光蛋白,分子量约27000。。为一个由238个氨基酸残基组成的单链多肽,其荧光发射峰在509nm,最大激发波长为395 am,并在470 am处有一肩峰,GFP的化学性质相当稳定,其变性需在90℃或pH4.0或pH12.0的条件下用6mol/L盐酸胍处理。GFP的荧光发光机制还不清楚,GFP有两个明显的吸收带,对应于GFP的两种不同构象的基态A和B。基态A对应于395nm的吸收峰,基态B对应于475nm的吸收峰,基态A占优势,基态B的分子数量约是基态A的1/6,两种基态间能缓慢地转换,但激发态A 之间的转换很快且发生了质子转移,A 快速高效地衰变至另一激发态,应该存在一个中间过度态I,质子转移使A 转变成I ,I 回迁到基态I时产生发射峰504nm的荧光,构象改变使I 转变成B ,由B到B发射荧光而不发生质子转移。目前,对于GFP的作用机理较为认同的仅仅是:GFP是生物发光过程中的能量受体,并且是最终的发光体,不同的生物发光机制各不相同,不同的突变体发光机制也有很大差异。 3 GFP的应用特点 3.1 GFP的优点 (1)易于检测。GFP荧光反应不需要外加底物和辅助因子,只需紫外光或蓝光激发,即可发出绿色荧光,用荧光显微镜甚至肉眼就可以观察到,且灵敏度高,对于单细胞水平的表达也可识别。 (2)荧光稳定。GFP对光漂白有较强的耐受性,能耐受长时间的光照GFP在pH7~12范围内也能正常发光;对高温(70℃)、碱性、除垢剂、盐、有机溶剂和大多数都有较强抗性。 ’ (3)无毒害。从目前的研究结果来看,GFP对生活的细胞基本无毒害,对目的基因的功能也没有影响,转化后细胞仍可连续传代。 (4)通用性。表现在GFP的表达几乎不受种属范围的限制,在微生物、植物、动物中都获得了成功的表达;其次是GFP没有细胞种类和位置上的限制,在各个部位都可以表达发出荧光。 (5)易于构建载体。由于GFP分子量较小,仅为27~30kD,编码GFP的基因序列也很短,为2.6kb,所以很方便地同其它序列一起构建多种质粒,而不至于使质粒过大影响转化频率。 (6)可进行活细胞定时定位观察。对活细胞中蛋白的功能研究,更能接近自然真实的状态。通过GFP可实时观察到外界信号刺激下,目的蛋白的变化过程,借助于近来广泛使用的激光扫描共聚焦显微镜,结合强大的计算机软件,可进行三维显示。 (7)易于得到突变体。GFP中氨基酸的替换可产生不同光谱特性的突变体,且增强了荧光强度,适合在不同物种中专性表达。 3.2 GFP的改进 ①除去GFP基因中隐蔽剪接位点(crypticsplic site)或隐蔽型内含子(cryptic intron);②消除编码蛋白的积累;③将GFP定位到特定细胞器中;④改变碱基组分;⑤更换GFP生色团氨基酸;⑥插入内含子;⑦增加增强子和更换强启动子。 4 GFP的应用 4.1 报告基因和细胞标记 GFP作为报告分子和细胞标记最明显的优势是无需底物或辅因子参与;无论在活细胞还是在完整的转基因胚胎和动物中,都能有效地监测基因转移的效率。但在这方面的应用中,GFP最大的缺点就是没有放大作用,它不能象酶一样能通过加工无数的底物分子而将信号放大。所以一般都需强启动子以驱动GFP基因在细胞内足量的表达。也可用亚细胞分辨率的显微成像系统检测基因产物,靶入的基因被限制于一个细胞器内,GFP的浓度则相对提高了许多倍。 4.1.1 融合标记 应用得最多和最成功的是GFP同宿主蛋白构成融合子来监测宿主蛋白的定位和最后归宿,既有荧光又有宿主蛋白原有的正常功能和定位的融合蛋白效果最佳,GFP可融合于宿主蛋白的N端或C端,也可插入其内部。迄今为止,GFP已成功地靶入了大部分细胞器中,如质膜、细胞核、内质网、高尔基体、分泌小体、 线粒体、液泡和吞噬体等。 4.1.2 GFP基因作为免疫标记物 利用GFP的发光特性使免疫反应呈绿色荧光从而可以直接观察,可望取代传统的标记技术,建立特异、灵敏、简便和快速的免疫诊断新方法。岳莉莉等成功地实现了gfp与HBVe抗原基因融合后在大肠杆菌和昆虫细胞中高效表达,得到既能发射荧光又具有抗原性的双功能融合蛋白,为获得一种新型发光免疫诊断试剂奠定了基础。 4.2 研究活细胞的蛋白变他过程,细胞器动力学和内膜运输通过GFP可研究某一蛋白在活细胞中的动态变化,药物对蛋白的功能影响的动态过程以及蛋白之间的相互作用.避免了提纯蛋白,标记上荧光染料,用显微注射导入细胞的复杂方法。也可对信号转导系统的某一蛋白进行动态跟踪,研究其分子机制。如GFP与MAP4基因连接后,GFP—MAP 4定位在微管上,用显微注射的罗丹明一微管蛋白共定位证实该结果,因此用GFP的荧光就观察微管的动态变化。GFP与分秘蛋白clromogranin B相连后转染细胞,可动态观察该分泌蛋白分泌到胞外的过程。GFP与生长相关蛋白GAP 一43基因相连后,观察到GAP一43靶向定位在神经元质膜上,在活脑切片感染实验中,被标记上GFP荧光的大部分细胞为胶质细胞。GFP融合蛋白也已用于研究植物内膜系统以及各种细胞器的结构和功能。含有特定的定位序列的GFP融合蛋白使GFP定位于特定的细胞器和植物内膜系统,从而便于活体观察。 4.3 GFP基因在生物防治中的应用目前生物农药的杀虫效果往往得不到准确评估Yu—chan Chao等用GFP标记AcNPV,通过荧光观察,可以避免评估AcNPV 杀虫剂杀虫效果时仅仅记录有典型感染症状的害虫个体而忽视无明显感染症状但确实已经感染或正在感染的害虫个体,同时无需进行分子生物学鉴定即可方便地区分杀虫剂致死和天然病原致死,从而客观准确地评价杀虫剂的毒力。 4.4 GFP在微生物学中的应用 在活体研究中,GFP相对于其它报告蛋白(如口一半乳糖苷酶)在原位、实时的微生物生理生化研究中有很多优越性。对GFP作为分子标记物在微生物学中的应用进行回顾,对GFP在微生物与宿主相互作用、生物膜(biofilm)、生物降解、细菌与原生动物相互作用、基因转导、基因表达、 蛋白质定位以及生物传感器等领域的应用进行讨论,并扼要介绍了一些应用于荧光观察和定量分析的方法。GFP分子生色团的坚固外层保护荧光不被熄灭,但同时也降低了GFP分子的荧光对环境的敏感性。通过随机重组和基因定向突变得到了多种对环境敏感的GFP,它们可用作环境指示剂。 5 问题与展望 尽管GFP基因作为新型报告基因越来越受到关注,但毕竟只是近几年的时间,对GFP的基础理论研究远赶不上其应用的速度,目前还存在许多问题,如荧光强度的非线性性质使其定量非常困难;多数生物具有微弱的自发荧光现象,并有着类似的激发和发射波长,影响某些GFP的检测;新生GFP通过折叠和加工成为具有活性的形式,过程十分缓慢;紫外激发对某些GFP有光漂白和光破坏作用,导致荧光信号快速丧失等。但是GFP是生化和分子细胞生物学中飞速发展的一个工具,它已经渗透到了分子生物学、遗传学、动物学、植物学、生理学等其它许多生命科学领域。随着对GFP的基础理论研究的深入和新型突变体的不断出现,我们有理由相信这些问题终将得到解决。GFP工程,包括GFP蛋白工程和GFP基因工程的迅速发展,使其在理论研究和实际应用中产生更大的价值相信随着基因工程技术和细胞工程技术的El益成熟,GFP一定可以为我们揭开生命科学中许多迄今为止还不为人所知的秘密。
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[转载]散射
EUVplasma 2012-8-6 23:19
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ligcon.html#c1 散射光是有溶剂,容器表面,胶粒引起的,溶剂和容器引起的是瑞利散射和拉曼散射,瑞利散射峰跟跟激发波长一样,拉曼散射比激发波长稍长,二级瑞利散射和拉曼散射分别在激发波长的二倍和二倍稍长的位置,至于胶粒引起的是丁铎尔散射,它和瑞粒散射一样. 弹性散射(涉及极微小的能量转移)主要有 瑞利散射 和 米氏散射 ( Mie scattering ) 。非弹性散射包括 布里渊散射 ( Brillouin scattering ) 、 拉曼散射 ( Raman scattering ) 、非弹性X-光散射、 康普顿散射 等等。 — 第一类,波数基本不变或变化小于 10 -5 cm -1 ,称为瑞利散射 — 第二类,波数变化大约为 0.1 cm -1 ,称为布里渊散射 — 第三类,波数变化大于 l cm -1 的散射,称为拉曼散射 从散射光的强度看,瑞利散射最强,拉曼散射光最弱 布里渊散射 Relationship to Rayleigh scattering Rayleigh scattering , too, can be considered to be due to fluctuation in the density, composition and orientation of molecules, and hence of refraction index, in small volumes of matter (particularly in gases or liquids). The difference is that Rayleigh scattering considers only random and incoherent thermal fluctuations, in contrast with the correlated, periodic fluctuations (phonons) of Brillouin scattering. Relationship to Raman scattering Raman scattering is another phenomenon involving inelastic scattering processes of light with vibrational properties of matter. The detected frequency shift range and type of information extracted from the sample, however, are very different. Brillouin scattering denominates the scattering of photons from low-frequency phonons , while for Raman scattering photons are scattered by interaction with vibrational and rotational transitions in single molecules. Therefore the two techniques provide very different information about the sample: Raman spectroscopy is used to determine the chemical composition and molecular structure, while Brillouin scattering measures properties on a larger scale – such as the elastic behaviour. Experimentally, the frequency shifts in Brillouin scattering are detected with an interferometer , while Raman setup can be based on either interferometer or dispersive ( grating ) spectrometer . 共振喇曼散射 喇曼散射一般选择远离吸收带的激发波长,在物质的透明区域内进行。当激发光的频率落在分子的吸收带范围内,激发光波长刚好被吸收,这时将产生共振喇曼散射。其强度比喇曼谱线强度约大两至三个数量级,而且光谱的形状也有别于喇曼光谱。这个效应虽然在激光发现之前就已经观察到了,但是采用比汞弧灯的线宽窄得多的激光光源,特别是利用可调频激光来研究共振喇曼散射是特别有效的。利用共振喇曼散射的强度增强效应可以直接测定散射系统样品的微量成分,或者从低浓度的材料获得光谱。加上激光可以被聚焦在微小区域,所以还能对样品成分的分布进行测定。共振喇曼光谱中的强度变化还可以用于环境和结构因素的探测。 丁铎尔散射 tyndall Rayleigh scattering is defined by a mathematical formula that requires the light-scattering particles to be far smaller than the wavelength of the light. For a dispersion of particles to qualify for the Rayleigh formula, the particle sizes need to be below roughly 40 nanometers; and the particles may be individual molecules. Colloidal particles are bigger, and are in the rough vicinity of the size of a wavelength of light. It follows from scattering theory that Tyndall scattering (by colloidal particles) is much more intense than Rayleigh scattering. The importance of the size factor for intensity can be seen in the large exponent it has in the mathematical statement of the intensity of Rayleigh scattering . There is no equivalent mathematical statement for Tyndall scattering. But, if the colloid particles are spheroid , Tyndall scattering is mathematically analysable in terms of Mie theory , which admits particle sizes in the rough vicinity of the wavelength of light. Thomson scattering is the elastic scattering of electromagnetic radiation by a free charged particle, as described by classical electromagnetism . It is just the low-energy limit of Compton scattering : the particle kinetic energy and photon frequency are the same before and after the scattering.
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常用荧光物质参数
热度 3 microscopeworld 2012-6-28 12:37
Table of Fluorochromes This is a table of characteristics for fluorochromes used in flow cytometry, within groups, roughly in order of excitation wavelength. Colors you might see with a capable browser are only a rough approximation. Probe Ex (nm) Em (nm) MW Notes Reactive and conjugated probes Hydroxycoumarin 325 386 331 Succinimidyl ester Aminocoumarin 350 445 330 Succinimidyl ester Methoxycoumarin 360 410 317 Succinimidyl ester Cascade Blue 375;400 423 596 Hydrazide Lucifer yellow 425 528 NBD 466 539 294 NBD-X R-Phycoerythrin (PE) 480;565 578 240,000 PE-Cy5 conjugates 480;565;65 0 670 aka Cychrome, R670, Tri-Color, Quantum Red PE-Cy7 conjugates 480;565;74 3 767 Red 613 480;565 613 PE-Texas Red Fluorescein 495 519 389 FITC; pH sensitive BODIPY-FL 503 512 Cy3 512;552 565,615 TRITC 547 572 444 TRITC X-Rhodamine 570 576 548 XRITC Lissamine Rhodamine B 570 590 PerCP 490 675 Peridinin chlorphyll protein Texas Red 589 615 625 Sulfonyl chloride Cy5 625-650 670 Cy7 743 767 1,001 Allophycocyanin (APC) 650 660 104,000 TruRed 490,675 695 PerCP-Cy5.5 conjugate APC-Cy7 conjugates 650;755 767 PharRed Nucleic acid probes Hoechst 33342 343 483 616 AT-selective DAPI 345 455 AT-selective Hoechst 33258 345 478 624 AT-selective SYTOX Blue 431 480 ~400 DNA Chromomycin A3 445 575 CG-selective Mithramycin 445 575 YOYO-1 491 509 1270.65 SYTOX Green 504 523 ~600 DNA SYTOX Orange 547 570 ~500 DNA Ethidium Bromide 493 620 394.31 7-AAD 546 647 7-aminoactinomycin D, CG-selective Acridine Orange 503 530/640 DNA/RNA TOTO-1, TO-PRO-1 509 533 Vital stain, TOTO: Cyanine Dimer TO-PRO: Cyanine Monomer Thiazole Orange 510 530 Propidium Iodide (PI) 536 617 668.4 TOTO-3, TO-PRO-3 642 661 LDS 751 543; 590 712; 607 471.98 DNA (543ex/712em), RNA (590ex/607em) Cell function probes Indo-1 361/330 490/405 1010 AM ester. Low/High Ca ++, Fluo-3 506 526 855 AM ester. pH 6 DCFH 505 535 529 2'7'Dichorodihydrofluorescein, oxidized form DHR 505 534 346 Dihydrorhodamine 123, oxidized form, light catalyzes oxidation SNARF 548/579 587/635 pH 6/9 Fluorescent Proteins Y66F 360 508 Y66H 360 442 EBFP 380 440 ( Clonetech ) Quantum yield 0.18 Wild Type 396,475 508,503 GFPuv 385 508 ( Clonetech ) ECFP 434 477 ( Clonetech ) Quantum yield 0.40 Y66W 436 485 S65A 471 504 S65C 479 507 S65L 484 510 S65T 488 511 EGFP 489 508 ( Clonetech ) Quantum yield 0.60 EYFP 514 527 ( Clonetech ) Quantum yield 0.61 DsRed 558 583 ( Clonetech ) Quantum yield 0.29 Other probes Monochlorobimane 380 461 226 Glutathione probe Calcein 496 517 623 pH 5 Legend: ? Ex: Peak excitation wavelength (nm) ? Em: Peak emission wavelength (nm) ? MW: Molecular weight
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水溶性Salen型希夫碱的合成、光学性质和Cu2+荧光探针的研究
热度 1 xianghaifeng 2012-5-9 11:03
水溶性Salen型希夫碱的合成、光学性质和Cu2+荧光探针的研究
“Synthesis and photophysical properties of water-soluble sulfonato-Salen-type Schiff bases and their applications of fluorescence sensors for Cu 2+ in water and living cells”, Anal. Chim. Acta , 2012 , 735 , 96 - 106. L. Zhou, P. Y. Cai, Y. Feng, J. H. Cheng, H. F. Xiang ,* J. Liu,* D. Wu,* X. G. Zhou ► S ulfonate groups ensure good stability and solubility in water . ► S ulfonate groups have little effect on the photophysical properties. ► This is confirmed by the TD-DFT c alculations and experimental results. ► The strong blue, green, or orange fluorescence is selectively quenched by Cu 2+ . ► T he ligands are sensitive fluorescence sensors for Cu 2+ in water and living cells. A series of water-soluble sulfonato-Salen-type ligands derived from different diamines including 1,2-ethylenediamine ( Et-1 - Et-4 ), 1,2-cyclohexanediamine ( Cy-1 and Cy-2 ) , 1,2-phenylenediamine ( Ph-1 - Ph-3 and PhMe-1 - PhMe-4 ) , and dicyano-1,2-ethenediamine ( CN-1 ) has been designed and prepared. Sulfonate groups of ligands ensure good stability and solubility in water without affecting their excited state properties. Th e se ligands exhibit strong UV/Vis-absorption and blue, green, or orange fluorescence. Time-dependent-density functional theory calculations have been undertaken to reveal the influence of ligand nature, especially sulfonate groups, on the frontier molecular orbitals. Since their fluorescence is selectively quenched by Cu 2+ , the sulfonato-Salen-type ligands can be used as highly selective and sensitive turn-off fluorescence sensors for the detection of Cu 2+ in water and fluorescence imaging in living cells .
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[转载]新的光合叶绿素荧光参数的生物学意义
ivylw 2012-5-3 09:25
2004年,华盛顿州立大学的Kramer教授和Edwards教授等联合撰文,根据特别适合高等植物光合单位的“湖泊”模型,提出了几个新的调制叶绿素 荧光参数(Krameretal,2004,Photosynth.Res.,79:209-218)。这几个参数主要是针对PSII提 出的,具有典型的生物学意义,对测量调制荧光的科研人员而言具有重要价值。德国乌兹堡大学的Schreiber教授根据Kramer的方法,提出了几个针 对PSI的新参数,对研究PSI具有重要价值。这些参数结合起来,对于调制叶绿素荧光的应用可能具有重要价值。目前,这些参数已可通过PAM测量。 PSII参数(可通过PAM-2100、MINI-PAM、IMAGING-PAM、Dual-PAM-100等测量): 1)Y(II)=(Fm'-F)/Fm' PSII的实际量子产量,PSII的实际光合效率。 2)Y(NPQ)=1-Y(II)-1/(NPQ+1+qL(Fm/Fo-1)) PSII处调节性能量耗散的量子产量。若Y(NPQ)较高,一方面表明植物接受的光强过剩,另一方面则说明植物仍可以通过调节(如将过剩光能耗散为热)来保护自身。Y(NPQ)是光保护的重要指标。 3)Y(NO)=1/(NPQ+1+qL(Fm/Fo-1)) PSII处非调节性能量耗散的量子产量。若Y(NO)较高,则表明光化学能量转换和保护性的调节机制(如热耗散)不足以将植物吸收的光能完全消 耗掉。也就是说,入射光强超过了植物能接受的程度。这时,植物可能已经受到损伤,或者(尽管还未受到损伤)继续照光的话植物将要受到损伤。Y(NO)是光 损伤的重要指标。 4)Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1 PSI参数(可通过Dual-PAM-100测量): 1)Y(I)=1-Y(ND)-Y(NA) PSI的量子产量,光系统I的光合效率。 2)Y(ND)=1-P700red. 由于供体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量。若Y(ND)较高,一方面表明植物接受的光强过剩,另一方面则说明植物仍可以通过提高热耗散来保护自身。Y(ND)是光保护的重要指标。 3)Y(NA)=(Pm-Pm')/Pm 由于受体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量。暗适应后,Calvin-Benson循环的关键酶失活会引起Y(NA)的升高;光 照下,由于Calvin-Benson循环受到损伤引起的PSI受体侧电子累积也会引起Y(NA)的升高。光照下Y(NA)的升高一般是由光损伤引起 的。 4)Y(I)+Y(ND)+Y(NA)=1 qL=qP X Fo'/Fs
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比率荧光/磷光聚合物氧气探针
xianghaifeng 2012-4-25 12:40
比率荧光/磷光聚合物氧气探针
“ Tunable fluorescent/phosphorescent platinum(II) porphyrin-fluorene copolymers for ratiometric dual emissive oxygen sensing ”, Inorg. Chem. , 2012 , 51, 5208 - 5212 . H. F. Xiang ,* L. Zhou, Y. Feng, J. H. Cheng, D. Wu, and Xiangge Zhou,* Full text (PDF) A series of new platinum(II) 5,15-bis(pentafluorophenyl)-10,20-bisphenylporphyrin-9,9-dioctyl-fluorene copolymers, in which the relative intensities of the blue fluorescence and red phosphorescence are tunable, have been designed and prepared for the application in ratiometric dual emissive oxygen sensing.
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[转载]DNA测序技术的发展
zhangjinami 2012-4-22 20:29
第1 代测序技术——荧光标记的Sanger 法 第一代就不说了。 第2 代测序技术——循环阵列合成测序法 述第2 代测序技术中, 序列都是在荧光 或者化学发光物质的协助下, 通过读取DNA 聚合酶 或DNA 连接酶将碱基连接到DNA 链上过程中释放 出的光学信号而间接确定的. 除了需要昂贵的光学 监测系统, 还要记录、存储并分析大量的光学图像. 这都使仪器的复杂性和成本增加. 依赖生物化学反 应读取碱基序列更增加了试剂、耗材的使用, 在目前 测序成本中比例相当大. 直接读取序列信息, 不使用 化学试剂, 对于进一步降低测序成本是非常可取的. 在一个正在发生突破瓶颈巨变的领域内, 很难准确 预测未来将发生什么. 第3 代测序技术——直接测序 将基因组DNA 随机切割成大约100 kb 左右的片段, 制成单链并与六寡聚核苷酸探针杂交. 然后驱动结 合了探针的基因组文库片段通过可寻址的纳米孔阵 列. 通过每个孔的离子电流均可独立测量. 追踪电流 的变化确定探针杂交在每个基因组片段上的精确位 置. 利用基因组片段上杂交探针的重叠区域将基因 组片段文库排列起来, 建立一组完整的基因组探针 图. 利用计算机算法, 获得完整的基因组序列.
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ARSOLux:饮用水砷污染快速检测技术(微生物荧光法)寻求国内合作
Helmholtz 2012-4-16 11:48
ARSOLux是 德国亥姆霍兹联合会下属德国环境中心UFZ两年前开发出来的 一种新型、采取基因修饰的微生物K12大肠肝菌为生物传感器的便携式快速砷污染检测技术, 见 www.arsolux.ufz.de 。 本项目已经经过近十年的开发,包括一些野外现场检验。 据德方宣传材料声称,该技术具有快速、准确、便宜的特点。每剂水样的检测费用只有1美元,经过2小时左右的微生物激活时间,可以直接比对所采水样与含 10-100 ppm 砷的标准水样两边微生物的荧光对照,从而准确确认实际水样是否出现砷超标、砷浓度是在什么水平。 这种便携式、低成本的砷检测和监控技术对于贫困的 边远地区 具有很大优势,因此已经通过欧盟有关方面以及国际组织在孟加拉国以及欧洲进行推广。现在德方已经孟加拉国、印度、蒙古、保加利亚等地做了不少实地测量和示范性检测 。 虽然由于中国的地质复杂,再加上各地活跃的开矿活动,中国不少地区、尤其是西南、东北等地的地下水存在广泛的砷污染风险。过去曾有国土资源部地质调查中心、北京师范大学、地质大学、国家疾控中心等许多专家参与过具体的污染测量与污染源的研究。但是,这些专家虽然参加过一些国内甚至是属于国际合作的砷染污检测项目,但通常是在现场采集水样,然后回到实验室用多种化学方法进行测量以及统计分析。对于一项先进技术是否符合中国国情、是否便宜、准确、方便和有推广应用价值,这 并 不是某个专家的兴趣所在。 今年5月22-24日,将有两位德国负责本技术推广应用的专家途经北京 。德国亥姆霍兹联合会北京代表处希望能与中方感兴趣的相关科研机构或者公司企业接触,看是否在国内也能用上这种方便准确的生物荧光检测技术。德方可以提供一些技术支持,跟中方科研人员一起进行一些实地的检测与检验。当然,因为本技术中使用了受不同浓度砷影响而发不同强度荧光的 转基因的 微生物,所以也或者需要跟负责转基因生物安全性的政府部门打交道。 欢迎对此技术项目有兴趣的中方科研人员和技术公司跟亥姆霍兹北京代表处沟通联系。010-65907866 ____________________ 德国之声的一个孟加拉国砷污染问题及德国科研人员现场检测的视频展示: 砷——饮用水中看不见的毒——对孟加拉国的一个互动调研 http://webdocs.dw.de/arsenic/index.php?lg=cnp=Ministry 饮用水被砷污染是一个全球性问题,孟加拉国的情况尤为严重。该国三分之一人口处于慢性中毒状态。和地球上其它地区不同,孟加拉国地下水的砷污染是天然的。“砷——饮用水中看不见的毒”报导人员走访了砷中毒患者,并访问了在孟加拉国宣传和推广转基因大肠肝菌荧光检测法的德国研究人员。这些研究人员利用发光细菌,可以快速地、价格低廉地检测饮用水是否被砷污染。 ARSOlux booklet 2011.pdf ———————————————————— 中国砷中毒面临爆发趋势 马桂花 http://www.chinaqw.com/node2/node116/node425/node427/node439/userobject6ai24025.html 人有点儿钱就会想尽办法改善生活条件,这一点原本自然。可有时,常常事与愿违,就象山西省山阴县大营村农民芦子荣一家所遭遇的,结果反而比原先更糟。 1985年,芦子荣花了300多元钱在自家院内挖了一口井,当时他满心欢喜,以为他的家人从此不必象村里其他人那样再去一里外的井里取水,并为此而自豪不已。 转眼十年过去了,他才发觉,自家这口井与其说是幸福之源,不如说是灾难的开始。因为井水正在一点点地戕害家人的身体。 由于井边地表浅层的土质中的含砷量大大超标,因此长期饮用这眼井水的芦家人都患有砷中毒。他们的手脚严重角化,手掌和脚底皮肤变厚变硬。不仅如此,芦子荣前胸、后背的皮肤都色素加深。 “喝了井里的水三年后,我浑身发软、没劲,”现年51岁的芦子荣说。过去,他给别的村民油漆家具、画《西厢记》等古装画收入颇丰。可现在,他经常头晕,右胳膊和左腿膝盖以下时常麻木,甚至闻不了油漆味。 更让人吃惊的是,他的长子芦金龙在太原工业大学计算机系就读两年后,因砷中毒引起的神经障碍不得不提前退学。“有时候我的大脑象计算机黑屏一样,一阵有一阵无,”22岁的芦金龙说。他现在呆在家里做些杂事。 在离芦家约5公里的——四里庄,一些农民的手惨不忍睹。 刘风祥的手掌上长了一层约一厘米厚的黄色、半透明“皮肤”。和四个手指平行的一条掌纹处裂成了深沟。“我喝了两年多村里的井水就发现自己和邻居的手都有变化,就不再喝原来的水。可十年过去了,手掌的皮肤还在长,”刘风祥说。他的手掌和脚底摸上去都很凉。 “如果干挤牛奶这样的重活,我的手就发僵,还疼,”他说。 刘风祥为去医院看手花了一千多元,却没有任何结果。医生无法解释他的病因。实在难受时,37岁的刘常常先用热水泡手,然后用剪刀剪那层厚厚的角化皮肤。 刘风祥和芦子荣只是山阴县现已确诊的4723个砷病人中的两个。在已经省卫生部门检查的约占该县总人口91%的42个村的2万4137人中,中毒病人数高达19.6%。 “中国关于卫生饮水砷含量的国家标准为0.05毫克/升,而山阴县有4个乡镇的3.5万人饮用高砷水,最高的砷含量达4.44毫克/升,超过国家标准88倍,”中国氟砷专业委员会副主任委员、中国医科大学公共卫生学院院长孙贵范说。 据孙教授介绍,长期喝高砷水轻者会导致皮肤色素沉着和脱色;手掌、脚掌部位皮肤对称性的皮肤过度角化以及神经系统损害,严重的会导致皮肤癌、肺癌和其他内脏的癌变,直至死亡。 山西省卫生厅的一份报告显示:重病区的大营村共有400口人,1994年至1998年期间因患各种癌症而导致死亡的中年人达20人之多,癌症死亡率是非砷病区的十倍。 孙教授说,一些相关研究表明:慢性砷中毒会造成儿童的脑损伤。砷甚至还会通过水和土壤污染植物,并很难从土壤中分离。 据山西省卫生厅地方病办公室主任冯立忠介绍,该省有55万多人居住在高砷地区,其中超过10万人饮用含砷的井水。 到目前为止的调查发现,最小的砷中毒患者年龄为7岁,最大的为80岁以上。 为解决这个问题,该省研究发明了一种新型的水处理技术,并据此制成了除砷设备。病区连续观察除砷率为97%。这种一次能处理100公斤水的设备单价为570元。地方政府向山阴县200户居住分散的住户赠送了这种设备。 然而,省卫生厅的官员成金山指出,由于该设备有可能造成二次污染,只能充作紧急情况下的临时性措施。目前在人口密集的地区采取的主要措施是推行改水工程。1997年,各级政府投资200多万元从8公里外引地下水供应包括大营村在内的六个村庄。现在,5千多村民可以在家里喝上安全自来水。 据孙贵范教授讲,全国31个省、市、自治区中有29个省区的居民饮用水中砷含量高于国家标准。 “自1982年以来,地区性砷中毒相继在新疆、内蒙古、山西和贵州出现。到目前为止,中国砷中毒病区人口初步估计为200多万,其中砷中毒病人有2万多,”孙教授说。 他补充说,如果采用世界卫生组织的0.01毫克/升水砷含量作为标准,中国有近1500万人因饮水处于慢性砷中毒状态。 当然,此数据只是初步调查的结果,中国高砷地区的地理分布和人员损伤情况还有待进一步调查。 鉴于改水工程耗资巨大,因而较难实现,孙教授建议对全国所有的水井进行检测,同时先解决儿童的饮水问题。 联合国儿童基金会已对中国的砷中毒情况给予关注,并提出与孙教授所在的中国氟砷专业委员会进行合作。去年,双方协作对中国砷中毒现状进行调查,包括砷污染水的地理分布、病人和高砷暴露居民的有关数据信息,以便为即将采取的预防性措施奠定基础。 “砷中毒将成为今后五年儿基会中国项目的重点,”儿基会中国水项目高级项目官员刘鹏心说。 由于砷中毒癌变要经过20至30年,而中国高危地区人口已在过去15至20年中处于高砷暴露,孙教授警告说,中国因砷引起的癌症爆发已迫在眉睫。他呼吁政府立即采取相应措施进行干预,尽早检测和预防。“不然就来不及了,”他说,言语中含着迫切。 目前,孙贵范和中国预防科学研究院的同行正在分析从病区村民那儿获取的尿样和皮肤角质,以验证脱氧核糖核酸(DNA)损伤。他们还准备验证砷中毒对大脑的损伤。 与此同时,各界为减少高砷病人痛苦所做的努力几乎微不足道。卫生部门只向有限的病人提供了一些软化角质的药膏。 “除了改水,没有任何办法或药物能治疗砷中毒病人,”儿基会的一位资深专家说。 (本文刊载于2001年2月12日《中国日报》) ----------------- 全球地方性砷中毒病区受危害人口至少5000万 新华网山西频道 2004-11-30 记者:刘云伶 新华网太原11月30日电 (记者:刘云伶)地方性砷中毒已远非地方性问题,而是全世界共同的难题,正威胁着至少22个国家和地区的5000多万人口。其中多数为亚洲国家,以孟加拉、印度、中国最为严重,美国、墨西哥、匈牙利等国家和地区也不同程度地存在病区。 这是日前召开的减少砷中毒危害国际研讨会上,世界卫生组织官员公布的信息。 此次研讨会由亚太经合组织、联合国儿童基金会、联合国大学和世界卫生组织联合主办,中国卫生部和水利部共同承办。来自15个国家和地区的71名专家和机构代表参加会议,形成《太原宣言》,提出了改善水质、减少砷中毒危害的具体建议。 据了解,地方性砷中毒最早出现在智利,20世纪50年代台湾也曾发现病区,之后一些国家陆续发现含砷过高的饮用水及病区。目前在亚洲有12个国家地下水的含砷量超过标准,全世界至少有20万人砷中毒。导致饮水型砷中毒的主要原因,在于地方性砷中毒病区病状发现的迟缓,对中毒症状认识的缺乏和这一问题的广泛宣传。 地方性砷中毒已引起世界各国广泛关注,但难点在于目前尚无根治方法,替代水源方法也受到了一定程度质疑。《宣言》提出,解决地方性砷中毒问题,需要长期的、价格低廉的、可持续的方案。替代水源的使用可能有助于解决砷含量的问题,但也可能带来一些其它危险,因此,解决水质问题不能依赖单一方法,应采取综合方法。 与会专家建议,发现地砷病的各国有关部门和地方政府都应参与有关砷中毒的全球性研究并进行相关合作。各国应根据情况制定实用有效的国家政策,确保由国家的一个或多个部门来具体承担水质政策的实施,还要保证这些部门的人员和资金需要,由其制定出至少是本国的安全水质标准。同时,通过建立一个区域性的水质中心,各国的相关部门应积极参与促进合作,实行数据共享和经验交流。专家们还认为,有关国际组织应该通过提供技术指导、资金援助和改善基础设施,支持发现地砷病的国家和地区的有关工作。(完) —————————————————— 儿童是砷中毒高危人群 发表时间: 2009-10-27    来源: 中国环境报第8版    本该活泼聪颖的8岁孩童,却双目呆滞、反应迟钝,专家指出,这有可能是“砷高”惹的祸。有调查显示,在中国的地方性砷中毒病区人口中,儿童约占1/5,属高危人群,目前发现的最早病例是只有6个月大的婴儿。联合国儿童基金会驻华代表伍德琛强调,中国的砷中毒防治工作尤其要保护儿童,因为他们是最脆弱的群体。   山西省地方病防治研究所所长王三祥说,研究表明,过量的砷都可通过胎盘屏障或血脑屏障影响到儿童不同时期的脑发育和神经递质的合成与分泌,因而会对儿童智力及神经系统的正常发育产生不良影响。同时,受害儿童的身体发育也异常缓慢。因此,哪怕迅速脱离污染源,这些孩子在几十年后仍有变成智障和残疾的危险。
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[转载]生物版因为爱情(转自人人网)
nankaizhangfeng 2012-3-1 20:44
给你一管过去的cDNA 看看那时做的反转录呀 有时会忽然忘了, RNA 要冰浴! 再提不出那样的质粒, 酶切以后直接连载体; 虽然会经常忘了, 人不能直接喝EB! 因为爱情, 陪你去看荧光 Marker 帮助我们染色和定量, 因为爱情 陪你做Northern 杂交洗膜每一次都疯狂! 因为爱情, 我们来到CAU, 我们已经不是昨天的模样 因为爱情 我们选择了生物 半夜实验室有灯光,人来人往 再摇不出大肠杆菌, 测OD我直接用眼睛; 虽然会经常忘了, PCR 要加酶! 因为爱情,一起种拟南芥, 所有一切都是胁迫的模样; 因为爱情,简单的生长 所有幼苗都可以为你疯狂!
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[转载]各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法
热度 1 skdhf 2012-2-28 16:22
紫外吸收光谱 UV 分析原理:吸收紫外光能量,引起分子中电子能级的跃迁 谱图的表示方法:相对吸收光能量随吸收光波长的变化 提供的信息:吸收峰的位置、强度和形状,提供分子中不同电子结构的信息 荧光光谱法 FS 分析原理:被电磁辐射激发后,从最低单线激发态回到单线基态,发射荧光 谱图的表示方法:发射的荧光能量随光波长的变化 提供的信息:荧光效率和寿命,提供分子中不同电子结构的信息 红外吸收光谱法 IR 分析原理:吸收红外光能量,引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁 谱图的表示方法:相对透射光能量随透射光频率变化 提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率 拉曼光谱法 Ram 分析原理:吸收光能后,引起具有极化率变化的分子振动,产生拉曼散射 谱图的表示方法:散射光能量随拉曼位移的变化 提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率 核磁共振波谱法 NMR 分析原理:在外磁场中,具有核磁矩的原子核,吸收射频能量,产生核自旋能级的跃迁 谱图的表示方法:吸收光能量随化学位移的变化 提供的信息:峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数,提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息 电子顺磁共振波谱法 ESR 分析原理:在外磁场中,分子中未成对电子吸收射频能量,产生电子自旋能级跃迁 谱图的表示方法:吸收光能量或微分能量随磁场强度变化 提供的信息:谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数,提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息 质谱分析法 MS 分析原理:分子在真空中被电子轰击,形成离子,通过电磁场按不同m/e分离 谱图的表示方法:以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化 提供的信息:分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度,提供分子量,元素组成及结构的信息 气相色谱法 GC 分析原理:样品中各组分在流动相和固定相之间,由于分配系数不同而分离 谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化 提供的信息:峰的保留值与组分热力学参数有关,是定性依据;峰面积与组分含量有关 反气相色谱法 IGC 分析原理:探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力 谱图的表示方法:探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线 提供的信息:探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数 裂解气相色谱法 PGC 分析原理:高分子材料在一定条件下瞬间裂解,可获得具有一定特征的碎片 谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化 提供的信息:谱图的指纹性或特征碎片峰,表征聚合物的化学结构和几何构型 凝胶色谱法 GPC 分析原理:样品通过凝胶柱时,按分子的流体力学体积不同进行分离,大分子先流出 谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化 提供的信息:高聚物的平均分子量及其分布 热重法 TG 分析原理:在控温环境中,样品重量随温度或时间变化 谱图的表示方法:样品的重量分数随温度或时间的变化曲线 提供的信息:曲线陡降处为样品失重区,平台区为样品的热稳定区 热差分析 DTA 分析原理:样品与参比物处于同一控温环境中,由于二者导热系数不同产生温差,记录温度随环境温度或时间的变化 谱图的表示方法:温差随环境温度或时间的变化曲线 提供的信息:提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息 示差扫描量热分析 DSC 分析原理:样品与参比物处于同一控温环境中,记录维持温差为零时,所需能量随环境温度或时间的变化 谱图的表示方法:热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线 提供的信息:提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息 静态热―力分析 TMA 分析原理:样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化 谱图的表示方法:样品形变值随温度或时间变化曲线 提供的信息:热转变温度和力学状态 动态热―力分析 DMA 分析原理:样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化 谱图的表示方法:模量或tgδ随温度变化曲线 提供的信息:热转变温度模量和tgδ 透射电子显微术 TEM 分析原理:高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射,使得在相平面形成衬度,显示出图象 谱图的表示方法:质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象 提供的信息:晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等 扫描电子显微术 SEM 分析原理:用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象 谱图的表示方法:背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等 提供的信息:断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等 原子吸收 AAS 原理:通过原子化器将待测试样原子化,待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光,从而使用检测器检测到的能量变低,从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。 (Inductive coupling high frequency plasma)电感耦合高频等离子体 ICP 原理:利用氩等离子体产生的高温使用试样完全分解形成激发态的原子和离子,由于激发态的原子和离子不稳定,外层电子会从激发态向低的能级跃迁,因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光后,利用检测器检测特定波长的强度,光的强度与待测元素浓度成正比。 X-ray diffraction ,x射线衍射即XRD X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射,主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅,这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用,从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加,互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。 满足衍射条件,可应用布拉格公式:2dsinθ=λ 应用已知波长的X射线来测量θ角,从而计算出晶面间距d,这是用于X射线结构分析;另一个是应用已知d的晶体来测量θ角,从而计算出特征X射线的波长,进而可在已有资料查出试样中所含的元素。 高效毛细管电泳(high performance capillary electrophoresis,HPCE) CZE的基本原理 HPLC选用的毛细管一般内径约为50μm(20~200μm),外径为375μm,有效长度为50cm(7~100cm)。毛细管两端分别浸入两分开的缓冲液中,同时两缓冲液中分别插入连有高压电源的电极,该电压使得分析样品沿毛细管迁移,当分离样品通过检测器时,可对样品进行分析处理。HPLC进样一般采用电动力学进样(低电压)或流体力学进样(压力或抽吸)两种方式。在毛细管电泳系统中,带电溶质在电场作用下发生定向迁移,其表观迁移速度是溶质迁移速度与溶液电渗流速度的矢量和。所谓电渗是指在高电压作用下,双电层中的水合阴离子引起流体整体地朝负极方向移动的现象;电泳是指在电解质溶液中,带电粒子在电场作用下,以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象。溶质的迁移速度由其所带电荷数和分子量大小决定,另外还受缓冲液的组成、性质、pH值等多种因素影响。带正电荷的组份沿毛细管壁形成有机双层向负极移动,带负电荷的组分被分配至毛细管近中区域,在电场作用下向正极移动。与此同时,缓冲液的电渗流向负极移动,其作用超过电泳,最终导致带正电荷、中性电荷、负电荷的组份依次通过检测器。 MECC的基本原理 MECC是在CZE基础上使用表面活性剂来充当胶束相,以胶束增溶作为分配原理,溶质在水相、胶束相中的分配系数不同,在电场作用下,毛细管中溶液的电渗流和胶束的电泳,使胶束和水相有不同的迁移速度,同时待分离物质在水相和胶束相中被多次分配,在电渗流和这种分配过程的双重作用下得以分离。MECC是电泳技术与色谱法的结合,适合同时分离分析中性和带电的样品分子。 扫描隧道显微镜(STM) 扫描隧道显微镜(STM)的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极,当样品与针尖的距离非常接近时(通常小于1nm),在外加电场的作用下,电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。 原子力显微镜(Atomic Force Microscopy ,简称AFM) 原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端,微悬臂的另一端固定,当探针在样品表面扫描时,探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形,这样,微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器,可以精确测量微悬臂的微小变形,这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。 俄歇电子能谱学(Auger electron spectroscopy),j简称AES 俄歇电子能谱基本原理:入射电子束和物质作用,可以激发出原子的内层电子。外层电子向内层跃迁过程中所释放的能量,可能以X光的形式放出,即产生特征X射线,也可能又使核外另一电子激发成为自由电子,这种自由电子就是俄歇电子。对于一个原子来说,激发态原子在释放能量时只能进行一种发射:特征X射线或俄歇电子。原子序数大的元素,特征X射线的发射几率较大,原子序数小的元素,俄歇电子发射几率较大,当原子序数为33时,两种发射几率大致相等。因此,俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。
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荧光定量PCR专业设计软件
guoxing 2011-8-25 18:22
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甚荒唐:“劳改犯”变“警察”
wangxh 2011-6-3 23:04
这里正在修路,已经很久很久没有见过警察亲自干活的俺,今天突然看到“警察们”拼命抡着镐头,甚是奇怪,免不了近前看个究竟。 各地都有过这样的情况:快刑满释放的劳改犯经常被组织起来,出来干些活,当然是给监狱或劳改队挣外快了,这已是司空见惯的事儿。 警察在执勤任务时,经常穿着高科技背心——一种可以发出荧光的执勤服。这倒也无它,只是中国警察穿着印有“POLICE”的荧光背心,经常让俺感觉到了外国似的。 如果把印有“ POLICE ”的荧光背心套在抡镐头、铁锹的劳改犯身上【可能是为了容易辨别,或是万一跑了好找?】,是不是有些荒唐呢?怪不得有人发出感叹:天朝真是无奇不有,有时候还是执法人员......
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荧光研究的过去与现状
hellolj 2010-10-17 19:49
对荧光材料的研究距今已有100多年的历史,自从1866年一个年轻的法国化学家--- Theodore Sidot 意外的发现 ZnS型的荧光体并将其应用在电视显像管的发光材料之后,就标志着对荧光材料进行科学研究和分析的开始。 19世纪末到二十世纪初,德国的Philip E.A Lenard和其助理对发光材料进行了大量的研究,并取得了显著的成果,他们从含有硫化物和硒化物的碱土硫化物中提取了各种各样的发光材料并研究了其发光特性。 经过研究他们发现可以通过将金属杂质加到原料中并通过灼烧可以合成混合的发光体,而这金属杂质就被称为发光激活剂,又称为主体的发光中心。为了找出潜在的激活剂,Lenard和他的助理不仅对重金属进行了研究,而且对稀土元素也进行了探讨。 碱土硫化物是由这个研究小组研究并发展起来,所以又称其为Lenard发光体。他们的研究成果在书中都有记载。 在1920s末到1930s,德国的P.W.Pohl和他的助理对碱性氢化物荧光物中的活性的TI+进行的详细的研究。他们培养单晶发光体并进行大量的光谱研究。他们与美国的F.Seitz合作共同引出了发光中心的配位模型而且成为了当代的发光物理现象的基础。 Humbolt Leverenz 和他的助理在美国的无线电公司也研发了好多可以应用到电视显像管的具有令人中意特性的实用发光体,他们的发射光谱的数据至今仍有很大的价值。 尤其在第二次世界大战结束之后,关于荧光和固态发光体的研究便得到了突飞猛进的发展,这一切可以在固态物理学进展中看出,尤其在半导体和晶格缺陷的物理现象中可得知。而且对于理解固态光谱学,尤其金属离子和稀土离子的转变上,有很大的改进。 发光中心的配位理论的概念在理论上是成立的,这一模型可以用来解释特殊形状的发光谱带。激发能量转变理论也可以解释敏化发光现象,而且以晶体场理论为基础的晶体中的过渡金属光谱阐明了其能级和发光的跃迁。 荧光主要应用于三个方面,其一是可作为光源,比如说荧光灯,其次其可以应用到显示器装置,如等离子显示器,阴极发射管及真空荧光显示器等,最后可以用于检测系统,例如x-ray屏幕、闪烁器和发光材料等。 当然,无机荧光材料的制备与合成主要是以物理无机化学为基础的,而且它的发展与应用是与照明工程、电子学及图像工程紧密相关的。因此,对荧光的研究需要结合跨学科方法和技术,并对以上学科进行融合。
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基于希夫碱衍生物荧光增强对锌离子的选择测试
airongliu 2010-6-24 20:50
水杨酸苯胺通过侧其荧光光谱被用来检测 MeCN/H 2 O(1:1,v/v) 溶液中痕量的锌离子。该荧光探针通过与 MeCN/H 2 O(1:1,v/v) 溶液中的锌离子相作用,其荧光发射强度增强了,其原因是水杨酸苯胺与溶液中的锌离子形成了 1:1 的复杂配合物 , 用这种方法检测锌离子,得到的线性浓度范围是 1.6 10 7 mol/L 到 1.0 10 5 mol/L ,检出限是 1.5 10 7 mol/L 。当锌离子与其他离子共存时,用该荧光探针对其进行检测时,该探针呈现出了对锌离子的高选择性。
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看得见的DNA测序
dearyajuan 2009-4-13 21:42
下午听了美国休斯顿大学生物与生物化学系杜晓春(Shiao-Chun(David) Tu)教授关于单分子实时DNA测序的报告,实时单分子DNA合成测序法(Single-Molecule Real-time DNA Squencing),觉得挺有趣,之前也听小鱼讲过类似的研究,所以感觉也比较熟悉。杜教授主要研究酶学,几十年来都致力于荧光、生物发光等研究,单分子DNA测序也是他工作的内容之一,在跟同事开公司的期间还取得了几项专利,现在公司已经被其他大公司购买,在单分子测序方面投入了更多的资金用于研发和推广。这篇博文主要是根据这次讲座整理的。 人类基因组计划的完成,让人们对于自身有了更多的认识,人类基因组由23条染色体,约30亿对核苷酸的DNA分子构成,其中1.5%(大约2-3万)为编码蛋白质的基因,此外还有很多非编码序列。分析基因组序列,对于认识各种基因的功能,了解基因表达的调控方式,理解生物进化的基础,进而阐明所有生命活动的分子基础无疑具有十分重要的意义。从基因水平深入理解疾病的发病机制,将为疾病的发生、发展、诊断和治疗提供新的手段,使个体化医疗成为现实。 DNA测序的发展有赖于基因工程技术的进步,1975-1985年的Sanger法可以称为第0代测序法,是DNA链末端合成终止法,基本原理是利用4种ddNTP代替dNTP作为底物进行DNA合成反应。一旦ddNTP掺入到DNA链中,由于核糖的3位碳原子上不含羟基,不能与下一核苷酸反应形成磷酸二酯键,因此反应终止。用放射性P或S标记dNTP,电泳分离片段,放射自显影,就可以读出一段DNA的序列。 1st Generation:1986-2006,Dye-terminator sequencer,荧光代替了同位素。 2rd Generation:2006-present,sequencing by sythesis。 3rd Generation:in 2-5years,real-time single molecule sequencing。 4th Generation:5-10?years,direct sequencing。 从最初的全基因组测序花费300million美元(比预算3billion少很多),到后来历时9个月花费30million,技术不断进步,成本也在逐渐降低,但是离人们期望的在1天之内甚至几小时之内完成3billion bp的测序花费在1k美元左右的目标还相差很远,传统的测序方法显然不能满足人们的需求。 目前比较新的sequencing technology主要有以下几种: Approach Key steps Ligation(SOLID) Hybridization+ligation/Amplification/Serial fluorescence Base Extension Pyrosequencing/Amplification/Serial bioluminescense SM Base Extension Nanopore conductivity Dye on base fluorescence,ZMW Dye on r-Pi/Real-time FRET 杜教授他们的研究是最后一种,应用FRET的方法,荧光标记在第三个磷酸分子上。FRET就是Fluorescence Resonance Energy Transfer (荧光共振能量转移),原理如图 FRET有两个条件:波长有重叠;合适的距离。energy transfer的efficiency与距离有关,如图 R。通常为20-40。 杜教授他们应用的DNA测序方法是在DNA合成酶polymerase上标记donor,在第三个磷酸上标记acceptor,当标记了荧光的dNTP掺入到DNA分子中时,polymerase的donor把能力传递给dNTP的acceptor,donor的荧光强度降低,而acceptor的荧光强度升高,dNTP掺入后,Pi解离下来,所以不会影响下一个碱基掺入时的荧光变化,所以这种方法测序不用测一个就停下来,虽然目前由于技术限制故意放慢了DNA 合成的速度。现在正在研究试图利用多通道高通量的方法进行测序,那样就有可能在1天之内完成3billion的测序。他们现在的方法属于第2代、第3代测序方法,将来可能会出现直接测序,就是利用酶的构象变化conformational change直接测序,那样就不需要标记荧光,完全是在自然的情况下进行测序,会更简单更快速,当然技术要求也更高。
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Single Molecule Spectroscopy -- 单分子光谱技术
wkzhang 2008-7-23 12:08
如今在生物物理领域,Single Molecule是赫赫有名,今天忽然意识到好多东西我都只知道英文怎么叫而不知道其中文翻译,就查了一下,所幸还找到了一些中文资料。就稍微整理一下,以备不时之需吧。下面绝大部分内容来自Reference 1。 单分子光谱,顾名思义,就是单个分子的光谱,实际上通常是对单个生物分子动态行为的光谱分析。那么为什么要进行生物单分子光谱的研究呢?因为在普通的光谱技术中,实验中探测到的是大量分子的综合平均效应,得到的是系综的平均响应和平均值,这一平均效应掩盖了许多特殊的信息。而单分子光谱研究可以排除系综的平均效应,有利于复杂环境中同种分子不同行为的分析,通过对体系中的单个分子进行研究从而得到单分子体系的动力学过程,例如可以实时了解生物大分子构象变化的信息;可以观察微环境对单分子体系的影响,从而得到与分子微环境相关的信息。 目前主要的技术手段包括生物大分子荧光光谱,单分子荧光能量转移谱、与原子力显微镜结合进行单分子水平的分子间相互作用力的测量,以及可进行单分子操作的激光光钳,高时间分辨率的单分子轨迹追踪等。下面主要简单介绍一下大名鼎鼎的荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET ),以及荧光标记物。 荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET ) 荧光共振能量转移是指当两种不同的荧光生色团离的较近,且其中一种生色团(供体, donor)的发射谱与另一种生色团(受体, acceptor)的激发谱有相当程度的重叠时,当供体被激发时,受体会因供体激发能的转移而被激发。其直观表现就是供体产生的荧光强度较其单独存在时要低的多,而受体发射的荧光却大大增强,同时伴随它们荧光寿命的相应缩短和延长。能量转移效率与两个生色团激发谱和发射谱的重叠程度、供体与受体跃迁偶极的相对取向、供受体间的距离有密切关系,其经典公式为E=R06/(R6+ R06), R0为能量传递达到50%的距离。选定供、受体对之后,可将R0看作恒量。能量转移的发生将改变供、受体的去偏振程度、荧光寿命、荧光强度等,测定这些参数值就可得出E。利用R0和实验测得的E就可测得供受体间的距离R。用此方法测量生色团距离的方法被称为光谱尺,可测量 1.0-10.0nm 之间的距离。 Single pair FRET是在一个生物大分子或两个相互作用的分子上标记两个不同的荧光基团。同样,当供体的发射光谱与受体的吸收光谱相重叠时,发生共振能量转移。通过探测能量转移效率,就可确定两点间的距离。由于相对取向和光谱重叠积分等不确定因素,该方法不能准确确定绝对距离。但可通过监测供体-受体的相对距离变化,结合其时间变化推测生物大分子在生命活动中的构象变化。该技术不仅有非常好的静态定位能力,也能提供分子内或分子间两个荧光基团在距离和方向上的动态变化。由于每次只观察一对供、受体系统,因此能在毫秒时间尺度内观察这些变化,从而将具有不同能量转移效率的亚群分开。将这种方法扩展,可用于研究生物多聚体的组成动力学、DNA限制性内切酶酶切反应,以及DNA发夹结构的去折叠等。 技术上单分子荧光探测必须满足两个基本要求,一是在被照射的体积中只有一个分子与激光发生相互作用;二是要确保单分子的信号大于背景的干扰信号。背景信号来自于Raman散射、Rayleigh散射、溶剂中杂质、盖玻片产生的荧光和探测器的暗电流。因此,进行单分子探测要求 (1) 激发容积要小,因为背景的吸收与激发体积成正比,尽量减小激发体积可降低背景干扰,(2)高效的收集光学系统,(3)灵敏的探测器,(4)采用针孔装置,或将溶剂中杂质预漂白以及用低荧光光学材料等方法清除背景荧光。常用的装置是近场光学扫描显微镜(near-field scanning optical microscope NSOM),其最小激发体积小于10-2m3。该方法在单分子荧光的探测中发挥了很重要的作用。可监测单个生物大分子的构造变化,例如旋转和纳米水平上的距离变化。其不足是扫描时需要通过复杂的控制系统来保持适当的样品与探针之间的距离,并且其近场激发对所研究的生物体系有微扰作用,给研究带来许多限制。 共聚焦激光扫描显微镜(Confocal scanning optical microscope CSOM),也是常用装置之一。在其光学设计中,激光束经物镜聚集到样品上形成一个接近衍射极限的光斑,利用同一物镜收集样品反射回的光,经一个共焦小孔后被探测器接收,而非焦面的光则被小孔滤掉,从而保证了良好的光学收集效率和高信噪比。探测器是单分子荧光检测的关键部分,常用的探测器是超敏电感偶合相机(intensity charged coupled device, ICCD)和单光子计数模式的雪崩光二极管,将其与激光共聚焦荧光显微镜和有关电子系统相组合,可进行多种形式的单分子荧光特性研究。包括单分子荧光成像,荧光光谱,荧光寿命及FRET。 荧光标记物 用于单分子荧光研究的理想荧光标记物应有下述特点:耐光,不易发生光致漂白;具有高消光系数和高量子产率;易被激发,荧光强度波动小;体积小,对标记的宿主分子影响小。对于spFRET研究用的一对荧光探针,还要求 ①供、受体的激发谱有较大不同,二者的发射谱也要足够分开。但供体发射谱与受体激发谱又要有一定重叠,尽量减少供体发射的荧光漏入受体发射范围,降低激光直接激发受体的作用;②供体和受体都有相当的量子发射,保证在有FRET发生时,供、受体都有明确的强度相对变化。Cy3和Cy5是常用的一对荧光探针,二者光谱分离大,量子产率相当,在无氧环境耐光。 总之,单分子荧光探测技术是研究单分子最灵敏的方法之一。它可提供许多有别于分子聚集态的特殊信息,将为人们研究单个分子的特殊局域环境、分子的涨落、生物大分子的柔性及其运动等提供更加有价值的信息,对生物检测的发展起到更大的推动作用。 Reference: 1. www.bioon.com.cn/ewebeditor/ uploadfile/2008-1/20080112195937779.pdf 单分子对荧光共振能量转移(spFRET) 生物物理学系 郑晓惠 学号 10281034 2. www.gsc.dicp.ac.cn/jxgl/2004qjseminarkj/wh1/w21.ppt 近场光学的单分子光谱 胡庚申 3. www.sxu.edu.cn/yjjg/jggpsys/ PPT/xlt/ 单 分子 %5B第1讲%5D.pdf 单分子的光学探测与应用单分子的光学探测与应用
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