荧光探针与分子传感器演示文稿

荧光探针与分子传感器演示文稿目前一页\总数六十二页\编于二十三点（优选）荧光探针与分子传感器目前二页\总数六十二页\编于二十三点FluorescentProbesIntroductionFluorescentSensor

荧光传感FluorescentTracer荧光示踪

FRET

共振能量转移荧光Application

1.Radicalprobes2.Ionprobes3.NIRFFluorescenceimage4.DNAsequence5.Proteinprobes6.DNAprobes7.Membraneprobes8.pHprobes200507053目前三页\总数六十二页\编于二十三点FluorescenceresearchKeyword:Fluorescen*Period:Jan/2005-Jun/2005Database:

美国化学会(ACS)数据库3566篇WPS电子期刊全文数据库206篇SDOS全文数据库（上交镜像）1890篇英国皇家化学会（RSC)数据库120篇研究与应用领域涉及：生命环境材料等讲座要求了解：荧光探针表征应用研究意义200507054目前四页\总数六十二页\编于二十三点MolecularProbeMolecularreporterFromJ.Fluorescence200507055目前五页\总数六十二页\编于二十三点Molecularprobes200507056目前六页\总数六十二页\编于二十三点JablonskidiagramT1hAhAAbsorption10-15sVibrational

relax,VR,10-1210-14sInternalconversion,IC,10-1110-13sIntersystemcrossing,ISC,10-210-6sFluorescencePhosphorescenceICISCS0S1S2321010-8s10-3100shFhPHOMOLUMO目前七页\总数六十二页\编于二十三点CharacteristicsofFluorophoreExcitationwavelength激发波长

exEmissionwavelength发射波长

emExtinction(absorption)coefficient吸光系数Stoke’sshiftFluorescencelifetime荧光寿命Fluorescencequantumyield荧光量子产率

FluorescenceAnisotropy各项异性rFluorescencePolarization荧光偏振p200507058目前八页\总数六十二页\编于二十三点Excitationandemissionspectra1ExcitationspectrumEmissionspectraFemFexemex200507059目前九页\总数六十二页\编于二十三点Fluorescencelifetimerelaxation(10-12s)S0S1S1hvAhvFknrSimplifiedJablonskidiagram

:EmissionrateKnr:nonradiativedecayrateDefinitionAveragelifetime:theaveragetimethemoleculespendsintheexcitedstatepriortoreturntothegroundstate.Expression目前十页\总数六十二页\编于二十三点FluorescenceQuantumYieldDefinition

ThefluorescencequantumyieldistheratioofthenumberofphotonsemittedtothenumberabsorbedExpression

目前十一页\总数六十二页\编于二十三点Sensor(1)+SRTS信号单元，R识别单元，T靶分子hvhvhv自由基传感Z.-Y.Bian,X.-Q.Guo*,AnalyticalScience,21553-559,2005目前十二页\总数六十二页\编于二十三点Sensor(2)DDhue

-hvhvhvPETPhotoinducedElectronTransferhvHg2+E.M.Nolan,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2003,125:14270-14271SRT2005070513目前十三页\总数六十二页\编于二十三点Sensor(3)RShvhvFRETFD,exD,emA,exA,emFD,exD,emA,exA,emT+hvhv’FluorescenceResonanceEnergyTransfer目前十四页\总数六十二页\编于二十三点ProbingDNAMolecularbeacons分子信标ADQFTargetDNAssDNAbindingproteinDenaturingreagentQFFQ2005070515目前十五页\总数六十二页\编于二十三点Sensor(4)+S-RThvhvAl3+hv2005070516目前十六页\总数六十二页\编于二十三点Sensor(5)+S-RT+竞争型+S-RT催化剂中间体+hvhv催化型2005070517目前十七页\总数六十二页\编于二十三点TheFusionofIntegalMembraneProtein荧光素标记鼠蛋白质罗丹明标记人蛋白质鼠细胞人细胞37°C15°C融合异核体FromInstantnotes,Biochemistry,E2Tracer膜内蛋白侧向运动2005070518目前十八页\总数六十二页\编于二十三点CelltracerA30µm–thicksectionofazebrafishembryostainedwithCellTrackerCM-DiI(C7000,C7001)priortoimmunohistochemicalanalysis.Aone-day-oldzebrafishembryowasimmobilizedandimpaledinthehindbrainwithamicroelectrodefilledwith1mg/mLCellTrackerCM-DiIin95%ethanol.Onedaylater,thebrainwasfixed,embedded,frozeninliquidnitrogenandsectionedonacryostat.Afterblockingwith0.1%TritonX-100inPBScontaining2%BSAand2%normalgoatserum,the30µm–thicksectionwasincubatedwithprimaryanti-glialantibodyinconjunctionwithfluoresceingoatanti–mouseIgGantibody.Thissectionwasthenviewedsequentiallythroughopticalfiltersetsappropriateforrhodamineandfluorescein,andtheresultingimagesweresuperimposed.TheimagewascontributedbyWilliamTrevarrow,BeckmanInstitute,CaliforniaInstituteofTechnology.C7000C68H105Cl2N3O荧光染色的斑马鱼胚胎目前十九页\总数六十二页\编于二十三点TracerAgF-AgAb抗体在免疫反应前后荧光探针自身的荧光量子产率不发生变化的情况测反应剩余的标记抗原，荧光正比抗原量测固相荧光，荧光反比抗原量测固相洗脱，荧光反比抗原量F标记抗原待测抗原∆—F∆—F荧光分子F∆∆∆∆—F∆—F∆目前二十页\总数六十二页\编于二十三点FRET

FluorescenceResonanceEnergyTransfer目前二十一页\总数六十二页\编于二十三点PrincipleofFRETRateofenergytransferDquantumyieldofDDlifetimeofDr

distancebetweenAandDnrefrcativeindexNAvogadro’snumberk

orientationfactorJ

overlapintegral

FD,exD,emA,exA,em2005070522目前二十二页\总数六十二页\编于二十三点Orientationfactork=2/3randomizebyrotationaldiffusionpriortoenergytransfer2005070523目前二十三页\总数六十二页\编于二十三点FRETsensordesignbasedondonorandacceptordistancechangesK.Kikuchi,etal.,TrAC,2004,23(6),407-4132005070524目前二十四页\总数六十二页\编于二十三点FRETprobingcAMPK.Kikuchi,etal.,TrAC,2004,23(6),407-413cAMPcyclicadenosinemonophosphate环腺苷酸环腺苷酸依赖蛋白激酶支架结构四聚体表征cAMP2005070525目前二十五页\总数六十二页\编于二十三点FRETprobingPDE磷酸二酯酶BeforehydrolysisAfterhydrolysisK.Kikuchi,etal.,TrAC,2004,23(6),407-413BeforeAfter香豆素phosphodiesterasehvhvhv目前二十六页\总数六十二页\编于二十三点EmissionspectraPDE2005070527目前二十七页\总数六十二页\编于二十三点FRETsensordesignbasedonmodulationofspectraloverlapFD,exD,emA,exA,emFD,exD,emA,exA,em有利于能量转移不利于能量转移2005070528目前二十八页\总数六十二页\编于二十三点Probingphosphatase磷酸酶LFabsQFabsDonorEmiLF(内酯）QF(醌型）K.Kikuchi,etal.,TrAC,2004,23(6),407-413PTP蛋白质酪氨酸磷酸酶香豆素荧光素目前二十九页\总数六十二页\编于二十三点生物活性自由基研究的重要性•OHO2-•RO•ROO•NO活性氧自由基其他R•GS•为维持生命所必须过量产生会导致生物大分子损伤生命过程中所产生的自由基，是行使生理功能及介导其生化反应所必需的。如在线粒体呼吸链上电子传递过程中产生的自由基在线粒体能量代谢中起着重要的作用。2005070530目前三十页\总数六十二页\编于二十三点•OH抽氢导致DNA断裂2005070531目前三十一页\总数六十二页\编于二十三点硫中心自由基引起细胞损伤2005070532目前三十二页\总数六十二页\编于二十三点顺磁标记荧光探针-ProbingfreeradicalParamagnetic(Lowfluorescence)Diamagnetic(Highfluorescence)产物抗磁性，稳定自由基之间的反应快速多功能探针：ESR；荧光（强度、偏振、寿命等）荧光显微技术应用于细胞、组织的自由基作用研究2005070533目前三十三页\总数六十二页\编于二十三点比率型荧光分子-ProbingNOSoh,N.etal.,Chem.Commun.,2002,2250-2251NO•FRETex=360nmem=470nmem=410nmex=360nm荧胺香豆素2005070534目前三十四页\总数六十二页\编于二十三点•OH比率型荧光探针-Probing•OHSoh,N.etal.,Chem.Commun.,2004,496-497以与自由基作用的特征靶分子或官能团作为识别基团荧光素罗丹明脱氧胸腺嘧啶核苷二聚体目前三十五页\总数六十二页\编于二十三点Ca2+indicatorFura-2Fura-Ca2+Fura钙具有使原生质胶体稳定以及调节细胞膜的结构和通透性的作用。对各种细胞的兴奋性具有正负效应。ExcitationEmission2005070536目前三十六页\总数六十二页\编于二十三点Ca2+indicatorIndo-1Indo-1-Ca2+2005070537目前三十七页\总数六十二页\编于二十三点ICTprinciple2005070538目前三十八页\总数六十二页\编于二十三点ImageofFura-2-Ca2+False-colorimage（假色成像）offreeCa2+concentrationinaPurkinjeneuron（梨状神经元）fromembryonicmousecerebellum（胚鼠小脑）Thecompositeimage,whichrepresentstheratioofimagesobtainedwithexcitationat340nmand380nm,revealsthemobilizationofinternalCa2+storeswithoutcontributionfromCa2+influx.Fura-2-Ca2+胚鼠小脑梨状神经元中游离Ca2+浓度荧光成像2005070539目前三十九页\总数六十二页\编于二十三点ImageofspiralCa2+waveFluo-3(F1240)confocalimageofaspiralCa2+waveinitiatedbyinjectionofanonhydrolyzableanalogofinositol1,4,5-triphosphate（肌醇三磷酸非水解模拟物）inaXenopuslaevisoocyte（瓜蟾卵母细胞）.TheimagewascontributedbyDavidClapham,HarvardUniversity,andreproducedwithpermissionfromCell69,283(1992).瓜蟾卵母细胞中螺旋Ca2+波共焦荧光成像Fluo-32005070540目前四十页\总数六十二页\编于二十三点Na+indicatorSBFISBFISBFI-Na+海马切片CA1锥形神经元Na+成像2005070541目前四十一页\总数六十二页\编于二十三点Cd2+indicatorFluorescenceemissionspectraofamixtureof1µMBTC-5N(B-6845)and1µMTCPPinsolutionscontainingzeroto1.0µMCd2+.BTC-5N,tetrapotassiumsalt2005070542目前四十二页\总数六十二页\编于二十三点Zn2+indicatorAPTRA-BTC,tripotassiumsaltFluorescenceexcitationspectraofAPTRA-BTC(A-6895)insolutionscontainingzeroto25µMZn2+.2005070543目前四十三页\总数六十二页\编于二十三点pHindicator5-sulfofluoresceindiacetate,sodiumsalt(SFDA)2005070544目前四十四页\总数六十二页\编于二十三点DNA-basedpHsensorTatsuoOhmishietal.,Biochemistry2005,447125-7130目前四十五页\总数六十二页\编于二十三点TatsuoOhmishietal.,Biochemistry2005,447125-7130DNA-basedpHindicator表征MCF-7乳腺癌细胞编程性死亡过程ApoptosisMCF-7乳腺癌细胞2005070546目前四十六页\总数六十二页\编于二十三点荧光成像通过静脉注射或腹腔注射到生物体内的近红外荧光探针吸着并聚集于肿瘤等组织中，肿瘤中存在特异的细胞、蛋白质、酶等，这些物质可与荧光探针结合或反应而发出荧光，可根据荧光的位置、强度得知肿瘤的位置、大小，是否转移、扩散及肿瘤的阴性、阳性等一系列信息.2005070547目前四十七页\总数六十二页\编于二十三点近红外成像为什么选择近红外？2005070548目前四十八页\总数六十二页\编于二十三点GFP绿色荧光蛋白Endostatin内生抑制素Cy5.5花菁荧光染料NIR1,NIR2,GFP不同滤光片CY5.5标记的内生抑制素特异识别肿瘤目前四十九页\总数六十二页\编于二十三点2005070550目前五十页\总数六十二页\编于二十三点2005070551目前五十一页\总数六十二页\编于二十三点Self-quenchingprobeRalphWissleder,et.al.NatureAmerica1999,17:375-378酶活化酶作用位点C-PGC肿瘤伴生溶酶体蛋白酶特异识别自猝灭荧光探针（或细胞成像）多甲氧基聚乙烯乙二醇-聚赖氨酸-cy5.5(C-PGC),2005070552目前五十二页\总数六十二页\编于二十三点2005070553目前五十三页\总数六十二页\编于二十三点Phasecontrastimage相差成像NIRFimage肿瘤细胞成像NIRFNIRFLysosomalcompartment溶酶体分隔2005070554目前五十四页\总数六十二页\编于二十三点NIRFimage2005070555目前五十五页\总数六十二页\编于二十三点Template3’CCGGTAGCAACT5’Primer5‘GG3’GGCCAGGCCATCGTTGAGGCGGCCGGCCATCGGCCATCGGGCCATCGTTGGGCCATGGCCATCGTGGCCATCGTTdATPdCTPdGTPdTTPddATPdATPdCTPdGTPdTTPddCTPdATPdCTPdGTPdTTPddGTPdATPdCTPdGTPdTTPddTTPF1--AF2--CF3--GF4--TDNApolymerasedATP脱氧腺苷dCTP脱氧胞苷dGTP脱氧鸟苷dTTP脱氧胸苷ddATP双脱氧腺苷ddCTP双脱氧胞苷ddGTP双脱氧鸟苷ddTTP双脱氧胸苷FDNAsequence目前五十六页\总数六十二页\编于二十三点近红外成像荧光探针七次甲基花菁素类(图2，a)2005070557目前五十七页\总数六十二页\编于二十三点Proteinprobes蛋白质荧光探针RG对牛血清白蛋白（BSA）的响应图目前五十八页\总数六十二页\编于二十三点DNAprobeAbsorptionandfluorescenceemissionspectraofethidiumbromdeboundtoDNAEthidiumbromide溴化乙锭2005070559目前五十九页\总数六十二页\编于二十三点DNAprobeHoechst33258(bis-benzimide)AbsorptionandfluorescenceemissionspectraofHoechst33258boundtoDNA.2005070560目前六十页\总数六十二页\编于二十三点Normalandcamptothecin-treatedbovinepulmonaryarteryendothelialcells(BPAEC)werestainedwithC4-BODIPY500/510C9(B-3824andHoechst33258(H-1398,H-3569).BODIPYandHoechstfluorescencewererecordedusinglongpassfilter