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现在是1页\一共有62页\编辑于星期日（优选）荧光探针与分子传感器现在是2页\一共有62页\编辑于星期日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现在是3页\一共有62页\编辑于星期日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现在是4页\一共有62页\编辑于星期日MolecularProbeMolecularreporterFromJ.Fluorescence200507055现在是5页\一共有62页\编辑于星期日Molecularprobes200507056现在是6页\一共有62页\编辑于星期日JablonskidiagramT1hAhAAbsorption10-15sVibrational

relax,VR,10-1210-14sInternalconversion,IC,10-1110-13sIntersystemcrossing,ISC,10-210-6sFluorescencePhosphorescenceICISCS0S1S2321010-8s10-3100shFhPHOMOLUMO现在是7页\一共有62页\编辑于星期日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现在是8页\一共有62页\编辑于星期日Excitationandemissionspectra1ExcitationspectrumEmissionspectraFemFexemex200507059现在是9页\一共有62页\编辑于星期日Fluorescencelifetimerelaxation(10-12s)S0S1S1hvAhvFknrSimplifiedJablonskidiagram

:EmissionrateKnr:nonradiativedecayrateDefinitionAveragelifetime:theaveragetimethemoleculespendsintheexcitedstatepriortoreturntothegroundstate.Expression现在是10页\一共有62页\编辑于星期日FluorescenceQuantumYieldDefinition

ThefluorescencequantumyieldistheratioofthenumberofphotonsemittedtothenumberabsorbedExpression

现在是11页\一共有62页\编辑于星期日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现在是12页\一共有62页\编辑于星期日Sensor(2)DDhue

-hvhvhvPETPhotoinducedElectronTransferhvHg2+E.M.Nolan,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2003,125:14270-14271SRT2005070513现在是13页\一共有62页\编辑于星期日Sensor(3)RShvhvFRETFD,exD,emA,exA,emFD,exD,emA,exA,emT+hvhv’FluorescenceResonanceEnergyTransfer现在是14页\一共有62页\编辑于星期日ProbingDNAMolecularbeacons分子信标ADQFTargetDNAssDNAbindingproteinDenaturingreagentQFFQ2005070515现在是15页\一共有62页\编辑于星期日Sensor(4)+S-RThvhvAl3+hv2005070516现在是16页\一共有62页\编辑于星期日Sensor(5)+S-RT+竞争型+S-RT催化剂中间体+hvhv催化型2005070517现在是17页\一共有62页\编辑于星期日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现在是18页\一共有62页\编辑于星期日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现在是19页\一共有62页\编辑于星期日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∆现在是20页\一共有62页\编辑于星期日FRET

FluorescenceResonanceEnergyTransfer现在是21页\一共有62页\编辑于星期日PrincipleofFRETRateofenergytransferDquantumyieldofDDlifetimeofDr

distancebetweenAandDnrefrcativeindexNAvogadro’snumberk

orientationfactorJ

overlapintegral

FD,exD,emA,exA,em2005070522现在是22页\一共有62页\编辑于星期日Orientationfactork=2/3randomizebyrotationaldiffusionpriortoenergytransfer2005070523现在是23页\一共有62页\编辑于星期日FRETsensordesignbasedondonorandacceptordistancechangesK.Kikuchi,etal.,TrAC,2004,23(6),407-4132005070524现在是24页\一共有62页\编辑于星期日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现在是25页\一共有62页\编辑于星期日FRETprobingPDE磷酸二酯酶BeforehydrolysisAfterhydrolysisK.Kikuchi,etal.,TrAC,2004,23(6),407-413BeforeAfter香豆素phosphodiesterasehvhvhv现在是26页\一共有62页\编辑于星期日EmissionspectraPDE2005070527现在是27页\一共有62页\编辑于星期日FRETsensordesignbasedonmodulationofspectraloverlapFD,exD,emA,exA,emFD,exD,emA,exA,em有利于能量转移不利于能量转移2005070528现在是28页\一共有62页\编辑于星期日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现在是29页\一共有62页\编辑于星期日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现在是30页\一共有62页\编辑于星期日•OH抽氢导致DNA断裂2005070531现在是31页\一共有62页\编辑于星期日硫中心自由基引起细胞损伤2005070532现在是32页\一共有62页\编辑于星期日顺磁标记荧光探针-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现在是33页\一共有62页\编辑于星期日比率型荧光分子-ProbingNOSoh,N.etal.,Chem.Commun.,2002,2250-2251NO•FRETex=360nmem=470nmem=410nmex=360nm荧胺香豆素2005070534现在是34页\一共有62页\编辑于星期日•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现在是35页\一共有62页\编辑于星期日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现在是36页\一共有62页\编辑于星期日Ca2+indicatorIndo-1Indo-1-Ca2+2005070537现在是37页\一共有62页\编辑于星期日ICTprinciple2005070538现在是38页\一共有62页\编辑于星期日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现在是39页\一共有62页\编辑于星期日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现在是40页\一共有62页\编辑于星期日Na+indicatorSBFISBFISBFI-Na+海马切片CA1锥形神经元Na+成像2005070541现在是41页\一共有62页\编辑于星期日Cd2+indicatorFluorescenceemissionspectraofamixtureof1µMBTC-5N(B-6845)and1µMTCPPinsolutionscontainingzeroto1.0µMCd2+.BTC-5N,tetrapotassiumsalt2005070542现在是42页\一共有62页\编辑于星期日Zn2+indicatorAPTRA-BTC,tripotassiumsaltFluorescenceexcitationspectraofAPTRA-BTC(A-6895)insolutionscontainingzeroto25µMZn2+.2005070543现在是43页\一共有62页\编辑于星期日pHindicator5-sulfofluoresceindiacetate,sodiumsalt(SFDA)2005070544现在是44页\一共有62页\编辑于星期日DNA-basedpHsensorTatsuoOhmishietal.,Biochemistry2005,447125-7130现在是45页\一共有62页\编辑于星期日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现在是46页\一共有62页\编辑于星期日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现在是47页\一共有62页\编辑于星期日近红外成像为什么选择近红外？2005070548现在是48页\一共有62页\编辑于星期日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现在是49页\一共有62页\编辑于星期日2005070550现在是50页\一共有62页\编辑于星期日2005070551现在是51页\一共有62页\编辑于星期日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现在是52页\一共有62页\编辑于星期日2005070553现在是53页\一共有62页\编辑于星期日Phasecontrastimage相差成像NIRFimage肿瘤细胞成像NIRFNIRFLysosomalcompartment溶酶体分隔2005070554现在是54页\一共有62页\编辑于星期日NIRFimage2005070555现在是55页\一共有62页\编辑于星期日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现在是56页\一共有62页\编辑于星期日近红外成像荧光探针七次甲基花菁素类(图2，a)2005070557现在是57页\一共有62页\编辑于星期日Proteinprobes蛋白质荧光探针RG对牛血清白蛋白（BSA）的响应图现在是58页\一共有62页\编辑于星期日DNAprobeAbsorptionandfluorescenceemissionspectraofethidiumbromdeboundtoDNAEthidiumbromide溴化乙锭2005070559现在是59页\一共有62页\编辑于星期日DNAprobeHoechst33258(bis-benzimide)AbsorptionandfluorescenceemissionspectraofHoechst33258boundtoDNA.2005070560现在是60页\一共有62页\编辑于星期日Normalandcamptothecin-treatedbovinepulmonaryarteryendothelialcells(BPAEC)werestainedwithC4-BODIPY500/510C9(B-3824andHoechst33258(H-1398,H-3569).BODIPYandHoechstfluorescencewererecordedusinglongpassfilt