荧光探针和分子传感器65页PPT

实验结论
RA荧光探针有如下优点：
①
灵敏度高、 选择性好
②
其荧光发射 波长在可见 区，用在细 胞中可避免 细胞自身荧 光和背景散 射的影响。
③
激发波长所 需的能量较 低,避免了高 能量的激发 波长对细胞 造成的潜在 伤害
。
④
在水溶液中 检测Cu2+的 有效pH范围 宽。
欢
迎 提
问
Thyoaunk
End
0 1
研究背景
检测原理
0 2
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实验部分
实验结论
0
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研究背景
Cu2 +
Cu2 + 生物体中基本的微量元素一; 生物体内过量摄入的铜也会产 生毒性; 采用荧光探针的方法检测铜离 子，尤其是跟踪其在化学反应 和生命活动中的作用过程具有 重要的意义．
检测原理
背景知识---荧光探针
• 典型的荧光探针由识别基团(受体)，荧光团和连接二者的 连接基团所组成。受体和底物结合后,导致受体分子光物理性 质的变化,具体表现为荧光团部分发生突光猝灭或增强。
实验部分
二、溶剂体系对RA和Cu2+反应的影响
可见，纯水或在纯乙腈中，Cu2+和探 针RA之间相互作用不明显，体系的荧 光强度很弱。当CH3CN/H2O的体积比 在1B9~9B1之间时，探针RA可对Cu2+ 进行很好地识别。其中，CH3CN/H2O 的体积比为1：1时，荧光强度已接近 最大；再增加乙腈的含量，虽然体系 的荧光强度未降低，但增加有机试剂 的用量对环境和生物体系的测试均不 利，因此选择V(CH3CN) /V(H2O)=1： 1进行测试。
Cu2+浓度逐渐增大，RA的荧光 强度大幅度增加，最大发射波长 由565 nm红移到571 nm，也证 明了探针分子发生了开环，形成 了共轭体系较大的荧光体系。

到的输出信号。信号报告基团起到了信息传输
的作用，它把分子水平上发生的化学信息转换
成能够为人感知(颜色变化)或仪器检测的信号(
荧光等)。
连接基团(S)，将信号报告基团和识别结合基
团连接起来，根据设计的不同连接基团可有多
种选择，一般用做连接基团的是亚甲基等短链
烷基。连接基团的合适与否将直接影响是否有
输出信号的产生。信号表达可以是荧光的增强
作为一个检测标准
• 选用GAPDH作为内标基因
− FAM标记的ERBB2探针
− VIC标记的GAPDH探针
• 构建标准曲线
• 双重PCR反应
• 阴性对照
− 无RNA对照（空白）
− 无逆转录酶对照（基因组）
标准曲线
Color 1 – FAM
detection for
ERBB2
Color 2 - VIC
实时荧光PCR病毒检测
实时荧光PCR基因突变和临床
实时荧光PCR遗传病研究中应用
实时荧光PCR在肿瘤中应用
实时荧光PCR在环境微生物检测的应用
实时荧光PCR在肿瘤中应用
利用TaqMan法研究ERBB2 在正常或乳腺肿瘤组
织标本中的表达差异（相对标准曲线法）
• 已知在50%的乳腺肿瘤样本中，ERBB2表达异常，因此可以
− 灵敏度低
TaqMan探针法
• 水解型
− 报告基团，淬灭基团
− FRET（荧光谐振能量传递）
− 识别特异性产物
• 优点
− 特异性高，可准确定量
− 灵敏度高
− 设计不同标记的探针，可进行多重检测
• 缺点
− 一个探针只适用于一个为Fret机制没有荧光产生
发生水解fret机制消失，荧光发生

SYBR Green I法
• 结合双链DNA分子小沟
− 延伸结束，形成双链DNA，SYBR Green
结合到双螺旋小沟中，当受到适合光
源激发，发射出荧光，反映产物浓度
• 优点
− 使用方便，无需复杂的设计
− 成本较低
• 缺点
− 与非特异性产物结合，无模板特异性
− 试验方法较难优化
− 灵敏度低
TaqMan探针法
三个：
识别结合基团(R)，能选择性地与被分析物结
合，并使传感器所处的化学环境发生改变。这
种结合可以通过配位键，氢键等作用实现。
信号报告基团(发色团, F)，把识别基团与被分
析物结合引起的化学环境变化转变为容易观察
到的输出信号。信号报告基团起到了信息传输
的作用，它把分子水平上发生的化学信息转换
成能够为人感知(颜色变化)或仪器检测的信号(
光信号达到设定值的所
经过的扩增循环次数。
Ct值和荧光阈值有关。
荧光信号（扩增产物）
到达阈值时所经过的扩
增循环次数。（Ct值相
对固定）
荧光阈值：在荧光扩增
曲线指数增长期设定的
一个荧光强度标准。是
循环开始3～15个循环
的荧光信号的标准偏差
的10倍，设定在扩增曲
线指数增长期。
对于一个理想 PCR 反应：
荧光等)。
连接基团(S)，将信号报告基团和识别结合基
团连接起来，根据设计的不同连接基团可有多
种选择，一般用做连接基团的是亚甲基等短链
烷基。连接基团的合适与否将直接影响是否有
输出信号的产生。信号表达可以是荧光的增强
或减弱、光谱的移动、荧光寿命的变化等。
行业PPT模板：/hangye/

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荧光是一种光致发光的冷发光现象。 当某种常温物质经某种波长的入射光 （通常是紫外线或X射线）照射，吸收光 能后进入激发态，并发射出比入射光的 的波长更长的发射光（通常波长在可见 光波段） 而且一旦停止入射光，发光现象也随之 立即消失。 具有这种性质的发射光就被称之为荧光。
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生物医学研究与 荧光探针
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原代培养视网膜色素上皮细胞细胞骨架的破坏 56
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3T3-L1 cells
Adipose Triglyceride Lipase Lipid droplets DAPI fluorescent DNA dye
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在许多领域荧光探针已经取代放射性核素
标记技术成为标准的研究工具，在检测速度 和易用性方面都具有无可比拟的优点
随着激光扫描共聚焦显微镜在国内的引进
和广泛应用，以及流式细胞仪和荧光显微镜 在国内的普及，对各种荧光标记物的需求和 了解日益迫切。
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主要内容
1. 荧光探针发展简史 2. 荧光探针基本理论及选择应用 3. 荧光探针负载技术 4. 绿色荧光蛋白的发现及其应用 5. 超敏检测技术 6. 荧光探针在病原生物学领域的应用 7. 激光扫描共聚焦显微镜技术简介及其荧光探针选择 8. 分子信标的原理、量子点荧光探针等介绍 9. 免疫荧光组织化学技术原理及应用
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实验部分 处，请联反应的影响
可以看出，反应刚开始时体系荧光 增强的速率较快，但1 h后荧光增强 的速率变慢,，2 h后荧光强度变化 很小，几乎形成了一个平台，说明 RA和Cu2+的反应基本完成。 本文选择RA和Cu2+反应2 h后进行 测试。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之
实验部分 处，请联系网站或本人删除。
二、溶剂体系对RA和Cu2+反应的影响
可见，纯水或在纯乙腈中，Cu2+和探 针RA之间相互作用不明显，体系的荧 光强度很弱。当CH3CN/H2O的体积比 在1B9~9B1之间时，探针RA可对Cu2+ 进行很好地识别。其中，CH3CN/H2O 的体积比为1：1时，荧光强度已接近 最大；再增加乙腈的含量，虽然体系 的荧光强度未降低，但增加有机试剂 的用量对环境和生物体系的测试均不 利，因此选择V(CH3CN) /V(H2O)=1： 1进行测试。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之
实验部分 处，请联系网站或本人删除。
测定荧光光谱
Cu2+浓度逐渐增大，RA的荧光 强度大幅度增加，最大发射波长 由565 nm红移到571 nm，也证 明了探针分子发生了开环，形成 了共轭体系较大的荧光体系。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之
光诱导电子转移机理(PET过程)---荧光增强
“turn －on”类型 原理：识别基团很强的给电子能力，能够将其处于最高占有轨道(HOMO)上的电子,转
入激发态的荧光团因电子激发而空出的HOMO，从而使突光团被光激发的电子无 法直接跃迁回基态轨道发出突光,从而导致突光团辞灭；但是当识别基团与被识别 客体相结合后,识别基团的给电子能力降低，使受体的HOMO低于荧光团的HOMO， 导致PET过程减弱,或不再发生,突光团能够放出荧光。

识别基团和荧光基团形成络合物，当被分析物加入到该体系中时，由于 识别基团与被分析物的结合能力要强于识别基团与荧光基团的结合能力， 因此被测物将荧光基团置换出来，从而引起了整个体系荧光等化学参数的 变化，进而为仪器或者裸眼识别，该原理常用于设计阴离子荧光探针。
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Cu2+
CN-
Cu(CN)2
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化合物3以氟硼荧为荧光团修饰了DPA为识别基团，探针本身荧光 很强，但与铜离子络合后可形成结构3，从而淬灭了氟硼荧的荧光，加 入氰根离子后，由于铜离子与氰根离子的结合常数更大，从而把作为荧 光基团的氟硼荧衍生物从络合状态中置换出来得到结构4，使之进入溶 液，荧光恢复，而其它的阴离子没有这样的现象，因此可以实现对氰根 离子的检测。
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基于光诱导电子转移机理设计的荧光分子探针
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2、分子内电荷转移
分子内电荷转移荧光探针分子通常是荧光团 上同时连有推电子基团（电子给体）和吸电 子基团（电子受体）,通过π键提供电子转移的 通道，形成强的推-拉作用的共轭体系，其吸 电子基团或推电子基团本身充当识别基团的 一部分。当识别基团和被分析物结合后，作 为识别基团的供电子部分或拉电子部分的推 拉电能力发生的改变，整个体系的的π电子结 构重新分布，从而导致吸收光谱，发射光谱 发生变化，主要是光谱红移或蓝移 。
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ห้องสมุดไป่ตู้
3、化学计量计法
探针分子 被分析物
新物质A
探针分子 被分析物
中间体
新物质B 新物质C
（I）被分析物和探针分子反应形成了共价化合物； （II）被分析物催化探针分子反应生成两种新物质。
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荧光分子探针识别原理
荧光分子探针主要有如下几种识别机理： Ø光诱导电子转移机理（PET, photo-induced electron transfer） Ø分子内电荷转移机理（ICT, intramolecular charge transfer） Ø荧光共振能量转移机理（FRET, fluorescence resonance energy transfer） Ø形成激基缔合物（excimer/exciplex）

结
合糖的活性
蛋白质及酶的荧光探针
❖ 蛋白质是生物大分子，它能在溶液中与某些染料静电吸 引或氢键结合，可用紫外可见光度法或荧光测定蛋白质。 另外蛋白质含有氨基（—NH2 或—NH—），—SH，— COOH和=CO,可用与以上基团发生反应的荧光 衍生试剂对蛋白质标记，进而用色谱及电泳分离紫外可 见或荧光检测蛋白质
PPT素材：/sucai/ PPT图表：/tubiao/ PPT教程： /powerpoint/ 范文下载：/fanwen/ 教案下载：/jiaoan/ PPT课件：/kejian/ 数学课件：/kejian/shu xue/ 美术课件：/kejian/me ishu/ 物理课件：/kejian/wul i/
分子探针简介分析化学新 方法新技术
写在前面
经典化学分析：沉淀剂、滴定剂、萃取
剂、指示剂和显色剂等 发展方向：微型化、仿生化、自动化、信 息化
目前最高水平：DNA序列分析中标记碱基
的四种分子荧光探针
微型化：纳米芯片、生物芯片及芯片上的实验室 仿生化：电子鼻和电子舌的传感器 自动化：原位及体内实时在线检测 信息化: 临床、环境及生产过程检测的网络化
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表示水这 种物质
宏观意义
表示水由 氢元素和 氧元素组 成
例：H2O表示的意义：
表示一个 水分子
微观意义
表示一个水 分子由2个氢 原子和1个氧 原子构成
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3.化学式的书写和命名
（1）化学式的写法 ①单质 金属单质：铁（Fe） 铝(Al) 固态非金属单质：硫(S) 磷(P) 稀有气体：氖气(Ne) 氦气(He)
半渗透膜；A~T选择， 细胞周期研究；染色 体和细胞计数染色； 支原体检测
水或 甲醇

• （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之 间的碰撞直径（有时甚至为70-100Å）；
• （3）能Ino量rg供. C体he与m.能20量13受, 5体2, 7还43必−须75以2 适当的方式排列。
化学20生20物年学9月2H82日O2荧光探针发展及生物应用
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R O S Reactive oxygen species
基于硼酸及其衍生物的H2O2荧光探针
发展及生物应用
2020年9月28日
1
关键词：荧光探针 H2O2 生物应用
化学20生20物年学9月2H82日O2荧光探针发展及生物应用
2
什么是荧光探针？
荧光探针是建立在光谱化学和光学波 导与测量技术基础上，选择性的将分析对 象的化学信息连续转变为分析仪器易测量 的荧光2的检测
Tetrahedron Letters 49 (2008) 3045–3048 Tetrahedron Letters 51 (2010) 1152–1154
化学20生20物年学9月2H82日O2荧光探针发展及生物应用
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H2O2荧光探针生物应用
第一个比例性H2O2探针 J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1305 − 1315
Fluorescence Imaging of Endogenously Produced H2O2and NO in RAW 264.7 Macrophages Cells.
化学20生20物年学9月2H82日O2荧光探针发展及生物应用
Inorg. Chem. 2012, 51, 8760− 8774
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光 诱导电子转移
PET（ photo-induced electron transfer）

CT
解剖结构 血流灌注
PET-CT 分子影像
18F-FDG & 葡萄糖
CH2OH O
CH2OH O
OH
OH
OH
18F
2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖
OH
OH
OH
OH
葡萄糖
Vessel
18F-FDG代谢示意图
Cell
Glycogen
K1
18F-FDG
K2
18F-FDG-1-P
Hexokinase
K3
一、概述 二、分子探针与成像靶点结合的基础 三、亲和组件的高通量筛选 四、常见的分子成像探针
常见的分子成像探针
(一)放射性核素分子成像探针 (二)光学分子成像探针 (三)磁共振分子成像探针
(一)放射性核素分子成像探针
放射性核素灵敏度极高 检测10-18~10-14g 少于1000个分子的核酸含量
18F-FDG
18F-FDG-6P
K4
Glucose-6-
18F-FDG-6phosphogluconolactone
phosphatase
18F-fru-6-P
HMP shunt
Glucose transporter protein
Glycolysis
18F-FDG-6-p in cancer cell
用物理方法传递无生物膜穿透性的分子 探针
转染剂转运法
肽类基膜置换物介导法
一、概述 二、分子探针与成像靶点结合的基础 三、亲和组件的高通量筛选 四、常见的分子成像探针
分子探针与成像靶点结合的基础
受体与配体的分子识别 抗原—抗体特异性分子识别 酶与底物的分子识别 特异蛋白之间的分子识别 核苷酸链之间的分子识别 蛋自质与核酸分子的分子识别

化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
中国科学: 化学 2012 年 第42卷 第12期 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Chem. Commun., 2003, 2728. 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Tetrahedron Letters 49 (2008) 3045–3048 Tetrahedron Letters 51 (2010) 1152–1154
细胞器靶向性的过氧化氢探针
SNAP-tag 来自烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移 酶(O6-alkylguanine-DNAalkyltransferase，hAGT)，该酶是一种 DNA修复蛋白，它的底物是一类苄基嘌呤 和嘧啶的衍生物，包括苄基鸟嘌呤
AGT
SNAP-tag
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010 ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
分子内电荷转移 ICT（ intramolecular charge transfer）
Tetrahedron ,69 ,2013, 1700 -1704
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
荧光共振能量转移 FRET（ fluorescence resonace energy transfer ）
• （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之 间的碰撞直径（有时甚至为70-100Å）；
• （3）能Ino量rg供. C体he与m.能20量13受, 5体2, 7还43必−须75以2 适当的方式排列。