流式细胞仪在本科生“分子生物学”课程实验教学中的应用与实践
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BD流式细胞仪在生物学中的应用流式细胞仪是一种生物学实验仪器,用于分离、分析和计数细胞。
它的原理是将细胞悬浮液通过高速流动,通过透过与侧向散射光的反射来将不同种类、不同形态的细胞进行分类。
目前最新的流式细胞仪是BD流式细胞仪。
这种流式细胞仪由美国生物技术公司BD公司于1970年开发,是目前市场上最普遍使用的一种流式细胞仪。
BD流式细胞仪在生物学中有着广泛的应用。
它不仅能够用于细胞质、细胞核和细胞表面受体的研究,还可以用于染色体分离和单细胞测序。
下面将详细介绍BD流式细胞仪在生物学中的应用。
一、免疫细胞测定BD流式细胞仪可以快速、精确地检测细胞表面受体的表达情况,从而帮助科学家了解免疫系统的功能。
通过检测表面标志物可以识别不同类型的细胞,如T细胞、B细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞。
此外,还可以检测细胞的活性和亚群表达,这对于研究免疫细胞的功能和机制非常重要。
二、研究癌症BD流式细胞仪可以指导癌症研究。
它可以检测和分析肿瘤细胞的生物学属性,如抗原表达、染色体异常和膜蛋白的结构。
此外,它还可以帮助发现肿瘤细胞中新的标记和指示物,有助于研究人类癌症的发生和发展机制。
三、细胞分选BD流式细胞仪可以准确地测量细胞大小和复杂性,并根据细胞的大小、颜色、细胞内分子的多形性等属性对单个或多个目标细胞进行分选。
这种方法可以产生相当纯的单细胞悬液,比传统的手动淘汰细胞要更为简便、快速。
四、细胞增殖测定BD流式细胞仪可以帮助科学家研究细胞增殖,这对于癌症研究和其他疾病的研究非常重要。
通过测定DNA合成、蛋白质合成或细胞的生长状态,可以精确地测定细胞的增殖速率,进而分析细胞周期和有关疾病的分子标志物等。
以上是对BD流式细胞仪在生物学中的应用进行的一些简要介绍。
可以看出,BD流式细胞仪在现代生命科学中有着广泛的应用,它已成为研究细胞和生物分子的标准技术之一。
流式细胞仪在生物学中的应用流式细胞仪(Flow Cytometry,FCM)是一种在液流中快速检测细胞特性的技术。
它通过将单个细胞与特异性抗体或其他标记物结合,将细胞的多种特性,如细胞大小、内部结构、细胞表面标志等转化为光信号,再通过光电检测系统和计算机数据处理系统进行数据分析和显示。
流式细胞仪在生物学研究中具有广泛的应用价值,为生命科学、医学和生物技术等领域提供了强有力的工具。
流式细胞仪、生物学、细胞特性、抗体、数据分析流式细胞仪主要由样品管、喷嘴、检测器、液流系统、数据处理系统等组成。
其基本原理是利用喷嘴将细胞样品以单细胞悬液形式分散到流动的液流中,每个细胞与一系列特异性抗体或其他标记物结合,从而对细胞特性进行多参数检测。
检测器将接收到的光信号转化为电信号,再由计算机处理系统进行数据处理和显示。
流式细胞仪具有高通量、高灵敏度、多参数同时检测等特点。
细胞分类:流式细胞仪可通过检测细胞表面标志物或细胞内抗原物质,对细胞进行分类和亚群分析,有助于揭示细胞在生理和病理状态下的功能和作用。
细胞计数:流式细胞仪可快速准确地测定细胞样品中的细胞数量和细胞浓度,为生物学研究和临床诊断提供依据。
DNA/RNA提取:流式细胞仪在结合特异性抗体和其他标记物后,可从细胞中提取 DNA或 RNA进行基因表达谱分析、突变检测等研究。
抗体制备:流式细胞仪可用于筛选和鉴定针对特定抗原的抗体,为免疫学研究提供重要工具。
为了进一步了解流式细胞仪在生物学中的应用,我们以一个具体案例进行分析。
研究者采用流式细胞仪对某一肿瘤细胞的生物学特性进行检测,以评估其恶性程度和治疗效果。
实验步骤:(1)收集肿瘤细胞样品,并制备成单细胞悬液;(2)将肿瘤细胞悬液与特异性抗体结合,使抗体与细胞表面标志物或内部抗原物质反应;(3)通过流式细胞仪进行检测,获取光信号并转化为电信号;(4)利用计算机处理系统进行数据分析,绘制细胞特性图谱;(5)根据图谱数据分析肿瘤细胞的生物学特性。
竭诚为您提供优质文档/双击可除流式细胞仪实验报告篇一:流式细胞术实验报告流式细胞术实验目的掌握流式细胞仪的工作原理掌握用流式细胞仪测量细胞群体DnA含量分布的方法了解流式细胞术在细胞生物学研究中的应用实验原理流式细胞仪的工作原理是将待测细胞放入样品管中,在气体的压力下进入充满鞘液的流动室。
在鞘液的约束下细胞排成单列由流动室的喷嘴喷出,形成细胞柱。
通过对流动液体中排列成单列的细胞进行逐个检测,得到该细胞的光散射和荧光指标,分析出其体积、内部结构、Dn(:流式细胞仪实验报告)A、RnA、蛋白质、抗原等物理及化学特征。
细胞内的DnA含量随细胞周期进程发生周期性变化,如g0/g1期的DnA含量为2c,而g2期的DnA含量是4c。
利用pI标记的方法,通过流式细胞仪对细胞内DnA的相对含量进行测定,可分析细胞周期各时相的百分比。
仪器、材料与试剂仪器:流式细胞仪、离心机。
材料:hela细胞样品、试管、离心管、封口膜、微量移液器、Tip头、eppendorf管。
试剂:70%乙醇(保存于4℃),Rnase(-20℃保存),pI染液(避光保存于-20℃),pbs(ph7.4,保存于4℃)实验步骤样品细胞由老师于课前收集并置于70%(预冷)乙醇中4℃下固定过夜。
2000rpm15min收集固定细胞,pbs洗2次。
用100μLpbs重悬细胞并转至试管中轻轻吹打(防止细胞破碎)。
加pI染液50μL和Rnase约2μL室温放置15min。
上机检测。
样品测定并使用modFitLT软件分析结果。
实验结果与讨论:所测样品中各周期时相的百分比:g1期68.48%g2/m期16.63%s期14.89%g2:g1=1:1.77cV12.16提示结果可能不可靠或存在多倍体细胞。
流式细胞术是一种对悬液中细胞、微生物或细胞器等进行单个快速识别、分析和分离的技术。
用以分析细胞大小、细胞周期、DnA含量、细胞表面分子以及进行细胞分选等。
这种技术具有以下特点1.测量速度快;2.可进行多参数测量;3.是一门综合性的高科技方法(Fcm综合了光学,电子学,流体力学,细胞化学,免疫学,激光和计算机等多门学科和技术);4.既是细胞分析技术,又是精确的分选技术。
流式细胞仪在生物学研究中的应用流式细胞仪(Flow cytometer)是一种广泛应用于生物学研究的仪器,通过对细胞的特性进行快速、准确地分析和分选,为科学家提供了重要的数据和信息。
本文将探讨流式细胞仪在生物学研究中的应用,并展示其在不同领域的重要性。
一、流式细胞仪的原理和技术流式细胞仪的工作原理基于细胞在液体流动状态下被传感、检测和反应的过程。
它通过将细胞悬浮液经过细胞仪仪器内的细长管道,并在细胞通过过程中激发和测量其特定性质,从而实现对细胞的多参数分析和评估。
流式细胞仪的技术包括激光激发、细胞传感和荧光信号检测等。
激光激发利用高能激光束对细胞进行激活并激发其内部或表面荧光标记物的发射。
细胞传感通过聚焦和引导细胞通过检测区域,确保单个细胞按顺序经过检测装置。
荧光信号检测则通过光学检测系统捕捉和记录细胞放射出的特定波长的荧光信号。
二、流式细胞仪在免疫学研究中的应用1. 免疫表型分析:流式细胞仪可以用于识别和分析多种免疫细胞,如T细胞、B细胞、巨噬细胞等,并评估它们的表型特征,如表面标记物的表达情况、活化状态等。
2. 免疫细胞功能研究:通过对细胞的功能进行评估,如蛋白质分泌、细胞增殖、细胞凋亡等,可以了解它们在免疫反应中的作用和调控机制。
3. 免疫细胞亚群分析:流式细胞仪可以将免疫细胞按照特定标志物进行分拣和分选,从而获得纯度较高的特定亚群细胞,以便进行进一步的研究。
三、流式细胞仪在细胞生物学研究中的应用1. 细胞周期分析:通过流式细胞仪的荧光探测系统,可以对细胞进行DNA含量的测定,从而确定其所处的细胞周期阶段和细胞增殖状态。
2. 細胞凋亡檢測:流式细胞仪可以通过检测特定标志物如磷脂翻转等,对凋亡细胞进行分析和鉴定,以了解细胞凋亡的机制和调控网络。
3. 细胞增殖和细胞死亡研究:通过荧光染料等方法,流式细胞仪可以评估细胞增殖和死亡相关的指标,如活细胞数量、细胞周期分布、凋亡率等。
四、流式细胞仪在癌症研究中的应用流式细胞仪在癌症研究中具有重要意义,可以用于:1. 癌细胞鉴定和分离:通过特定标志物的荧光检测,流式细胞仪可以将癌细胞与正常细胞进行区分,从而进行纯化和特异性分析。
流式细胞术基本原理与应用实验报告流式细胞术(Flow Cytometry)是现代细胞学研究的常用技术之一。
它以单个细胞为单位,通过光学探测技术,可以对大量不同的细胞表型进行识别、分类、计数、排序、细胞分析和分离等操作。
本次实验旨在研究流式细胞术基本原理、仪器结构与实验操作及其在生物学和医学中的应用。
一、流式细胞术基本原理流式细胞术是一种利用流式细胞仪和荧光染料或抗体等标记技术,快速、高效地鉴定、分类、计数和分离单个细胞的技术。
其基本原理是利用液体样品在流式细胞仪中快速流动,在荧光灯激发下,荧光成像技术将单个细胞的荧光信号检测、分析、处理并转化为数字信号,通过计算机软件进行图像分析和数据处理。
流式细胞术具有以下优点:1.高速:流式细胞术可以快速实现对数百个样品的扫描和分析。
2.高效:流式细胞术可以实现对纯化和分离指定细胞群的快速处理。
3.灵敏度高:流式细胞术可以检测微量的荧光信号和蛋白分子。
4.精度高:流式细胞术可以消除漂移和污染等影响因素,准确地测定样品中的细胞表型。
二、仪器结构与实验操作流式细胞仪由样品进样器、激光器、荧光探测器、FSC/SSC探测器、计算机控制器和数据分析软件等组成。
其基本操作步骤为:将样品置于进样器中,通过样品速度调节阀门调整样品流速,激活荧光标记,由荧光物质发射激光激发荧光,再由光学系统光学镜片收集所发出的荧光光子,并将其转换为电子信号,通过数据分析软件将处理过的信号转换为图像和数据。
三、应用实验及其意义流式细胞术广泛应用于生命科学和医学领域,尤其在免疫学、细胞生物学、肿瘤学及感染病原体学等领域有着重要的应用价值。
例如,流式细胞术可以用于:1.研究细胞群体:通过流式细胞术可以研究特定细胞群体,了解其特征、性质和分布等信息。
2.检测表型:流式细胞术可以检测特定细胞表型,包括表面标记、抗原和细胞周期等特征。
3.筛选细胞亚群:利用流式细胞术分选技术,可以从样本中快速筛选出目标细胞亚群,为研究和治疗提供便利。
流式细胞术基本原理与应用实验报告一、引言流式细胞术(flow cytometry)是一种广泛应用于生物学、医学和临床诊断领域的高通量技术。
它可以快速地分析细胞群体的形态、数量、大小、表面分子表达和内部结构等信息,从而为科学家们提供了许多有价值的数据和见解。
本文将介绍流式细胞术的基本原理和应用实验,以期为读者提供更深入的了解。
二、流式细胞术基本原理1. 光学系统流式细胞仪主要由光源、透镜系统、光谱仪和检测器等组成。
光源可以是氩离子激光器或其他激光器,它们会发射出不同波长的激光束。
透镜系统会对激光束进行聚焦和扩散,使其能够穿过样品中的单个细胞。
光谱仪则会将激光束分成不同波长的色带,并通过探测器来检测样品中各个荧光染料或标记物的信号。
2. 样品处理在进行流式细胞术之前,需要对样品进行处理。
一般来说,样品需要进行单细胞悬浮处理,以便于在流式细胞仪中进行分析。
这个过程可以通过机械分离、酶消化或超声波破碎等方法实现。
3. 荧光标记为了使细胞的某些结构或分子能够被检测到,需要将它们标记上荧光染料或其他标记物。
这些标记物可以是抗体、蛋白质、DNA探针等。
当激光束照射到样品中时,荧光染料会发出特定波长的荧光信号,从而被检测器捕捉到。
4. 数据分析流式细胞术所得到的数据通常是一个多维度的数据集合,其中包括了每个单个细胞的大小、形态、荧光强度等信息。
为了对这些数据进行更深入的分析和解释,需要使用专业软件进行数据处理和可视化。
三、应用实验1. 细胞表面抗原检测流式细胞术可以用于检测细胞表面的抗原表达情况。
通过将适当的荧光标记物与抗体结合起来,可以快速地对细胞表面的抗原进行定量和定性分析。
这种方法在肿瘤学、免疫学和感染病学等领域中得到了广泛应用。
2. 细胞周期分析流式细胞术也可以用于细胞周期分析。
通过将DNA染料与样品中的单个细胞结合,可以对不同阶段的细胞进行分类和计数。
这种方法可以用于评估细胞增殖速率、治疗药物的效果等方面。
流式细胞术在本科教学应用输出流式细胞术(Flow Cytometry)是一种广泛应用于生命科学领域的生物技术方法,可以用于定量和分析多个细胞的特征,如表面标记物的表达、DNA含量和细胞数量等。
在本科教学中,输出流式细胞术可以用于帮助学生了解细胞生物学、免疫学和癌症等领域的研究。
整体流程如下:1. 样本准备:需要从细胞培养物、血液或其他组织样本中收集细胞。
这可能涉及样本处理和细胞分离的步骤。
对于血液样本,可以使用离心法将白细胞从红细胞分离出来。
2. 样本染色:将细胞标记物染色,以便输出流式细胞术可以检测并分析。
常用的染色方法包括使用荧光染料、荧光标记抗体或DNA染料等。
每个标记物都可以与特定的细胞特征相关联。
3. 样本处理:对于含有染色细胞的样本,常常需要进行一些样本处理步骤。
这包括用缓冲液洗涤细胞,以去除未结合的染料或抗体等。
4. 流式细胞术仪设置:将样本装入流式细胞术仪,根据实验需要设置筛选门(Gate)和校准参数。
流式细胞术仪会利用激光束照射染色细胞,同时检测细胞上标记物的荧光信号。
5. 数据收集和分析:输出流式细胞术仪会收集激光诱导的荧光信号,生成细胞特征数据。
通过相关软件进行数据分析和解读,可以得到关于细胞数量、表达的染色标记物等信息。
在以上流程中,每个环节的详细描述如下:1. 样本准备:根据实验目的和样本类型,选择适当的方法进行细胞分离。
对于血液样本,可以使用离心法或红细胞裂解法从全血中分离出白细胞。
对于细胞培养物,可以通过三胎鼠巢胶(RDT-HSE)酶或胰蛋白酶等酶进行细胞分离。
2. 样本染色:根据研究需求,选择适当的染料或抗体进行细胞标记。
染料可以是荧光染料,如FITC、PE、PerCP-Cy5.5等,也可以是荧光标记的抗体,用于特定蛋白的检测。
如果需要DNA含量信息,可以使用DNA染料如PI(Propidium Iodide)。
4. 流式细胞术仪设置:根据实验需求设置流式细胞术仪的参数。
流式细胞术在本科教学应用(一)流式细胞术在本科教学的应用1. 细胞计数与分类•利用流式细胞术可以对细胞进行快速精确的计数和分类。
•通过流式细胞仪,可以实时监测流经的细胞数量,并快速对细胞进行分类和鉴定。
•根据细胞的表面标记物,可以将细胞分为不同的亚群,并进一步研究其特性和功能。
2. 细胞凋亡研究•流式细胞术可以定量的检测和分析细胞凋亡。
•通过标记细胞的DNA和特定凋亡指标,如Annexin V和PI染色剂,可以快速准确地评估细胞凋亡情况。
•进一步分析细胞凋亡的机制,可以有助于研究疾病发生的分子机制和治疗策略。
3. 免疫细胞表型•流式细胞术可以用于分析免疫细胞的表型。
•通过标记免疫细胞表面的抗原和细胞标记物,可以快速准确地鉴定和定量不同类型的免疫细胞,如T细胞、B细胞和单核细胞等。
•进一步研究免疫细胞的活性和功能,可以深入了解免疫反应的机制和疾病的发生。
4. 细胞生命周期分析•流式细胞术可以用于细胞生命周期的分析。
•通过标记细胞的DNA含量,可以对细胞的周期进行分析和定量。
•可以研究细胞的增殖速率、分裂情况以及细胞周期相关的蛋白表达等,进一步了解细胞的增殖和分化机制。
5. 细胞功能研究•流式细胞术可以用于研究细胞的功能。
•通过标记细胞的功能性指标,如细胞周期蛋白、细胞因子的分泌等,可以评估细胞的功能状态。
•进一步分析细胞功能的变化和调控机制,可以深入了解细胞活动和功能异常的原因。
6. 肿瘤细胞分析•流式细胞术可以用于肿瘤细胞的分析。
•通过标记肿瘤细胞的特定标记物,可以对肿瘤细胞进行鉴定和分类。
•进一步分析肿瘤细胞的生长特性、转移能力以及药物敏感性等,可以为癌症的诊断和治疗提供依据。
以上是流式细胞术在本科教学中的一些应用,这些应用不仅可以帮助学生提高实验技能,更加深入了解细胞的结构和功能,为细胞生物学和医学研究提供基础。
7. 免疫细胞激活和抑制研究•流式细胞术在研究免疫细胞激活和抑制方面具有重要意义。
流式细胞仪在生物学研究中的应用近年来,随着科技的发展和生物学研究的不断深入,流式细胞仪作为一种快速、准确、高效的细胞学分析技术,受到越来越多生物学家的欢迎。
本文将全面介绍流式细胞仪在生物学研究中的应用,包括其基本原理、技术特点以及在生命科学领域的应用等方面。
一、基本原理流式细胞仪是通过测量细胞、粒子和分子在流动系统中的物理和化学信息,使用户可以识别和分类细胞的仪器。
其工作原理是利用激光束从流动细胞悬液中挑选个别细胞,将其分析,并在计算机上显示、记录和分析细胞的各项信息。
具体来说,流式细胞仪的工作过程包括三个阶段:样品制备、流动过程和数据处理。
首先,需要将样品进行制备,例如免疫荧光染色等。
其次,将样品在固定压力下流动于细管中,同时经过激光束的照射。
最后,激光照射样品后,细胞发出的荧光信号、散射光和吸光度等信息会被捕获并分析,从而记录下每个单一细胞的信息。
二、技术特点1.高灵敏度流式细胞仪在采集数据时,能够捕捉到极小的样品细胞,识别其细胞表面标志物,可以对样本进行快速的生物学表征。
2.高通量流式细胞仪具有高通量的优势,可以迅速分析大量细胞。
通过对细胞的识别、分类和计数等操作,提高了实验效率。
3.多参数流式细胞仪支持许多参数的测量,可以进行多重分析,并可用于多种实验室应用,包括用于单细胞基因表达(例如FACSseq)、细胞彩色分析(例如CyAn ADP)和多种其他实验模式。
三、生命科学领域应用1.免疫学研究流式细胞仪在免疫学研究中具有广泛的应用。
例如,可以用来分离和分析不同种类的淋巴细胞,研究T或B细胞的分化发育等问题。
2.细胞生物学研究流式细胞仪在细胞生物学研究中也发挥了重要作用。
通过测量细胞的生化活动、分子构成和功能等参数,研究细胞的分化、增殖和凋亡等生命特征,为重大疾病的治疗提供了理论基础。
3.肿瘤学研究流式细胞仪在肿瘤学研究中也得到广泛应用。
例如,可以利用流式细胞术来实现单克隆抗体检测、肿瘤干细胞分离和检测等,为早期肿瘤的诊断和治疗提供帮助。
流式细胞仪的原理、应用及进展一、本文概述流式细胞仪(Flow Cytometry,FCM)是一种在细胞生物学、免疫学、分子生物学和临床医学等领域中广泛应用的强大技术。
通过结合流式细胞术和荧光标记技术,流式细胞仪能够实现对单个细胞的快速、精确和多参数分析。
本文旨在深入探讨流式细胞仪的基本原理、主要应用以及最新的研究进展,旨在为读者提供一个全面、深入的了解,同时展望其未来的发展趋势和潜在应用。
我们将从流式细胞仪的基本原理出发,介绍其如何通过对细胞进行多参数定量分析和分选,实现对细胞群体特性的精确刻画。
随后,我们将重点讨论流式细胞仪在细胞周期分析、细胞凋亡检测、免疫表型分析以及疾病诊断与治疗等领域中的应用。
我们还将关注流式细胞仪的最新研究进展,包括新型荧光探针的开发、多色荧光标记技术的发展以及流式细胞仪与其他技术的结合等。
我们将对流式细胞仪的未来发展趋势进行展望,以期为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。
二、流式细胞仪的基本原理流式细胞仪(Flow Cytometry,FCM)是一种在液流中快速测量和分析细胞特性的先进生物技术。
其基本原理主要基于流体力学、光学和计算机技术。
在流式细胞仪中,单个细胞通过特定的流动室,以单文件形式排列,形成连续的细胞流。
这个流动室设计得足够小,使得细胞在通过时,可以被集中的激光束照射。
激光束与细胞相互作用,产生散射光和荧光信号,这些信号反映了细胞的物理特性和化学性质。
散射光主要包括前向散射光(FSC)和侧向散射光(SSC)。
FSC主要与细胞的大小有关,而SSC则与细胞的内部颗粒度和复杂性有关。
通过测量这两种散射光,可以获取细胞的大小、形状和内部结构等信息。
荧光信号则是通过标记细胞表面的特定抗原或细胞内的分子,使用荧光染料或荧光蛋白进行检测。
这些荧光染料或荧光蛋白在激光的激发下,会发出特定波长的荧光,从而提供关于细胞表面或内部分子表达的信息。
流式细胞仪的计算机系统负责收集和处理这些散射光和荧光信号,将其转化为数字信号,并进行多参数分析。
流式细胞仪原理及应用流式细胞仪是一种用于细胞计数和表征的仪器,它基于细胞在流体中流动并通过光源的原理。
以下是流式细胞仪的原理和一些常见应用。
原理:1. 细胞准备:样品中的细胞首先需要进行适当的处理,包括细胞分离、去除细胞团块和杂质等,以确保流经流式细胞仪时的均匀性和准确性。
2. 细胞传递:样品中的细胞通过封闭的通道流动,形成单个细胞的串行排列,以便每个细胞能够单独接收光信号。
3. 激光照射:流式细胞仪使用激光器产生高强度的单色光束,照射到细胞上。
4. 光散射和吸收:细胞与经过的激光光束相互作用,发生光散射和吸收现象。
这些现象提供了关于细胞大小、形状、复杂度和细胞表面分子的信息。
5. 光信号收集:流式细胞仪使用多个光学组件和探测器来收集光信号。
不同的检测器可以收集不同的光散射角度和波长的光信号。
6. 数据分析:收集到的光信号通过计算机进行处理和分析,可以获得细胞的数量、计数、分类和细胞表面分子的信息。
应用:1. 细胞计数:流式细胞仪可以快速准确地计数细胞数量,并提供关于细胞浓度和细胞增殖的信息。
这在生物学研究和临床实验室中非常常见。
2. 细胞表征:通过测量细胞的大小、形状和表面标记物等特征,流式细胞仪可以对细胞进行表征,并帮助研究人员了解细胞类型和状态的变化。
3. 免疫细胞分析:流式细胞仪可以用于免疫学研究,如分析免疫系统中的不同细胞亚群、检测细胞表面抗原、测量细胞分泌物和研究细胞凋亡等。
4. DNA和蛋白质分析:通过使用荧光染料或抗体标记,流式细胞仪可以实现对DNA含量、染色体多样性以及特定蛋白质的定量和定位分析。
总之,流式细胞仪是一种功能强大的实验室工具,广泛应用于生物学、医学和药物研发等领域,为研究人员提供了大量有关细胞的信息。
流式细胞仪原理及应用流式细胞仪原理及应用I. 什么是流式细胞仪?流式细胞仪是一种高灵敏度多功能的分子生物学实验仪器,最早发展自流式血液分析,它主要用于快速检测微小细胞以及细胞内指标,是一种十分重要的生物实验工具。
II. 流式细胞仪原理通常,利用流式细胞仪来检测微细胞的指标,其原理主要分为几个步骤:(1)标记:根据实验的要求,研究人员首先需要给微细胞中的指标加上来一个标记,通常会选用具有偶联功能的荧光染料来做标记;(2)流动:使用细胞悬浮液将细胞悬浮入流式细胞仪中,然后按某一规律流动;(3)检测:细胞经过一定的物理路线,激发荧光标记,对悬浮的微细胞进行检测;(4)数据收集:细胞经过测试后,通过装置的图形显示器,将相应的参数信息收集,显示到电脑上;(5)分析:通过所录取的荧光参数,在计算机上根据实验者声明的算法,对实验结果进行二次处理,加以解析分析。
III. 流式细胞仪的应用(1)流式细胞仪可用于疾病诊断:通过流式细胞仪可以高效快速准确地鉴定肿瘤标志物,指导治疗以及监控治疗疗效;(2)流式细胞仪为药物开发中提供抗体:流式细胞仪可以检测出的抗体,可以为药物开发提供敏感的惰性指标,从而有助于药物的有效性及安全性的确定;(3)流式细胞仪可以检测微量元素:流式细胞仪采用的免疫染色技术可以准确检测微量元素,可应用于重金属、重金属物质的检测,也可以准确检测病原体和病毒;(4)流式细胞仪也广泛应用于细胞研究领域:通过流式细胞仪可以快速鉴定细胞衰老和凋亡这类重要细胞指标;或许可以分析细胞的触痕作用,也能测试微细胞的生长状态。
IV. 总结流式细胞仪是一种高灵敏度多功能分子生物学实验仪器,它能快速准确检测出微量细胞及细胞内指标,其应用涉及到生物科学、临床医学等多个领域,因而十分重要,在社会经济发展中占据着重要地位。
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感谢支持!(Thank you for downloading and checking it out!)流式检测原理及其在生物学研究中的应用一、引言流式细胞术(Flow Cytometry)是一种利用流式细胞仪对细胞进行快速、定量分析和分选的技术。
自20世纪70年代以来,流式细胞术在生物学、医学等领域得到了广泛的应用,被认为是现代细胞生物学的三大技术之一。
本文将介绍流式检测的原理及其在生物学研究中的应用。
二、流式检测原理流式细胞术的核心部分是流式细胞仪,其主要原理是将细胞悬液以一定的流速通过检测室,使细胞单个排列,然后通过激光光源照射,利用细胞与荧光染料结合产生的荧光信号,以及细胞通过检测室时产生的前向角散射光和侧向角散射光,对细胞进行多参数检测。
1. 荧光信号检测流式细胞仪通过荧光染料标记抗体或核酸探针,使目标细胞上的特定分子产生荧光信号。
荧光信号的强弱与细胞上特定分子的数量成正比,从而可以对细胞的表达水平进行定量分析。
常用的荧光染料有FITC(绿色荧光)、PI(红色荧光)等。
2. 前向角散射光和侧向角散射光检测前向角散射光(FSC)是指激光束照射到细胞前表面时产生的散射光,其强度与细胞的大小有关。
侧向角散射光(SSC)是指激光束从细胞侧面照射时产生的散射光,其强度与细胞的内部结构复杂程度有关。
通过检测FSC和SSC,可以对细胞的大小、形状和内部结构进行分析。
三、流式检测在生物学研究中的应用流式细胞术在生物学研究中具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 细胞周期分析细胞周期是生物体内细胞生长、分裂和繁殖的重要过程。
流式细胞仪在本科生“分子生物学”课程实验教学中的应用与实践作者:牛熙李升齐芬芳来源:《教育教学论坛》2020年第45期[摘要]为了能够让本科“分子生物學”实验课程更为新颖和丰富,提高大型仪器流式细胞仪的使用效率,根据分子生物学课程的实验教学特点,结合理论教学的同时,在实验课程教学中使用流式细胞仪开展细胞凋亡和细胞周期检测实验。
通过实验课的开展,锻炼学生基本实验技能,为今后科研工作打下良好的实验基础。
[关键词]流式细胞仪;分子生物学;实验课程[基金项目]2019年贵州大学本科教学工程建设项目“贵州大学分子生物学课程本科教学工程建设项目”(JG201977);2018年贵州大学培育项目“香猪卵巢繁殖力相关lncRNA的鉴定与生物学功能分析”(黔科合平台人才〔2018〕5781-40号);2015年贵州科技厅与贵州大学联合基金项目“PDIA4基因多态性与香猪产仔数性状关联研究”(黔科合LH字〔2015〕7673)[作者简介]牛熙(1987—),女,贵州贵阳人,硕士,在读博士,贵州大学农业生物工程研究院实验师,研究方向为动物分子生物学;齐芬芳(1986—),女,湖南株洲人,硕士,贵州大学农业生物工程研究院博士研究生,遵义医药高等专科学校讲师(通信作者),研究方向为微生物及动物分子生物学。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2020)45-0-03 [收稿日期] 2020-05-1420世纪50年代以来,以实验为基础的分子生物学作为生物学的前沿学科,其实验课的教学内容就十分重要。
[1-3]以贵州大学为例,目前本科生虽然开展的分子生物学课程,但仍以一些基本的实验操作为主,如动物基因组DNA提取,PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳、目的片段胶回收、大肠杆菌感受态的制备、目的基因连接与转化、质粒提取、植物叶片RNA的提取等,实验项目较为简单,造成本科生科研经验和科研能力不足等问题。
高校大型精密仪器作为提升实验教学质量、培养高素质人才,提高科研水平的重要保障条件[4-6],在本科生实验教学中增加大型精密仪器的使用,可让本科生在掌握基础实验技术的同时,为今后的科研提供较好的学习平台。
目前为了提升本科生的科研技能,贵州大学虽然开展了本科SRT项目设计、大学生创业创新项目和实验室设备管理处开放项目[7],但只受益于部分本科生,大型精密仪器在本科实验中尚未普及。
流式细胞仪(flow cytometer,FCM)作为大型精密仪器,能对处在直线、快速、流动状态中的单个细胞或生物颗粒进行分析及精确分选,目前已广泛应用于分子生物学和临床检验等领域[8-11]。
因此,在本科实验教学中加入流式细胞仪的掌握,除了能够提高大型精密仪器的使用效率,同时让更多的本科生能够有机会熟悉和掌握大型精密仪器的原理、方法和操作,提升学生的科研竞争力。
目前贵州大学农业生物工程研究院通过建设,已拥有了能够面向校内外科研人员的生物科学大型仪器共享平台[12]。
目前该平台主要开展了对外分析测试服务,针对生物学学科教学主要是以参观教学为主。
我院流式细胞仪型号为BDFACS Aria Ⅱ(分析/分选型),除用于药学相关研究外,还在本校的实验室设备管理处开放项目资助下,结合理论课向部分本科生开放细胞凋亡、细胞周期以及黏蛋白13(mucin13,MUC13)与产肠毒素大肠杆菌F4ac型的结合实验,取得了较好的实验效果。
为了能够让更多的本科生了解流式细胞术,计划在本科生“分子生物学”课程实验教学中增加相关实验。
一、流式细胞仪的结构和工作原理流式细胞仪的基本结构主要包括以下几个部分:(1)光学系统。
由于流式细胞仪器主要是通过对光信号的采集和检测来对样品进行分析的,因此光学系统在流式细胞仪中有着最为重要的作用。
它由激发光源和若干组透镜、滤光片和分光镜等光学元件组成。
(2)电子系统。
电子系统作为流式细胞仪的大脑,主要负责将探测器产生的光电流信号进行数字化,处理信号并储存相关数据用于后续分析。
该系统主要由光电转换器件、放大器和信号处理电路组成。
(3)液流系统。
该系统是由鞘液系统和样品流动系统组成,主要负责将测试样本从样品管转移至流动室,在鞘液的作用下,得到准确的细胞荧光信息,然后样品被分选出来(在细胞分选仪中)或移到废液中。
(4)数据系统。
流式细胞仪的数据系统主要是通过计算机以及分析软件保障仪器运行、数据的采集和分析。
除上述固定基础结构外,具有分选功能的流式细胞仪还包括分选系统,该系统能根据某类细胞的特性,给这类细胞的液滴充以特定电荷,带电荷的液滴进入偏转板静电场时发生向左偏转或向右偏转,落入固定的收集器内,不带电的液滴则直接进入到废液槽中,从而达到获得特定细胞的目的[13-15]。
二、实验教学设计以敌敌畏对人肾细胞凋亡及细胞周期的影响为研究对象,结合学校实际情况、实验运行成本及操作难度、时间等因素,计划在本科生《分子生物学》课程实验教学中开展细胞凋亡检测和细胞周期检测2个实验。
流式细胞仪的教学可分成理论教学和实验操作两个部分。
理论教学部分主要以教师集中授课方式进行,教学内容主要分为三个部分:(1)课堂讲授流式细胞术的发展简史及流式细胞仪的结构和工作原理;(2)采取仪器现场观摩、学生分组轮换的形式向学生阐述待测标本经过仪器的各结构的情况,将流式细胞仪的检测原理拓展并贯穿至仪器的各个结构中,使学生对流式细胞仪有个比较清晰的认识;(3)根据实验指导向学生讲授细胞凋亡检测和细胞周期检测实验的原理、方法、步骤、注意事项及考查方式等[13]。
实验操作部分则以学生自主学习为主:首先在保障仪器对外服务的同时,采取现场教学的方式对学生进行仪器使用培训;然后根据仪器使用情况及班级人数,按照分组进行细胞凋亡和细胞周期的检测;最后分析实验结果,完成实验报告[6]。
三、实验实操部分课程设计(一)仪器使用培训仪器使用培训的教学内容主要包括4个方面:(1)演示开机程序:首先确认是否需要添加鞘液及倾倒废液;然后逐一打开稳压电源、计算机、仪器主开关、激光光源控制器、控制软件;最后强调开机过程中的注意事项。
(2)运行仪器控制软件,讲解软件的构成和使用。
(3)利用BD公司培训用荧光微球,用单色和双色实验演示细胞凋亡(Annexin V-FITC/PI双色)及细胞周期(PI单色)的分析检测方法。
(4)演示关机程序及强调日常维护的注意事项。
(二)实验操作设计1.实验一:敌敌畏对人肾细胞凋亡的影响。
制备293T人肾细胞悬液(1×106cells/mL)。
向12孔细胞培养板板中加入1mL细胞悬液进行培养至贴壁(5%CO2、37℃)后,加入含有不同浓度敌敌畏(可由学生自行设计)的培养液处理1h。
用胰蛋白酶消化细胞后收集于1.5mL 的离心管中,低速短时离心后(1000r/min离心3min),加入PH7.5的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffer saline,PBS)清洗2~3次。
将清洗后的细胞制成单细胞悬液(1~5×106 cells/mL),根据细胞数量加入适量的Binding Buffer悬浮细胞(100~500μL)。
根据试剂盒说明书,向制好的悬浮细胞中加入适量Annexin V-FITC混匀后,再加入适量Propidium Iodide (PI)混匀,反应5~15min(室温避光)。
所有样品必须在1h内进行检测[16,17]。
2.实验二:敌敌畏对人肾细胞周期的影响。
取293T人肾细胞(浓度:1×106cells/mL;状态:对数生长期)接种于12孔细胞培养板中。
在5%CO2、37℃的条件下培养细胞贴壁后,向293T人肾细胞加入含有不同浓度敌敌畏(可由学生自行设计)的培养液。
1h后,用胰蛋白酶处理并收集细胞。
用PBS处理细胞后(2~3次),制成适当浓度的单细胞悬液。
取3mL单细胞悬液,1000r/min离心3min,去除上清液后,逐滴加入预冷的无水乙醇1.5ml(乙醇终浓度为75%),-20℃固定过夜。
取出固定后的样品,低速离心去除上清液。
用预冷的PBS重悬细胞后,低速离心收集细胞。
加入RNaseA 150μL重悬细胞(需用PBS稀释,浓度为250~500ug/ml)。
最后加入150μL PI工作液,4℃避光染色30min,上机检测[16]。
(三)结果与分析1.实验一:敌敌畏对人肾细胞凋亡的影响。
在正常人肾细胞中,磷脂酰丝氨酸(PhosphatidyISerine,PS)通常只分散在细胞膜脂质双层的内侧,经过不同浓度敌敌畏处理后,人肾细胞就会发生不同程度凋亡。
在细胞发生凋亡的早期,细胞膜中的PS会由细胞膜脂质双层的内侧翻向外侧。
Annexin V作为Ca2+依赖性磷脂结合蛋白(分子量为35~36kD),能特异性结合PS,故可利用用异硫氰酸荧光素(Fluorescein isothiocyanate,FITC)标记后的Annexin V鉴别出发生早期凋亡的细胞。
碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)作为一种核酸染料,不能透过完整的细胞膜,而在中晚期凋亡细胞或者死亡细胞中,细胞核能被透过细胞膜的PI染红。
因此通常在细胞凋亡试剂盒中,使用Annexin V与PI来检测处于不同凋亡时期的细胞[11,12]。
实验操作及数据分析均有学生自己独立完成。
流式细胞仪检测细胞凋亡的结果后,学生利用软件所给的双参点数图(图1)[12],区分活细胞、早期凋亡细胞和死细胞,同时总结不同浓度敌敌畏处理人肾细胞后,细胞凋亡率、早期凋亡率、晚期凋亡率,分析敌敌畏对人肾细胞凋亡的影响。
2.实验二:敌敌畏对人肾细胞周期的影响。
在不同细胞周期状态下,DNA的含量是不同的,其中G2/M期细胞的核酸含量是G0/G1期细胞的2倍。
熒光染料PI可与双链DNA分子特异性的结合,荧光强度的多少可以用来确定细胞中DNA的含量,从而明确细胞所处的周期状态[16]。
实验操作及数据分析均有学生自己独立完成。
流式细胞仪检测细胞周期的结果后,学生利用MODFIT软件分析单参数直方图(图2),学会分析细胞周期图,分析细胞周期各时期所占比例,从而明确不同浓度敌敌畏对人肾细胞周期的影响[17]。
四、结语目前,流式细胞仪已在医学、药学、细胞生物学等课程的实验教学中得到了应用,但在分子生物学课程中的实验教学较少。
随着多学科交叉研究越来越广泛,将流式细胞仪应用在分子生物学课程实验教学中就显得比较重要。
将该实验课引入到本科生的分子生物学实验教学课程,在最大程度发挥学校大型仪器资源优势的同时,让学生掌握基本实验技能,提高学生科研分析能力。
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