迎春花瓣细胞与尿素分子作用的荧光光谱

用荧光光谱法研究了迎春花瓣细胞与尿素分子相互作用.迎春花瓣含有多种荧光活性物质,通过捣碎的机械作用也能诱导出新的分泌物质.这些荧光活性物质与尿素分子相互作用,实现尿素的叶片吸收和荧光物质的荧光猝灭.随着尿素浓度的增加,在10-S-10-6mol/L存在一个尿素诱导浓度区,在该浓度区内,尿素能够诱导出更多的细胞分泌物质,...     

用同步荧光光谱法研究细胞色素C与胱氨酸的相互作用

用同步荧光技术研究了细胞色素Ｃ与促进剂胱氨酸的相互作用，分别监测了二者相互作用时细胞色素Ｃ中色氨酸残基和酪氨酸残基的荧光光谱的变化和二种氨基酸残基的荧光强度随的变化，实验结果表明，胱氨酸分子与细胞色素Ｃ的赖氨酸残基缓慢结合，二者相互作用的最终结果使细胞色素Ｃ分子的构象发生了微小的变化。     

量子点的荧光特性在生物探针方面的应用

量子点具有传统有机荧光染料无可比拟的光学魅力,在生物医学及材料领域已引起广泛的兴趣,许多科学工作者在量子点用于生物学领域方面已经取得一定进展。目前,量子点最有前途的应用领域是在生物体系中作为荧光标记物。通过观察量子点标记分子与靶分子相互作用的部位,及其在活细胞内的运行轨迹,可能为信号传递的分子机制提供线索,从而为阐明细胞生长发育的调控及癌变规律提供直观依据。文章介绍了量子点研究生物大分子之间的相互作用、生物大分子荧光标记、细胞及生物组织的荧光标记与成像以及活体成像等方面的应用。并概述了纳米量子点作为生物荧光探针的应用前景以及亟待解决的问题。     

牛血清白蛋白与荧光增白剂相互作用的荧光光谱法研究

应用荧光光谱法研究了牛血清蛋白与荧光增白剂CBS-X、BBU、VBL的相互作用.通过Stern-Volmer方程、Lineweaver-BurK方程和双对数曲线进行计算,研究了FWA对BSA内源荧光的猝灭机制.FWA对BSA内源荧光的猝灭主要为静态猝灭和荧光共振能量转移猝灭.测定了荧光增白剂CBS-X、BBU、VBL对BSA的猝灭常量和扩散常量(283 K),确定了荧光增白剂与BSA结合位点数均为1.根据Frster非辐射能量转移理论,计算了BSA与荧光增白剂分子间的结合距离和能量转移效率.通过测定283 K和298 K时供体与受体分子间结合常量,计算了BSA与荧光增白剂作用的热力学参量.BSA与FWA作用的ΔH<0,ΔS>0,并以此确定了BSA 与荧光增白剂分子主要通过静电力进行作用.     

单分子荧光检测在生命科学中的应用

文章对单分子荧光检测在分子马达、离子通道、信号分子、蛋白折叠、蛋白构象变化动力学、酶活性反应、细胞过程实时观察等生命科学领域中的应用进行了介绍.这些研究结果表明,单分子荧光检测在研究生物大分子的活动规律与机制方面不但有着无法替代的优越性,而且有着广阔的发展空间.     

活细胞内的单分子荧光成像方法

文章介绍近年来新发展的几种重要的活细胞内单分子荧光成像方法,如转盘式共聚焦显微术、全内反射荧光显微术、荧光共振能量转移技术等。通过介绍它们的原理、特点和在活细胞内单分子行为研究中的应用实例,展示了这些新方法在生命科学领域广阔的应用前景。     

染料分子吸附在正、负电性纳米银上的荧光增强及荧光猝灭现象

制备了两种不同表面电性的胶态纳米银 ,选取阴离子型染料分子荧光素钠、既有阴离子基团又有阳离子的染料分子罗丹明B ,研究其在两种纳米银表面的荧光增强及荧光猝灭现象 .当罗丹明B(RhB)分子分别吸附在这两种纳米银上时 ,对负电性纳米银 ,观察到荧光猝灭、荧光峰红移现象 ,且在分子的浓度适当时 ,加入KBr可获得较强的表面增强拉曼光谱 ;在正电性纳米银上 ,当分子的浓度较大时观察到荧光猝灭 ,当分子的浓度较小时观察到荧光增强 .而当荧光素钠分子 (FS)分别吸附在这两种纳米银上时 ,在负电性纳米银 ,观察到荧光猝灭 ;在正电性纳米银上观察荧光急剧增强现象 .从分子的结构及纳米银表面局域场增强或无辐射通道的增加对增强和猝灭的原因作了讨论 .     

荧光标记十八胺LB膜的光谱研究

正十八胺以氯化丹酰和8-苯胺基-1-萘磺酸衍生化,单独或与硬脂酸混合后拉制成LB膜,并以稳态和时间分辨荧光研究了膜中分子的微环境和微结构等光物理性质.     

荧光光谱法研究四环素和牛血清蛋白的荧光猝灭和增敏作用

利用荧光光谱法研究了四环素和牛血清白蛋白(BSA)分子间的相互作用,在BSA荧光最强的pH=6.5的醋酸缓冲溶液中测定了结合常数(在19℃,7.61 ×103L·mol-1)和结合点数(n=0.88).研究表明:四环素可猝灭BSA的荧光,是静态猝灭过程.同时四环素的荧光也被BSA增敏并随着BSA的浓度的增加而增加.用同步扫描法讨论了四环素对BSA构象的影响和作用点位.     

表面荧光机制的理论研究

本文研究了 Rh B分子的 539.0 nm和 572 .5nm两荧光峰在表面增强活性银胶颗粒表面上的增强和淬灭效应 :在同一分子体系中同时观察到 530 .0 nm荧光峰的增强和 572 .5nm荧光峰的淬灭 ,并对其进行了理论计算。结果表明这两个荧光峰的增强或淬灭主要取决于局域电磁场增强和分子到金属表面无辐射能量转移衰减过程的竞争效应。当满足吸收共振增强和辐射共振增强时 ,荧光被增强 ;反之 ,荧光被淬灭。计算表明 ,荧光增强因子最高为 1     

消癌平诱导人肺腺癌(ASTC-a-1)细胞内caspase-3活化的荧光光谱分析

采用CCK-8技术检测发现传统中药消癌平（XAP）对人肺腺癌（ASTC-a-1）细胞的增殖活性具有显著的抑制作用。利用共聚焦扫描荧光显微成像、荧光共振能量转移（FRET）及其受体光漂白技术证实了基于FRET技术构建的SCAT3质粒在ASTC-a-1细胞中的稳定表达。将消癌平加入细胞培养液中培育细胞,并在不同的时间检测活细胞内SCAT3的荧光发射光谱,从而监测细胞中caspase-3的活化状态。实验结果表明：(1)消癌平可以有效抑制人肺腺癌（ASTC-a-1）细胞的增殖活性并诱导细胞的死亡,消癌平对细胞的抑制作用具有剂量依赖性。(2)消癌平处理细胞72 h后,细胞内大量的SCAT3被切割,表明细胞内caspase-3的活化水平明显升高。(3)将含消癌平的细胞培养液与细胞共同培养24 h,然后采用没有消癌平的细胞培养液培养细胞48和72 h后,细胞内SCAT3的光谱没有明显改变,表明消癌平作用细胞24 h内没有显著激活细胞内的caspase-3。     

激光显示技术中行扫描同步的新方案

讨论了激光显示系统的基本原理,分析了传统的行扫描同步中增量式编码器的优缺点,提出了利用转镜实时定位系统代替增量式编码器的新方案,此方案具有实时准确、对电机无负载、成本低等优点.     

基于功能性核酸识别的荧光各向异性分析方法与应用

荧光各向异性方法又称荧光偏振法,基于相互作用的分子结合前后发射光退偏振的不同而实现对相互作用的研究或对目标物的检测。20世纪50年代Gregorio Weber用荧光各向异性法研究了氮磺酰氯与牛血清白蛋白和卵清白蛋白的作用,开启了该方法在生物化学研究中应用的先河。而20世纪90年代开始的功能性核酸(FNAs,包括核酸适配体和核酸酶等)的发现与合成,使基于功能性核酸的传感得到了广泛的应用。核酸适配体能够特异性识别目标分子,基于核酸识别的荧光各向异性分析方法具有高选择性、高灵敏度、高通量等优势,在研究蛋白质、核酸和小分子的相互作用中起到重要作用,然而如何提高结合前后的荧光各向异性信号变化,尤其是小分子识别前后,在基于功能性核酸识别的分析方法发展中是一个挑战。介绍了基于功能性核酸识别的荧光各向异性的方法应用于检测蛋白质、核酸及其他在生命活动中起重要作用的小分子的基本原理及设计理念。     

Fluorescence Methods to Probe Nanometer-Scale Organization of Molecules in Living Cell Membranes

The ability to study the structure and function of cell membranes and membrane components is fundamental to understanding cellular processes. This requires the use of methods which are capable of resolving structures at nanometer-scale resolution in living cells. In this review we survey fluorescence imaging methodologies capable of nanometer-scale resolution. We then critically examine specific biological applications of these methods, in the context of understanding membrane protein conformation and dynamics, intracellular signaling, organization of lipid rafts, and cell surface topology.     

Time-Resolved FRET and FLIM of Four-way DNA Junctions

Conformational transitions in a 4-way DNA junction when titrated with ionic solutions are studied using time-resolved fluorescence resonance energy transfer. Parameters characterising the transition in terms of critical ion concentration (c _1/2) and the Hill coefficient for ion binding are obtained by fitting a simple two-state model using steady-state spectra. Data obtained from a fluorescence lifetime plate reader and analysed by fitting a single exponential to donor fluorescence lifetime decays are shown to be in good agreement with the parameters obtained from steady-state measurements. Fluorescence lifetimes, however, offer advantages, particularly in being independent of fluorophore concentration, output intensity, inhomogeneity in the excitation source and output wavelength. We demonstrate preliminary FRET-FLIM images of DNA junction solutions obtained using a picosecond gated CCD which are in agreement with results from a fluorescence lifetime plate reader. The results suggest that time-resolved FRET-FLIM is sensitive to subtle structural changes and may be useful in assays based on 4-way DNA junctions.     

Visualizing macromolecular complexes with in situ liquid scanning transmission electron microscopy

A central focus of biological research is understanding the structure/function relationship of macromolecular protein complexes. Yet conventional transmission electron microscopy techniques are limited to static observations. Here we present the first direct images of purified macromolecular protein complexes using in situ liquid scanning transmission electron microscopy. Our results establish the capability of this technique for visualizing the interface between biology and nanotechnology with high fidelity while also probing the interactions of biomolecules within solution. This method represents an important advancement towards allowing future high-resolution observations of biological processes and conformational dynamics in real-time.     

石墨烯覆盖铝纳米光栅表面等离激元共振光谱及传感特性

表面等离激元共振技术具有无需标记、灵敏度高、实时检测等优点,已广泛应用于生物医疗、环境监测及食品安全等领域。相对于传统贵金属材料表面等离激元共振传感器而言,铝表面等离激元共振传感器具有价格低廉、共振光谱带宽小等优点,已逐渐成为了该领域的研究热点。针对铝材料存在与生物分子兼容性差、易氧化等缺点,利用石墨烯化学稳定性好、比表面积大、抗氧化能力强、生物兼容性好等独特优势,将其作为与被测分子直接接触的传感层,提出了一种石墨烯覆盖铝纳米光栅的表面等离激元共振传感器。首先,基于多物理场有限元仿真软件建立了该传感器的物理模型,分别分析了石墨烯层数和铝光栅结构参数(占空比、高度、周期)对传感器共振光谱的影响。结果表明,石墨烯与铝光栅的复合有效增强了入射光波与传感器的相互作用,采用单层石墨烯与铝光栅复合时,共振峰具有最窄的光谱带宽。当铝纳米光栅结构Λ=600 nm,H=40 nm,η=70%时,光谱反射率为零。进一步分析了结构优化后的传感器的传感特性。结果表明,单层石墨烯覆盖铝纳米光栅传感器具有最高的品质因数24.5 RIU-1,其灵敏度高达626 nm·RIU-1。该传感器具有探测精度高、分子兼容性好等优点,能为生化分析、环境监测和食品安全等领域提供一个新的绿色传感平台。     

Alternative mechanisms of structuring biomembranes: self-assembly versus self-organization

We study two mechanisms for the formation of protein patterns near membranes of living cells by mathematical modelling. Self-assembly of protein domains by electrostatic lipid-protein interactions is contrasted with self-organization due to a nonequilibrium biochemical reaction cycle of proteins near the membrane. While both processes lead eventually to quite similar patterns, their evolution occurs on very different length and time scales. Self-assembly produces periodic protein patterns on a spatial scale below 0.1 microm in a few seconds followed by extremely slow coarsening, whereas self-organization results in a pattern wavelength comparable to the typical cell size of 100 microm within a few minutes suggesting different biological functions for the two processes.     

Biomolecular dynamics and binding studies in the living cell

Isolation and preparation of proteins of higher organisms often is a tedious task. In the case of success, the properties of these proteins and their interactions with other proteins can be studied in vitro. If however, these proteins are modified in the cell in order to gain or change function, this is non-trivial to correctly realise in vitro. When, furthermore, the cellular function requires the interplay of more than one or two proteins, in vitro experiments for the analysis of this situation soon become complex. Instead, we thus try to obtain information on the molecular properties of proteins in the living cell. Then, the cell takes care of correct protein folding and modification. A series of molecular techniques are, and new ones become, available which allow for measuring molecular protein properties in the living cell, offering information on concentration (FCS), dynamics (FCS, RICS, FRAP), location (PALM, STED), interactions (F3H, FCCS) and protein proximities (FRET, BRET, FLIM, BiFC). Here, these techniques are presented with their advantages and drawbacks, with examples from our current kinetochore research. The review is supposed to give orientation to researchers planning to enter the field, and inform which techniques help us to gain molecular information on a multi-protein complex. We show that the field of cellular imaging is in a phase of transition: in the future, an increasing amount of physico-chemical data can be determined in the living cell.     

持久性有机污染物荧光光谱检测技术研究进展

持久性有机污染物(POPs)种类繁多,分布范围广,对生态环境和人体健康的危害性已引起广泛关注。环境中POPs的监测分析对于污染评价、污染物修复和生产管理等有着重要的意义。基于色谱分离技术的传统检测方法具有检测限低、灵敏度高、稳定性好等优点,但也普遍存在周期长、消耗高、过程繁琐等弊端。荧光光谱分析法具有样品使用少、预处理简单、快速、无损等优势而发展迅速,国内外学者开展了大量研究工作,形成了比较完善的方法体系。介绍了我国现行环境标准中POPs的控制浓度和检测方法,综述了近年来直接/间接荧光、同步荧光扫描联用技术、化学多维校正-三维荧光光谱法和激光诱导荧光技术对POPs检测方面的应用和研究进展,重点包括土壤及水体中多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药等,着重介绍了最新研究成果,总结了技术各自适用的情况,分析了不足与待完善之处,并针对POPs的直接荧光光谱检测技术今后的研究与应用方向提出了展望,为进一步发展POPs的荧光光谱快速检测技术提供参考。