荧光漂白恢复技术PPT
Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP 荧光漂白后恢复(FRAP共41页PPT资料

NNNooA way of understanding diffusion: Fick’s Law J D x
age • Jisflux • D is diffusion constant • is concentration
Diffusion Constant: What controls it?
2000 Nature Cell Biology)
Experimental Setup
• Laser beam focused or through small field diaphragm
• Rapid shutter to switch from high powered beam for bleach to attenuated beam for recovery same power won’t work-Keep bleaching)
Cartoon of FRAP
Bleach creates “hole” of fluorophores, Diffusion is measured by “hole filling in”
Bleach high power Monitor low power
Analysis of membrane
compartments
Cells expressing VSVG–GFP were incubated at 40 °C to retain VSVG–GFP in the endoplasmic reticulum (ER) under control conditions (top panel) or in the presence of tunicamycin (bottom panel). Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) revealed that VSVG– GFP was highly mobile in ER membranes at 40 °C but was immobilized in the presence of tunicamycin(Nehls et al,
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Cartoon of FRAP
Bleach creates “hole” of fluorophores, Diffusion is measured by “hole filling in”
Bleach high power Monitor low power
Analysis of membrane
A way of understanding diffusion: Random Walk
Spread of molecules from one spot is proportional to square root of time for random walk. Therefore, to go 2X as far takes 4X as long.
e.g. Luby-Phelps et al., 1994. SekSek et al. 2019.
D = kT/f
D =w2/4D
Not reliable, cytoplasm complicated collection of fluid, cytoskeletal components, endosome, etc: simple viscosity not sufficient
Different bleaching geometries yield different types of information
Pre-bleach Photobleach image
Post-bleach image
No recovery Recovery
FRAP of GFP in Mitochondria
• Simplifies fits of recovery curves to:
Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP 荧光漂白后恢复(FRAP

Fast limit: cytoplasm Slow limit: membrane bound
Suggests barriers (cristae) need to be large
Occlude 90% space
Verkman, TIBS, 2019
Size dependence of dextrans (polysaccharides) diffusion in solution
2000 Nature Cell Biology)
Experimental Setup
• Laser beam focused or through small field diaphragm
• Rapid shutter to switch from high powered beam for bleach to attenuated beam for recovery same power won’t work-Keep bleaching)
• Now can be done with laser scanning confocal instruments. (for some cases-e.g. membranes)
Idealized photobleaching data
Y = mobile fraction X
D =w2/4D
Diffusion of membrane components can be seen as a two dimensional diffusion problem
• Membrane is modeled as infinite plane
• Viscosity of the lipid bilayer is ~ 2 orders of magnitude higher than water
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Cartoon of FRAP
Bleach creates “hole” of fluorophores, Diffusion is measured by “hole filling in”
Bleach high power Monitor low power
Analysis of membrane
NNNooA way of understanding diffusion: Fick’s Law J D x
age • Jisflux • D is diffusion constant • is concentration
Diffusion Constant: What controls it?
J D
x
Verkman, J. Cell Biology 1999
Heavy dextrans very slow Mobile fraction low: binding More polarizable
FRAP in Cytoplasm
J D
x
• Problem is much more complicated because of three dimensional freely diffusing geometry.
• As shown by Saffman and Delbruck, the translational diffusion coefficient for membrane components depends only on the size of the membrane spanning domain
Axelrod et al., 1976
PSF and Beam Waist
荧光漂白恢复_荧光共振能量转移和荧光相关光谱检测的技术特点

ZHONGGUO YIXUEZHUANGBEI于 淼① 高 建①[文章编号] 1672-8270(2009)06-0008-02 [中图分类号] R 197 [文献标识码] BCharacteristics of application and technology on FRAP , FRET and FCS/Yu Miao , Gao Jian//China Medical Equipment,2009,6(6):8-9.[Abstract] Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP), fluorescence resonance energy transfer (FRET) and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) are three experimental techniques based on the fluorescence analysis that are commonly used to study molecular interaction. In this article, we will discuss and compare the application and technical specifications for FRAP , FRET and FCS.[Key words] FRAP; FRET; FCS; Fluorescence Analysis[First-author's address] Laboratory Center, China Medical University, Shenyang 110001, China.荧光漂白恢复、荧光共振能量转移和荧光相关光谱检测的技术特点[摘要] 荧光漂白恢复(FRAP)、荧光共振能量转移(FRET)和荧光相关光谱(FCS)是三种以荧光为基础的检测技术,常用来研究分子间相互作用。
高中生物第3章细胞的基本结构知识点总结归纳完整版(带答案)

高中生物第3章细胞的基本结构知识点总结归纳完整版单选题1、荧光漂白恢复技术在细胞生物学中有着非常重要的应用,包括三个步骤:将绿色荧光蛋白共价结合在膜蛋白上,细胞膜呈现一定强度的绿色;激光照射淬灭(漂白)膜上部分区域绿色荧光,被照射部分荧光蛋白将不会再发出荧光;检测淬灭部位激光照射前后荧光强度的变化情况。
实验过程如图甲,结果如图乙。
下列说法错误的是()A.图乙结果说明细胞膜具有流动性B.应用该技术可以测定膜上单个蛋白质的流动速率C.降低实验温度,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长D.理论分析,漂白区域恢复足够长的时间荧光强度F2仍小于F1答案:B分析:分析图甲,膜上的蛋白质被绿色荧光染料染色后,激光会使膜部分淬灭,过段时间后,淬灭部位再次出现绿色荧光。
分析图乙,再次出现的荧光强度F2略低于F1。
细胞膜主要由蛋白质、脂质和少量糖类组成。
磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架。
细胞膜的结构特点:具有流动性(膜的结构成分不是静止的,而是动态的)。
细胞膜的功能特点:具有选择透过性。
A、淬灭部位荧光能够再现,正是由于细胞膜具有流动性,才使得其他部位有荧光的蛋白质移动到淬灭部位,A正确;B、淬灭部位荧光再现,是膜蛋白分子运动的综合表现,应用该技术不能测定膜上单个蛋白质的流动速率,B 错误;C、降低实验温度,膜的流动速度减慢,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间将延长,C正确;D、激光照射淬灭(漂白)膜上部分绿色荧光,该部分荧光不可恢复,因此,漂白区域恢复足够长时间后,其荧光强度F2小于漂白前的荧光强度F1,D正确。
故选B。
2、高尔基体是由数个扁平囊泡构成的高度有极性的细胞器,在具有分泌功能的细胞中含量丰富。
分布于内质网与细胞膜之间,呈弓形或半球形,凸出来的一面对着内质网称为形成面,凹进去的一面对着细胞膜称为成熟面,形成面和成熟面都有一些或大或小的运输囊泡。
下图为某细胞完成生理活动示意图,甲、乙表示高尔基体囊腔,①②表示运输囊泡,下列相关叙述正确的是()A.该细胞受抗原刺激后可增殖分化B.①囊泡是由高尔基体形成面形成C.②囊泡可由高尔基体成熟面形成D.抗体在甲腔合成,在乙腔加工成熟答案:C分析:分析题图:图示细胞能产生抗体,为浆细胞。
基于全内反射显微镜的荧光漂白后恢复实验方法建立
文章编号:2095-6835(2022)05-0133-05基于全内反射显微镜的荧光漂白后恢复实验方法建立*曹慧珍,王瑾瑜,王文娟(清华大学生物医学测试中心尼康生物影像中心,北京100084)摘要:发展了基于全内反射显微镜的荧光漂白后恢复(TIR/FRAP)的成像方法,该方法通过全内反射显微镜(TIRFM)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)的联合使用,将全内反射荧光成像和荧光漂白后恢复技术相结合,可广泛用于研究质膜附近分子动力学特征。
LSCM对任意感兴趣区域(ROI)执行光漂白,TIRFM特异性采集漂白前后细胞质膜附近的荧光信号,通过NIS-Elements软件程序实现显微镜模式间的自动快速切换。
相比目前通用的基于全内反射的光漂白方法,这种方法具备灵活可变漂白区域的优势,可以满足大多数的基于全内反射的光漂白后恢复实验需求。
同时,这种技术方法也为开发TIRFM或LSCM与其他设备的联用方法奠定了实践基础。
关键词:全内反射显微镜;荧光漂白后恢复;自动切换;感兴趣区域中图分类号:Q336文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2022.05.041全内反射荧光显微镜(Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy,TIRFM)特异性地照亮盖玻片/样品界面附近的荧光团,抑制来自细胞更深层的背景[1-2],广泛应用于质膜附近的生物过程研究中,例如细胞粘附位点、囊泡胞吐和内吞作用或内质网/质膜接触位点等[3-4]。
荧光漂白后恢复(Fluorescence Recovery After Photobleaching,FRAP)技术是研究分子迁移特性的技术。
基于全内反射显微镜的荧光漂白后恢复实验(Total Internal Reflection/Fluorescence Recovery After Photobleaching,IR/FRAP)将TIRFM和FRAP技术相结合,测量盖玻片/样品界面分子的动力学数据,是研究质膜附近分子动力学的有力工具[5]。
【备考2023】高考生物一轮复习:第4讲 细胞膜和细胞核(共55张PPT)
考向2细胞膜的功能 2.(2022天津红桥模拟)葡萄糖转运膜蛋白能转运葡萄糖进入细胞,下列推 断错误的是( ) A.糖尿病的发生可能与该蛋白的结构改变有关 B.胰岛素的作用可以使该蛋白的转运速度加快 C.线粒体膜上不存在该蛋白 D.癌细胞膜上该蛋白的含量比正常细胞要少
答案 D 解析 葡萄糖转运膜蛋白能转运葡萄糖进入细胞,而糖尿病病人的葡萄糖转 运出现障碍,故糖尿病的发生可能与该蛋白的结构改变有关,A项正确;胰岛 素能促进葡萄糖进入组织细胞,故胰岛素的作用可以使该蛋白的转运速度 加快,B项正确;葡萄糖不能进入线粒体,故线粒体膜上不存在该蛋白,C项正 确;癌细胞代谢旺盛,故其膜上该蛋白的含量比正常细胞要多,D项错误。
答案 ACD 解析 由实验可知,该技术的理论基础是细胞膜具有一定的流动性,A项正确; 应用该技术只能测定群体蛋白质的流动速率,B项错误;降低温度,膜的流动 性降低,漂白区域荧光强度恢复到F2的时间延长,C项正确;由于实验过程中 一部分荧光消失,所以漂白区域恢复足够长的时间后,荧光强度仍小于漂白 前,D项正确。
答案 D 解析 有丝分裂过程中,核膜和核仁在前期消失并在末期重现,A项正确;核 仁与rRNA的形成及核糖体的形成有关,所以蛋白质合成活跃的细胞,核仁 代谢活动旺盛,B项正确;许多对基因表达有调控作用的蛋白质是在细胞核 中起作用的,细胞核内的蛋白质是在核糖体上合成经核孔进入细胞核的,C 项正确;细胞质中的线粒体和叶绿体也能合成RNA,D项错误。
①内因:细胞膜上转运蛋白的种
温度(在一定范围内,温度越高, 类和数量;
细胞膜的流动性越大)
②外因:温度、pH、O2等影响细 胞呼吸的因素
(2)联系
角度二、细胞膜的探究历程
考向探究
考向1细胞膜结构的探究
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Note that beam is still Gaussian Line scan of single points
F
x
Allows collection of more fluorescence, averaging
Different bleaching geometries yield different types of information
Pre-bleach Photobleach image
Post-bleach image
No recovery Recovery
FRAP of GFP in Mitochondria
Photobleaching of cytoplasmic components
One solution is to measure cytoplasmic diffusion by comparing to characteristic times of known samples in solutions of known viscosity.
• Random thermal motions: D = kTv/f
• f depends on size of particle and viscosity of solution.
Spheres: scale as m1/3 (radius scaling)
FRAP - Fluorescence Recovery After Photobleaching
A way of understanding diffusion: Random Walk
教学课件:第十三章-荧光增白剂
在化妆品中,荧光增白剂主要用于粉底、口红、眼影等产品的制造中,使产品更加 亮丽和具有吸引力。
其他领域
荧光增白剂还广泛应用于纸张、 涂料、油漆、油墨等领域中,以 提高产品的白度和亮度,改善视
觉效果和品质。
耐热性
稳定性
荧光增白剂在高温下保持其性能的能力, 通常以热稳定性表示。
荧光增白剂在不同环境条件下保持其性能 的能力,包括化学稳定性、pH稳定性等。
03
荧光增白剂的应用领域
纺织品领域
荧光增白剂在纺织品领域中主要用于棉、 麻、丝、毛等天然纤维以及涤纶、腈纶 等合成纤维的染色和加工过程中,提高 产品的白度和光泽度,增强视觉效果。
THANKS
感谢观看
纺织工业
用于棉、麻、丝、毛等纤维的 增白和调色,提高纺织品的白 度和鲜艳度。
日化产品
用于洗涤剂、洗衣粉、肥皂等 日化产品的增白和调色,提高
产品的白度和亮度。
荧光增白剂的发展历程
20世纪初
荧光增白剂的发现和研究阶段,最早 的荧光增白剂是苯酚磺酰酞。
20世纪50年代
荧光增白剂开始进入工业化生产和应 用阶段,主要用于纸张和纺织品的增 白。
教学课件:第十三章-荧 光增白剂
• 荧光增白剂简介 • 荧光增白剂的种类与性能 • 荧光增白剂的应用领域 • 荧光增白剂的生产工艺与技术 • 荧光增白剂的安全与环保问题 • 教学总结与展望
01
荧光增白剂简介
定义与特性
定义
荧光增白剂是一种能够吸收紫外光并 发出蓝紫色荧光的染料,主要用于提 高塑料、纸张、纤维等材料的白度和 亮度。
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Methods 1.Cell culture
Norden laboratory feline kidney (NLFK) and HeLa cells were grown in Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM)supplemented with 10% fetal bovine serum (Gibco, Paisley, UK)at 37℃ in the presence of 5% CO2.
(1)注意实验温度的控制。 (2)漂白区域大小的选择和荧光恢复检测时间的长短要根据具体情况而 定。 (3)激发光的波长和强度应不会使细胞严重损伤;尽量减少漂白前和漂 白后的荧光淬灭。
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FRAP技术的不足之处
第一,它只能检测膜蛋白的群体移动,而不能 观察单个蛋白的移动。 其次,它不能证明膜蛋白在移动时是否受局部 条件的限制。
2. FRAP experiments
The FRAP experiments were performed on a laser scanning confocal microscope FV1000 with an IX-81 microscope frame(Olympus, Tokyo, Japan) using an Olympus UPLSAPO 606 (NA= 1.2) water immersion objective. The sample stage was heated to 37uC prior the experiments. To image the cell geometry, a confocal stack was acquired before and after the FRAP experiment. The voxel size was adjusted to (200 nm)3or(150 nm)3 .The pinhole size was adjusted to 1 Airy unit. The 514 nm laser line was used for EYFP excitation and the emitted fluorescence was detected using a 530–600 nm band pass filter.Imaging was performed with a laser intensity of 0.1–2 For bleaching a circular (r = 1.85 mm and 2.83 mm) region of interest(ROI) was defined in the middle of the cytoplasm. As bleaching times in FRAP are usually rather large compared to the time scales of the measured diffusion processes, the region of the cell, which is actually bleached, is usually larger than the defined ROI. The size of the actually bleached region and its intensity distribution were measured by bleaching fixed cells (Fig. 1). ImageJ [32] was then used to construct an average shape and intensity profile of that region.
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漂白区域的荧光强度随时间的 变化示于图2.11。
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漂白以后恢复过程荧光强度的变化 示于图2.13。
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漂白区域在漂白前后的荧光强度 随时间的变化示于图2.14。
说明:细胞膜具有流动性, 膜表面上Fc受体能够迁移。
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Protein Diffusion in Mammalian Cell Cytoplasm
FRAP关键技术简介
FRAP是用来测定活细胞的动力学参数。 FRAP是上世纪70年代开创的利用荧光标记法研究活体细胞中各类分子迁 移特性的技术。
当前生命科学研究已进入分子水平,应用多种手段已获得大量关于细胞内 分子的定性知识,基本了解了各细胞器的分子组成,找到许多在细胞生命 周期中发挥重要作用的蛋白质,确认了许多重要蛋白质之间相互作用的存 在并初步描绘出一些信号通路。 但细胞的各种生物学功能和现象都是借助相关分子实现的,当前的研究重 点和难点就集中于解答分子实现各种功能的机制。
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FRAP 的应用
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荧光漂白恢复测定巨噬细胞Fc受体的荧光恢复率和运动分数
(山东大学硕士学位论文《荧光漂白恢复测定巨噬细胞Fc受体的流动性》,李建业,2005.5)
采用Alexa 488标记的羊抗鼠IgG间接标记巨噬细胞Fc受体,用激光共聚 焦系统的强脉冲激光漂白,弱强度激光扫描,光电倍增管(PMT)检测, Fluoview软件记录数据并分析处理。
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FRAP技术的基本要求
选择合适的荧光探针
具备精确可控的激光激发和荧光检测设备
激光扫描共聚焦显微镜
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FRAP 的三个阶段
漂全细胞
使用强激光在短时 间内扫描漂白区域
用尽可能弱的 激光扫描全细胞
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注:
漂白前和漂白后恢复都用尽可能弱的激光扫描全细胞,目的是 得到扫描图像而不引起荧光淬灭,
漂白阶段则使用强激光在短时间内扫描漂白区域,目的是使区 域内的荧光全部淬灭。
在整个过程中,监测漂白区域在各时间段的荧光强度变化并绘 制曲线,从恢复曲线及其数据就可以得到关于分子迁移速率、 动态分子比例等信息。
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FRAP实验注意事项
做FRAP实验还应当注意以下几点,否则就易得到错误结果。
这就需要掌握活细胞生理状态下分子运动的各种信息,近年来发展的一些 技术手段为获得有关重要信息提供了有力的工具,FRAP技术就是其中一 种重要方法。
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FRAP原理
In FRAP, a region of the cell is exposed to high-intensity laser light, causing the fluorophores within that region to irreversibly lose their ability to fluoresce. Recovery of fluorescence in that region yields information about molecular diffusion and binding in the cell.