《生物物理学教学教材.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物物理学教学教材.ppt（51页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、生物物理学生物物理学发展简史生物物理学发展简史1892年，年，Karl Pearson,科学的方法科学的方法20世纪中期，近代生物物理学诞生世纪中期，近代生物物理学诞生 （50年代年代X射线衍射对蛋白质测定的应用）射线衍射对蛋白质测定的应用）生物物理学的内容生物物理学的内容分子生物物理学（分子生物物理学（Molecular Biophysics)生物物理仪器与技术生物物理仪器与技术(Biophysical Instrumentation and Techniques)膜与细胞生物物理学膜与细胞生物物理学(Membrane and Cell Biophysics)理论生物物理学理论生物物理学(T
2、heoretical Biophysics)感官与神经生物物理学感官与神经生物物理学(Sensory and Neural Biophysics)荧光分光光度荧光分光光度Spectrophotofluorimetry一、荧光的发现一、荧光的发现 二、荧光与荧光光谱二、荧光与荧光光谱 三、荧光光谱仪及主要谱参量三、荧光光谱仪及主要谱参量四、荧光生色团的结构特点四、荧光生色团的结构特点五、影响荧光测量的因素五、影响荧光测量的因素六、荧光技术在生物学、医学研究中的应用六、荧光技术在生物学、医学研究中的应用荧光分光光度技术荧光分光光度技术一一 荧光的发现荧光的发现 1575：N.Monardes Li
3、gnum Nephriticum1852：Stokes 分光计 植物抽提液、矿物、夜明珠、叶绿素、奎宁1880：Liebeman最早提出“荧光与化学结构关系”,的经验法则 为荧光技术的开发应用拉开了序幕借用萤石的（借用萤石的（Fluospar）发光现象而推演）发光现象而推演荧光荧光 Fluorescence（一）荧光的产生（二）荧光光谱与吸收光谱二 荧光与荧光光谱（一）荧光的产生1 分子的能量状态分子的能量状态在光学分析中涉及的分子能量有：在光学分析中涉及的分子能量有：Eo=Ee+Ev+Er Ee：价电子运动能：价电子运动能,electron Ev：原子在平衡位置附近的振动：原子在平衡位置附近
4、的振动,vibration Er：分子绕其重心的转动能：分子绕其重心的转动能,rotation 其中，其中，Ee Ev Er（一）荧光的产生2 分子的能级Energy Levels与跃迁Transition（二）荧光光谱与吸收光谱荧光分光光度术：荧光分光光度术：又称荧光光谱术，属于光谱技术中的一种发射光谱术。其原理是电磁波和物质作用后，物质首先吸收电磁波的能量，然后再重新发射电磁波。激发波段在100-800nm之间，相当于紫外与可见光波段。（一）荧光光谱仪（一）荧光光谱仪（二）荧光分光光度术中的参量（二）荧光分光光度术中的参量三 荧光光谱仪与主要参量（一）荧光光谱仪（一）荧光光谱仪（二）荧光分
5、光光度术中的参量（二）荧光分光光度术中的参量 exMaximum excitation wavelength em,max Maximum emission wavelength瑞利峰瑞利峰 拉曼峰拉曼峰 A 荧光强度的定义：在一定激发波长荧光强度的定义：在一定激发波长(ex)作用下，发射的作用下，发射的 荧光强弱。荧光强弱。F=Ia Ia=I0-I，I=I010-cL F=I0(1-10-cL)当当C很低时很低时F=I0cL，当当C较大时较大时F=I0 B =发射光子数发射光子数/吸收光子数吸收光子数 2 荧光强度（fluorescence intensity,F,I）与 量子产率（quan
6、tum yield,）（二）荧光分光光度术中的参量（二）荧光分光光度术中的参量荧光强度与浓度的关系荧光强度与浓度的关系323荧光偏振荧光偏振(fluorescence polarization)（二）荧光分光光度术中的参量（二）荧光分光光度术中的参量自然光自然光 部分偏振光部分偏振光 偏振光偏振光I/-I I/+I P=I/-I I/+2I A=荧光偏振度荧光偏振度Fluorescence polarization-p 荧光各向异性荧光各向异性Fluorescence anisotropy-A(1)荧光偏振度的物理意义：荧光偏振度的物理意义：A：I/=I ，P=0，自然光，荧光分子运动很快，自
7、然光，荧光分子运动很快，取取 向随机。（稀溶液）向随机。（稀溶液）B：I/或或I 为为0，P=1 偏振光，荧光分子运动很偏振光，荧光分子运动很慢，取向有序。慢，取向有序。C：I/I 0，0P 7 荧光最强 PH 7 荧光很弱六 荧光分光光度术的应用1.物质的检测物质的检测 1）测量原理：）测量原理：稀溶液，稀溶液，F=I0cL 2）结构特点：含有）结构特点：含有“芳香环芳香环”结构结构 3）灵敏度：）灵敏度：10-710-8g/ml检测物质激发波长nm发射波长nm维生素A345490维生素B2，pH7370565维生素B12，pH7275305维生素C4905303,4-苯并芘10-6g/ml
8、3814035羟色胺，中性或弱酸性2953305羟色胺，盐酸295550，3302.蛋白质的内源荧光 研究生物大分子构象 3.蛋白质的荧光标记4 核酸的荧光标记Probes ex emNoteEthidium Bromide545610非透膜，非透膜，RNA,DNAPropidium Iodine530615PO-PRO-1 iodine435455Acridine Orange490590透膜，透膜，RNA,DNAPyronin Y545580Bisbenzimide345460透膜，透膜，DNA5 酶反应动力学的研究 乳酸盐+NAD+丙酮酸盐+NADH+H+乳酸脱氢酶 NADH：em=45
9、0nm ex=340nm 用杀鼠灵滴定HSA Scatchard图6 生物大分子的结合研究r=L Ka(n-r)L=L0 LP=L0 rP0ex=320nm em=400nm7 大分子内基团间或分子间距离的测定荧光共振能量转移荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET)荧光共振能量转移的三个条件：荧光共振能量转移的三个条件：供体和受体都能发光供体的发射谱和受体的激发谱必须有部分重叠供体和受体的距离必须小于100317 大分子内基团间或分子间距离的测定Forster 公式E=R06/(R6+R06)R0:临界距离，E：转移效率，R：基
10、团间距离E=1-IDA/ID IDA:受体存在时的荧光强度，ID：受体不存在时的荧光强度7 大分子内基团间或分子间距离的测定(1)膜流动性 DPH：P值小，流动性高 2-AS，6-AS，9-AS，12-AS高(2)膜渗漏性 羧基荧光素(selfquenching)(3)膜电位的测量 花菁（cyanine):超极化时，荧光强度F下降。缬氨霉素：K+载体 Nernst公式：E(mV)=59log(KO+/KI+)KO+：细胞外浓度，KI+：细胞内浓度8 膜生物物理研究23(4)膜融合机理的研究1/2（5）膜成分扩散速度的测定荧光漂白恢复技术fluorescence recovery after p
11、hotobleaching，FRAPD：扩散系数，：光斑半径，1/2：漂白后的荧光值恢复到稳定值的一半所需时间，rD：与光斑形状有关的一个常数。常用探剂：标记脂类DiI 标记蛋白异硫氰荧光素（FITC），蕊香红（rhodamine）D=241/2rD9 荧光技术与其它技术的结合 (1）显微荧光光度术 对细胞内的不同成分进行定性定位或定量（2）流式细胞术荧光，激光和计算机结合（3）激光扫描共聚焦显微镜 FRAP（4）光镊（optical tweezers)Fluo-3/Ca2+，AM,ex=506nm,em=526nm 七 思考题1 荧光产生的机理是什么？2 荧光技术研究的生物学样品的主要参数有
12、哪些？量子产率与荧光强度的区别及关系是什么？荧光偏振的意义是什么？3 举例说明荧光技术的应用？4.如果婴幼儿体内缺乏使苯丙氨酸转变为如果婴幼儿体内缺乏使苯丙氨酸转变为酪氨酸的酶时，则苯丙氨酸的含量异常增酪氨酸的酶时，则苯丙氨酸的含量异常增大而患大而患“苯丙酮尿症苯丙酮尿症”且易引起智力低下，且易引起智力低下，所以，对婴幼儿的该项体查极为重要，但所以，对婴幼儿的该项体查极为重要，但是，由于血液蛋白质中其它芳香氨基酸的是，由于血液蛋白质中其它芳香氨基酸的影响而难以测出苯丙氨酸的含量，请用本影响而难以测出苯丙氨酸的含量，请用本课程所学内容提出一个检测方案。课程所学内容提出一个检测方案。参考资料1.赵
13、南明，周海梦，生物物理学，北京：高等教育出版赵南明，周海梦，生物物理学，北京：高等教育出版 社，海德堡：社，海德堡：施普林格出版社，施普林格出版社，20002.林克椿，生物物理技术林克椿，生物物理技术波谱技术及其在生物学中的应用，北京：波谱技术及其在生物学中的应用，北京：高等教育出版社，高等教育出版社，19893.林克椿，吴本玠，医学生物物理学，北京医科大学。北京大学医林克椿，吴本玠，医学生物物理学，北京医科大学。北京大学医学出版社，学出版社，20044.李楠，王凤翔，周春喜，荧光探针应用技术，北京：军事医学科李楠，王凤翔，周春喜，荧光探针应用技术，北京：军事医学科学出版社，学出版社，19985.Pattabhi Vasantha,Gautham N.Biophysics,Pangbourne:Alpha Science,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢