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        分子信标的原理、应用及其研究进展
        点击次数:1403 更新时间:2017-07-14

        1、引言
        在基因时代和蛋白质时代,人们迫切需要一种具有高灵敏度和高亲和力的生物分子探针,用以进行定性和定量检测 。1996年Tyagi和Kramer首先建立了分子信标技术 ,很快这种技术就广泛的应用于医学 、生物学、分子生物学、临床医学和化学等诸多领域。分子信标技术具有*的特异性,而且操作简便、灵敏度高 ,特别是它可以进行实时定量检测、甚至可以用于活体分析 。在临床诊断、基因检测等领域 ,分子信标也越来越显示出它的优势。近年来 ,人们对分子信标的结构作了诸多改进,发展出很多具有更多特性的新型分子信标 。随着分子信标的发展,该技术也必将在更多领域中发挥出它的优势。
        2 分子信标的原理
        分子信标是一种荧光标记的寡核苷酸链,一般含有25~35个核苷酸 。在结构上,分子信标大体上可以分为三部分:(1)、环状区:一般由15~30个核苷酸组成,可以与靶分子特异结合 ;(2) 、茎干区 :一般由5~8个碱基对组成 ,在分子信标与靶分子结合过程中可发生可逆性解离 。(3) 、荧光基团和淬灭基团:荧光基团一般连接在5ˊ端;淬灭基团一般连接在3ˊ端,常用4-(4-二甲基氨基偶氮苯基)苯甲酸(DABCYL)作为淬灭基团。根据Foerster理论,中心荧光能量转移效率与两者距离的6次方成反比。所以只有荧光基团与淬灭基团之间达到一定的距离时才会产生荧光。
        自由状态时,分子信标呈发卡式结构 ,从而荧光基团和淬灭基团相距较近(约7~10nm)。此时发生荧光共振能量转移,使荧光基团发出的荧光被淬灭基团吸收并以热的形式散发 ,荧光几乎*被淬灭,荧光本底极低。当分子信标与靶分子结合时,荧光基团和淬灭基团之间的距离加大 ,从而,分子信标的荧光几乎恢复 。而且所检测到的荧光强度与溶液中靶标量成正比 。
        分子信标的原理、应用及其研究进展
        3、影响分子信标的主要因素
        分子信标中,荧光基团和淬灭基团之间的距离是影响分子信标的zui主要因素 。根据Foerster理论,荧光基团与淬灭基团之间的距离直接影响荧光的强度。
        另外 ,温度也是影响分子信标的一个重要因素。在较低温度下,分子信标才可以保持发卡结构。在较高温度下 ,分子信标将无法保持其发卡结构 ,甚至使其伸展为随机线状 ,造成荧光基团和淬灭基团分离,从而发出荧光,出现假阳性结果 。有文献表明,其熔链温度取决于茎干区的长度、G-C含量和缓冲液的离子强度。
        Bonnet等研究温度对分子信标影响时发现,体系的荧光强度呈现为一个先减弱后增强的过程。就此,Bonnet等做出如下解释:
        分子信标的原理 、应用及其研究进展
        在较低温度下,分子信标与靶标结合呈S1状态  ,发出荧光 。随着温度升高 ,分子信标与靶标分离 ,分子信标重新恢复为发卡式结构即S2状态 ,从而荧光强度减弱。温度持续增高,将导致分子信标熔链即S3状态 ,荧光基团与淬灭基团分离,导致荧光恢复。
        环境pH值也是影响分子信标的一个因素。pH值过高,分子信标的发卡结构可能被破坏,出现假阳性结果。此外,分子信标的纯度,也将对分子信标产生影响。

         

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