辐射生物学研究方法课件.ppt
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1、细胞学检测分子生物学检测,辐射生物学研究方法,细胞克隆实验The Clonogenic Assay,克隆实验最早是细菌物学家用来检测细菌存活的一种实验手段。Puck和Marcus将此方法引入到细胞生物学中单个细胞在petri dish中生长并形成一个肉眼可见的克隆,辐射生物学研究方法,细胞,细胞,辐照,受损伤,未受损伤,克隆,克隆,细胞克隆实验The Clonogenic Assay,辐射生物学研究方法,细胞克隆实验The Clonogenic Assay,辐射生物学研究方法,5,细胞克隆实验The Clonogenic Assay,辐射生物学研究方法,Hela细胞的辐射-存活曲线,第一个发表
2、的哺乳动物存活曲线,细胞克隆实验The Clonogenic Assay,辐射生物学研究方法,7,细胞活力实验MTT Assay,辐射生物学研究方法,MTT(3-(4,5)-dimethylthiahiazo(-z-yl)-3,5-di-phenytetrazoliumromide),又名噻唑蓝,MTT,琥珀酸脱氢酶,黄色,甲臜,蓝紫色结晶,DMSO,溶解后,570nm测OD值,MTT一种黄色化合物,能接受氢离子的染料。在琥珀酸脱氢酶和细胞色素C的作用下tetrazolium环开裂,生成蓝色的甲臜(formazan)结晶,formazan结晶的生成量仅与活细胞数目成正比(死细胞中琥珀酸脱氢酶消
3、失,不能将MTT还原),MTT工作液制备(5mg/ml):MTT粉末+PBS0.22m滤膜过滤除菌及杂质,4 避光保存 吸取待测细胞的原培养基,按一定比例(一般为0.5%MTT)加入新鲜培养基和MTT工作液,37 继续培养4h吸取培养基与MTT混合物,加入DMSO溶解细胞内结晶酶标仪570nm出测定OD值,8,细胞活力实验MTT Assay,辐射生物学研究方法,处理组的OD570细胞活性(%)=x100%对照组OD570,细胞活力实验MTT Assay,辐射生物学研究方法,实验过程中注意避光MTT和DMSO对实验者均有伤害,注意戴手套测定OD值时注意对照和空白的设置,空白一般用蒸馏水(DI w
4、ater)即可为保证结果的线性,MTT吸光度最好在0-0.7之间,Clonogenic Assay MTT,细胞活力实验MTT Assay,辐射生物学研究方法,流式细胞术(Flow Cytometry),FCM是以流式细胞仪为检测手段的一项能快速、精确的对单个细胞理化特性进行多参数定量分析和分选的技术,辐射生物学研究方法,流式细胞术最大的特点是能在保持细胞及细胞器或微粒的结构及功能不被破坏的状态下,通过荧光探针的协助,从分子水平上获取多种信号对细胞进行定量分析或纯化分选。,细胞不被破坏,测量快速、大量、准确、灵敏、定量,辐射生物学研究方法,流式细胞仪的分析及分选原理,工作原理:FCM是一种在计
5、算机技术支持下的高度自动化的细胞显微荧光脉冲分光光度仪。基本组成结构:液流系统:样品流和鞘流光学系统:激光、透镜组、光电倍增管等。数据处理系统,辐射生物学研究方法,Injector Tip,荧光信号,激光束,Sheath fluid,样品流和鞘流,液流系统,辐射生物学研究方法,流动室,Laser,Flow Cell,孔径50-200m 检测区离喷口200m有分选功能,辐射生物学研究方法,PMT,PMT,PMT,PMT,Dichroic,Filters,Bandpass,Filters,Laser,1,2,3,4,Flow cell,激光、透镜组、光电倍增管等,光学系统,辐射生物学研究方法,流式
6、细胞仪常检测的细胞特性,辐射生物学研究方法,荧光信号由被检细胞上标记的特异性荧光染料受激发后产生,发射的荧光波长与激发光波长不同。每种荧光染料会产生特定波长的荧光和颜色,通过波长选择通透性滤片,可将不同波长的散射光和荧光信号区分开,送入不同的光电倍增管。选择不同的单抗及染料就可同时测定一个细胞上的多个不同特征。线性放大器和对数放大器,荧光测量,辐射生物学研究方法,荧光测量,辐射生物学研究方法,激光,细胞悬液,异硫氰酸荧光素,得州红,能量传递复合染料,藻胆蛋白类,几种常见的荧光染料,辐射生物学研究方法,荧光染料 激发波长(nm)发射波长(nm)颜色,FITC 488 525 深蓝色PE(RDI)
7、488 575 橙色ECD 488 620 橙红色PeCy-5 488 670 红色PeCy-7 488 755 深红色PI 488 620 橙红色APC 633 670 红色,几种常见的荧光染料,辐射生物学研究方法,流式细胞仪测定细胞周期时相,原理: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4CPI(Propidium Iodide):一种溴化乙啶的类似物,在嵌入双链DNA后释放红色荧光。PI-DNA复合物的激发和发射波长分别为535 nm和615 nm 利用PI标记,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
8、各时相的百分比,辐射生物学研究方法,实验步骤,待测细胞酶解收集单细胞悬浮液PBS洗涤后,70%预冷乙醇,4避光固定30min加BSA,重悬细胞于PBS,离心去上清重悬细胞于含RNA酶的PBS缓冲液中,37 避光处理30min加PI染色,过滤后上流式细胞仪分析,辐射生物学研究方法,流式分析细胞周期时相分布,辐射生物学研究方法,细胞实时摄像技术,辐射生物学研究方法,Live Cell Imaging By Phase,DIC&Pol Microscopy,Immunofluorescence Microscopy of Microtubules(Green)&Chromosomes(Red)In
9、Mitotic PtK1 Cell,细胞实时摄像技术,辐射生物学研究方法,优点:可以得到准确的细胞周期时间及分裂间 期和分裂期的准确时间缺点:缺乏对细胞群体的指征性,细胞实时摄像技术,辐射生物学研究方法,碱基变化 脱氧核糖变化DNA链断裂 单链断裂(SSB)双链断裂(DSB)交联 DNA链交联 DNA-蛋白质交联 其中DSB是辐射所致生物学效应中最重要的原初损伤,而非重接性的DSB则被认为是细胞杀伤效应的最重要的损伤,电离辐射致DNA分子的变化,辐射生物学研究方法,DNA链断裂示意图,单链断裂,双链断裂,单链断裂:是DNA双螺旋结构中一条链断裂双链断裂:是DNA的两条互补链于同一对应处或相邻处
10、同时断裂,辐射生物学研究方法,凝胶电泳,原理:DNA带负电,外加电场后,DNA片段会在凝胶中移动且移动的速度跟片段大小有关步骤:制胶 点样 电泳 染色 观察DNA分子种类线状DNA单链与双链,ss-DNA电泳时要注意局部区域形成ds-DNA,造成迁移距离不确定环状DNA单链(如M13mp)和双链(质粒DNA)线状ds-DNA电泳使用频率最高的一种电泳环状ds-DNA电泳:常用于质粒DNA的初步鉴定线状ss-DNA电泳,辐射生物学研究方法,单细胞凝胶电泳或彗星试验,原理:由Ryberg B和Jonhanson K J首先提出后又经Singh N P和Olive P I进一步完善的一种在单细胞水平
11、上检测DNA损伤与修复的方法。因其细胞电泳形状颇似彗星,又称彗星试验(comet assay)。它是一种测定和研究单个细胞DNA链断裂的新电泳技术,与传统方法相比,其简便、快速、灵敏、样品量少、无需放射性标记,具有极高的实用价值。目前该技术已广泛地应用于体内、体外各种有核细胞经受试物诱导的DNA损伤和修复的研究,辐射生物学研究方法,辐射生物学研究方法,实验步骤,辐射生物学研究方法,辐射生物学研究方法,定义:微核(Micronucleus)的产生与染色体损伤有关,是染色体或染色单体的无着丝点断片或纺锤丝受损伤而丢失的整个染色体,在细胞分裂后期遗留在细胞质中,末期之后,单独形成一个或几个规则的次核
12、,包含在子细胞的胞质内,因比主核小,故称微核微核试验(Micronucleus test,MNT)是观察受试物能否产生微核的试验。其主要可检出DNA断裂剂和非整倍体诱变剂,微核试验,辐射生物学研究方法,实验原理,细胞质中微核来源:断片或无着丝粒染色体在细胞分裂后期不能定向移动,而遗留在细胞质中;有丝分裂毒物的作用使个别染色体或带苔丝粒的染色体环和断片在细胞分裂后期被留在细胞质中。,辐射生物学研究方法,实验步骤,37,辐射生物学研究方法,统计1000个以上双核细胞内含有微核的细胞占的比例 含有微核的双核细胞数 微核率=1000 含有双核细胞的总数,结果统计,辐射生物学研究方法,辐射生物学研究方法
13、,简介:荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)是在20世纪80年代末在放射性原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放射性分子细胞遗传技术,以荧光标记取代同位素标记而形成的一种新的原位杂交方法,探针首先与某种介导分子(reporter molecule)结合,杂交后再通过免疫细胞化学过程连接上荧光染料.,荧光原位杂交(FISH),辐射生物学研究方法,原理:用已知的标记单链核酸为探针,按照碱基互补的原则,与待检材料中未知的单链核酸进行特异性结合,形成可被检测的杂交双链核酸。由于DNA分子在染色体上是沿着染色体纵轴呈线性排列,因而可以将探针直接与
14、染色体进行杂交从而将特定的基因在染色体上定位优点:与传统的放射性标记原位杂交相比,荧光原位杂交具有快速、检测信号强、杂交特异性高和可以多重染色等特点,41,辐射生物学研究方法,根据所用的探针和靶核酸的不同可分为三类:DNA-DNA杂交;DNA-RNA杂交;RNA-RNA杂交。根据探针的标记物是否能直接被检测可分为两类:直接法:探针用放射性同位素、荧光素或一些酶标记,当与组织细胞内靶核酸形成杂交体后,可分别通过放射性自显影、成色的酶促反应、荧光等来显示靶核酸的位置。,间接法:一般都是用半抗原来标记探针,如生物素、地高辛等,然后通过用免疫组织化学对半抗原的定位,间接地显示探针与组织细胞内靶核酸所形
15、成的杂交体。,辐射生物学研究方法,探针及标本的变性:DNA变性成单链杂交:探针与待测样本充分结合洗脱:洗去未结合探针杂交信号的放大封片:延长保存时间荧光显微镜观察FISH结果,实验步骤,辐射生物学研究方法,整条染色体涂染,通过整条染色体涂染判断易位染色体,辐射生物学研究方法,荧光染色检测DSB,原理:DSB产生时,会有特异性蛋白53BP1以及-H2AX 产生,利用这两种蛋白的抗体进行原位免疫荧光染色,通过荧光显微成像术获得细胞及特征蛋白的荧光图像后,分析图像中阳性细胞的比例来评估旁细胞的损伤程度,辐射生物学研究方法,辐射生物学研究方法,辐射生物学研究方法,概念:两个不同来源的、含有互补核苷酸顺
16、序的单股核酸分子,通过碱基配对形成一个新的、稳定的双股分子的过程原理:核酸经加热变性后,低于变性温度20-30时,反应系统中加入的核酸探针与待测核酸样品中具有互补序列的单链DNA或RNA形成双链结构,通过检测标记信号即可检测特定的核苷酸片段,核酸杂交技术,辐射生物学研究方法,核酸杂交原理图,辐射生物学研究方法,根据标记物的性质分:,放射性标记:32P,35S,125I,3H,非放射性标记:化学发光标记、酶标记、荧光标记等,敏感度高,半衰期短(32P 14.3天,35S 87.1天,125I 60天,3H的半衰期长达12.3年,但它所释放放射线能量太低,只能用于组织原位杂交),有辐射危害,探针的
17、分类,辐射生物学研究方法,探针的分类,根据探针中核酸的性质分:,DNA(包括cDNA)探针RNA探针(包括cRNA)寡核苷酸探针肽核酸(peptide nucleic acid,PNA)探针,辐射生物学研究方法,实验步骤,辐射生物学研究方法,核酸限制性内切酶,原理:限制性内切酶能特异地结合于一段被称为限制性酶识别序列的DNA序列之内或其附近的特异位点上,并切割双链DNA,辐射生物学研究方法,四类限制性内切酶识别位点及产物,辐射生物学研究方法,DNA 1g,反应 10缓冲液2L,重蒸水,19L,1L酶液,+,用手指轻弹管壁使溶液混匀,使溶液集中在管底,混匀反应体系后,37水浴保温2-3h,每管加
18、入2L 0.1mol/L EDTA(pH8.0),电泳检测,EP管编号,加样,实验步骤,辐射生物学研究方法,Southern Blotting,Northern Blotting,辐射生物学研究方法,Southern Blotting,膜上检测DNA的杂交技术,1975年由Edwin Southern建立。将待测DNA序列结合到一定的支持物上,然后与存在于液相中的核酸探针分子进行杂交的过程,是目前最常用的一种核酸分子杂交方法,辐射生物学研究方法,印迹方法,虹吸印迹法真空转移法电转移法,辐射生物学研究方法,虹吸转移法,利用毛细管的虹吸作用由移动缓冲液带动核酸分子转移至滤膜上,辐射生物学研究方法,
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