最新最全生物医学光子学复习题答案要点
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荧光寿命：在激发光撤去后，荧光强度衰减为由来的1/e所需时间为荧光寿命。
e)荧光检测包括哪些参数？（发射谱、激发谱、stokes位移、量子产率、荧光寿命）
f)生物体中主要的内源荧光色团有哪些？通过对它们的监测可获得哪些生物学信息
答：胶原蛋白和弹性蛋白；细胞内代谢路径：NAD、NADH。组织结构信息和代谢活性
j)按照制备方法分，荧光探针有哪些种类？
答：化学荧光探针:化学方法合成的
基因荧光探针:可遗传、由DNA编码、蛋白质组成的
k)选择探针时需要主要考虑哪些因素？（见h）
l)在蛋白质分子中，能发射荧光的氨基酸有哪些？它们的吸收和发射波长在哪里？
答：色氨酸Trp和酪氨酸Tyr有二个激发光谱峰,一个发射光谱峰,即220nm,287nm/348nm;225nm,280nm/303nm，苯丙氨酸也可以激发荧光但较弱一般不计。
相关的生命活动：细胞分裂，细胞死亡，光合作用，氧化作用，解毒过程，肿瘤发生
因为其反映了细胞内与细胞间的信息传递，功能调节等重要的生命活动，因此可以
b)为何生物的超弱发光?它与哪些生命活动相关？
答：生物分子在代谢等相关生命活动中产生能级跃迁，退激发光。
c)为何“代谢发光”或者“相干机制”
答：代谢发光机制：由于呼吸链上固有的“能力学缺陷”而引起了偶发的电子泄露，产生了氧化自由基，然后在反应中的激发态分子退激发光。主要与生物的有氧呼吸有关。相干机制：产生于一个高度相干的电磁场，从而诱发或自发发光。DNA被认为是生物体内一个主要的相干源，主要与生物的细胞分裂有关。
答：1低浓度对样品干扰小
23D测量
3非常适合溶液和细胞
4非常灵敏，实现单分子检测
p)产生FRET的条件有哪些？
答：FRET是指能量给体（Donor）与受体（Acceptor）间通过偶极-偶极耦合作用以非辐射方式传递能量的过程即能量给体被激发后，从基态跃迁到激发态，由于偶极-偶极相互作用，供体分子激发态能量hν以非辐射方式传至受体分子，而后受体分子通过发射光子弛豫，释放能量。
大概距离为1-10nm
r)荧光蛋白作为分子探针在生物标记中的应用方式
g)向生物体内引入外源荧光可发挥什么作用？监测细胞功能与化学分布，RNA or DNA序列，以及肿瘤标记
h)选择荧光探针的依据是什么？（激发波长、发射波长、光稳定性、漂白性、荧光的定性或定量、荧光探针的特异性和毒性、pH适宜值）
i)荧光探针导入：（酯化法；形成乙酰羟甲基酯（AM）；细胞膜通透性增强法；使用透膜剂使膜通透性增强；微注射法；将染料通过显微注射法直接注入细胞内）
生物超弱发光在食品检验中应用
食品来源
食品的新鲜度
食品的质量
生物超弱发光在药理学方面的应用
药物的抗氧化作用能力和方式的研究
检测病人对药物的过敏反应
评价药物对病人的治疗作用
2.Fluorescence
a)利用分子能级图解释分子光谱涉及的各种能量跃迁过程。
b)荧光是如何产生的？有什么特点？
c)分子结构与荧光的关系。
生物医学光子学复习题
以下答案为本人根据上课PPT与自己理解所写，无法保证答案的完全正确，如果发现错误希望可以修改后上传，方便大家
1.Biophoton
a)生物体的超弱发光有哪些基本特性？它与哪些生命活动相关？为什么利用生物体的超弱发光能够用于疾病的诊断？
答：生物体超弱发光基本特性（1）普遍性，即所有生物组织样品中都有。（2）发光强度弱，每秒的强度为1e-7W。（3）谱特征，连续分布无特征峰。（4）高敏感，对生物组织内部和外部。（5）来源于生物分子的能级跃迁。
答：分子结构中的振动能级决定荧光的发射谱宽度。
d)理解与掌握荧光光谱中的一些重要概念（包括：Beer-Lambert定律、吸光度与透过率的换算、摩尔吸收系数与浓度之间的关系、斯托克斯位移、荧光量子产率的定义、荧光亮度、光稳定性、荧光寿命）
斯托克斯位移：生物组织的吸收峰与荧光的发射峰之间的波长移动。
光稳定性：指荧光强度随着时间的改变，如果荧光强度随时间不改变则稳定性强，反之不强。
m)绿色荧光蛋白有哪些生物化学特征和光谱特征？野生型和增强型的绿色荧光蛋白有什么异同？
n)绿色荧光蛋白突变体有哪些性能特点？
答：突变提高了GFP的光谱性质，荧光强度和和光稳定性也大大增强，突变后的激发峰488nm，发射峰是509nm，这与FITC滤光片一致，提高了其潜在的使用价值。
o)荧光蛋白作为标记物或指示剂的优势有哪些？
超弱发光的医学应用
反映体内生理状态
荷瘤前后（病变－－正常）
心博停止前和心博停止后
疾病诊断及愈合评价
血液的超弱发光
尿液
在法医上的应用
用于死亡时间的推测
临床死亡（心跳停止）后
生பைடு நூலகம்学死亡（细胞性死亡）
推断损伤时间、形状、程度及伤口愈合时
间
损伤与恢复程度与超弱发光有依赖性
生物超弱发光在农业上的应用
选择最佳施用农药的剂量和时间
主要应用于选种
品质评价
种子分类
抗性研究
生物超弱发光在环境监测的应用
废水、废液、工业污水中重金属及致病菌
的检测：生物超弱发光要比传统的化学分
析方法灵敏度高得多。
环境毒物的测定：用生物发光检验SO2对植
物毒害的程度。
元素的测定：生物的超弱发光对许多金属
离子很敏感，可定量测定钙、铜、锌、锰、
铁等元素的浓度。
d)针对超微弱发光的检测，有哪些测量技术，分别说明其测量原理。
答：单光子计数技术，主要通过光电倍增管来检测生物发光强度时域的信号。
二维或三维单光子成像检测技术，主要有微通道板像增强器为主的图像探测系统。具有二维光子检测能力，可同时获得时域和空间的信息。光谱分辨和时间分辨的功能检测系统。
e)超弱发光有哪些应用？
条件是：
1.一种荧光蛋白的发射光的波长与另一种荧光蛋白的吸收光的相同。
2.工体和受体之间产生耦合。
q)什么是Forster距离？常用FRET对的Forster距离大概在什么范围？
答：Forster能量转移：一对合适的荧光物质可以构成一个能量供体(donor)和能量受体(acceptor)对,它们之间由于偶极的相互作用,激发供体分子的光子能量h ν可能被传递至受体分子,而后受体分子通过发射出光子h ν′ (h ν >h ν′ )而松弛,这就是1948年由Forster首先提出的荧光共振能量转移理论（1）
e)荧光检测包括哪些参数？（发射谱、激发谱、stokes位移、量子产率、荧光寿命）
f)生物体中主要的内源荧光色团有哪些？通过对它们的监测可获得哪些生物学信息
答：胶原蛋白和弹性蛋白；细胞内代谢路径：NAD、NADH。组织结构信息和代谢活性
j)按照制备方法分，荧光探针有哪些种类？
答：化学荧光探针:化学方法合成的
基因荧光探针:可遗传、由DNA编码、蛋白质组成的
k)选择探针时需要主要考虑哪些因素？（见h）
l)在蛋白质分子中，能发射荧光的氨基酸有哪些？它们的吸收和发射波长在哪里？
答：色氨酸Trp和酪氨酸Tyr有二个激发光谱峰,一个发射光谱峰,即220nm,287nm/348nm;225nm,280nm/303nm，苯丙氨酸也可以激发荧光但较弱一般不计。
相关的生命活动：细胞分裂，细胞死亡，光合作用，氧化作用，解毒过程，肿瘤发生
因为其反映了细胞内与细胞间的信息传递，功能调节等重要的生命活动，因此可以
b)为何生物的超弱发光?它与哪些生命活动相关？
答：生物分子在代谢等相关生命活动中产生能级跃迁，退激发光。
c)为何“代谢发光”或者“相干机制”
答：代谢发光机制：由于呼吸链上固有的“能力学缺陷”而引起了偶发的电子泄露，产生了氧化自由基，然后在反应中的激发态分子退激发光。主要与生物的有氧呼吸有关。相干机制：产生于一个高度相干的电磁场，从而诱发或自发发光。DNA被认为是生物体内一个主要的相干源，主要与生物的细胞分裂有关。
答：1低浓度对样品干扰小
23D测量
3非常适合溶液和细胞
4非常灵敏，实现单分子检测
p)产生FRET的条件有哪些？
答：FRET是指能量给体（Donor）与受体（Acceptor）间通过偶极-偶极耦合作用以非辐射方式传递能量的过程即能量给体被激发后，从基态跃迁到激发态，由于偶极-偶极相互作用，供体分子激发态能量hν以非辐射方式传至受体分子，而后受体分子通过发射光子弛豫，释放能量。
大概距离为1-10nm
r)荧光蛋白作为分子探针在生物标记中的应用方式
g)向生物体内引入外源荧光可发挥什么作用？监测细胞功能与化学分布，RNA or DNA序列，以及肿瘤标记
h)选择荧光探针的依据是什么？（激发波长、发射波长、光稳定性、漂白性、荧光的定性或定量、荧光探针的特异性和毒性、pH适宜值）
i)荧光探针导入：（酯化法；形成乙酰羟甲基酯（AM）；细胞膜通透性增强法；使用透膜剂使膜通透性增强；微注射法；将染料通过显微注射法直接注入细胞内）
生物超弱发光在食品检验中应用
食品来源
食品的新鲜度
食品的质量
生物超弱发光在药理学方面的应用
药物的抗氧化作用能力和方式的研究
检测病人对药物的过敏反应
评价药物对病人的治疗作用
2.Fluorescence
a)利用分子能级图解释分子光谱涉及的各种能量跃迁过程。
b)荧光是如何产生的？有什么特点？
c)分子结构与荧光的关系。
生物医学光子学复习题
以下答案为本人根据上课PPT与自己理解所写，无法保证答案的完全正确，如果发现错误希望可以修改后上传，方便大家
1.Biophoton
a)生物体的超弱发光有哪些基本特性？它与哪些生命活动相关？为什么利用生物体的超弱发光能够用于疾病的诊断？
答：生物体超弱发光基本特性（1）普遍性，即所有生物组织样品中都有。（2）发光强度弱，每秒的强度为1e-7W。（3）谱特征，连续分布无特征峰。（4）高敏感，对生物组织内部和外部。（5）来源于生物分子的能级跃迁。
答：分子结构中的振动能级决定荧光的发射谱宽度。
d)理解与掌握荧光光谱中的一些重要概念（包括：Beer-Lambert定律、吸光度与透过率的换算、摩尔吸收系数与浓度之间的关系、斯托克斯位移、荧光量子产率的定义、荧光亮度、光稳定性、荧光寿命）
斯托克斯位移：生物组织的吸收峰与荧光的发射峰之间的波长移动。
光稳定性：指荧光强度随着时间的改变，如果荧光强度随时间不改变则稳定性强，反之不强。
m)绿色荧光蛋白有哪些生物化学特征和光谱特征？野生型和增强型的绿色荧光蛋白有什么异同？
n)绿色荧光蛋白突变体有哪些性能特点？
答：突变提高了GFP的光谱性质，荧光强度和和光稳定性也大大增强，突变后的激发峰488nm，发射峰是509nm，这与FITC滤光片一致，提高了其潜在的使用价值。
o)荧光蛋白作为标记物或指示剂的优势有哪些？
超弱发光的医学应用
反映体内生理状态
荷瘤前后（病变－－正常）
心博停止前和心博停止后
疾病诊断及愈合评价
血液的超弱发光
尿液
在法医上的应用
用于死亡时间的推测
临床死亡（心跳停止）后
生பைடு நூலகம்学死亡（细胞性死亡）
推断损伤时间、形状、程度及伤口愈合时
间
损伤与恢复程度与超弱发光有依赖性
生物超弱发光在农业上的应用
选择最佳施用农药的剂量和时间
主要应用于选种
品质评价
种子分类
抗性研究
生物超弱发光在环境监测的应用
废水、废液、工业污水中重金属及致病菌
的检测：生物超弱发光要比传统的化学分
析方法灵敏度高得多。
环境毒物的测定：用生物发光检验SO2对植
物毒害的程度。
元素的测定：生物的超弱发光对许多金属
离子很敏感，可定量测定钙、铜、锌、锰、
铁等元素的浓度。
d)针对超微弱发光的检测，有哪些测量技术，分别说明其测量原理。
答：单光子计数技术，主要通过光电倍增管来检测生物发光强度时域的信号。
二维或三维单光子成像检测技术，主要有微通道板像增强器为主的图像探测系统。具有二维光子检测能力，可同时获得时域和空间的信息。光谱分辨和时间分辨的功能检测系统。
e)超弱发光有哪些应用？
条件是：
1.一种荧光蛋白的发射光的波长与另一种荧光蛋白的吸收光的相同。
2.工体和受体之间产生耦合。
q)什么是Forster距离？常用FRET对的Forster距离大概在什么范围？
答：Forster能量转移：一对合适的荧光物质可以构成一个能量供体(donor)和能量受体(acceptor)对,它们之间由于偶极的相互作用,激发供体分子的光子能量h ν可能被传递至受体分子,而后受体分子通过发射出光子h ν′ (h ν >h ν′ )而松弛,这就是1948年由Forster首先提出的荧光共振能量转移理论（1）