关于最全生物医学光子学复习题答案

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。

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。

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？

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

?? 生物学死亡（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。

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。

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。

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

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）

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。

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？

答：1低浓度对样品干扰小

2 3D测量

3非常适合溶液和细胞