常見細胞器染色（3）——細胞核
01
細胞核的結構
細胞核的結構有核膜、核仁、染色質、核基質。主要功能是遺傳物質DNA儲存和復制的主要場所，是細胞遺傳和代謝的控制中心。
1.核膜：雙層膜，其上有核孔，是細胞核與細胞質之間的物質交換通道，表現出明顯的選擇性，RNA、蛋白質等大分子進出必須通過核孔。
2.核仁：在細胞有絲分裂過程中周期性消失（前期）和重現（末期）。
3.染色質：能被堿性染料染成深色的物質，主要由DNA和蛋白質組成。
4.核基質：是核中除染色質與核仁以外的成分，包括核液與核骨架兩部分。
02
細胞核的功能
控制細胞的遺傳，生長和發育。
細胞核是細胞的控制中心，一般說真核細胞失去細胞核后，很快就會死亡，但紅細胞失去核后還能生活120天；植物篩管細胞，失去核后，能活好幾年。
03
為什么要對細胞核染色？
從細胞核的結構可以看出，細胞核中最重要的結構是染色質，染色質的組成成分是蛋白質分子和DNA分子，而DNA分子又是主要遺傳物質。當遺傳物質向后代傳遞時，必須在核中進行復制。
細胞核又是細胞遺傳性和細胞代謝活動的控制中心。遺傳物質能經復制后傳給子代，同時遺傳物質還必須將其控制的生物性狀特征表現出來，這些遺傳物質絕大部分都存在于細胞核中。
04
如何選擇對細胞核染色的染料？
1. 對死細胞染色的染料
PI是一種核酸熒光染料，可用于哺乳動物、細菌、酵母的染色。它不能透過完整的細胞膜，但能夠透過死細胞和凋亡中晚期細胞的細胞膜而使細胞核染色。因此，PI 作為熒光探針常用于細胞凋亡（apoptosis）或細胞壞死（necrosis）的檢測。進入細胞后，PI 與 DNA 和 RNA 結合，熒光強度增強 20-30 倍。在流式細胞分析中，PI 常與其他染料如Calcein-AM 、 Hoechst 33258 或 Hoechst 33342 聯合使用，來區分凋亡早晚期細胞以及死細胞。此外，PI 也常作為多色熒光染色的復染劑使用。
Ethidium Homodimer-I (EthD-I) 是一種高親和性的熒光核酸染料，與 DNA 或 RNA 結合后，可以使熒光增強 30 多倍，與 DNA 結合后發紅色熒光（最大激發/發射波長分別為大約528/617nm）。常常用于哺乳動物、細菌、酵母和真菌的染色。(EthD-I)帶有較強正電荷，所以該染料不能穿過細胞膜進行活細胞染色。但是 EthD-I 可以準確的檢測溶液中的核酸或者解體細胞中的核酸，是一種較靈敏的核酸染色劑。
ethidium homodimer-1（紅色）染色的結直腸癌Caco-2 3D細胞團
7-AAD是一種非滲透性的核酸熒光染料。該染料不能透過活細胞的細胞膜，但可穿透膜損傷細胞如晚期凋亡細胞或者壞死細胞的細胞膜并與其內的DNA結合，可用來區分存活的早期細胞和壞死或晚期凋亡細胞，廣泛用于流式細胞儀。7-AAD與DNA結合后可發出強烈的熒光，其熒光特性與PI相似，可被488nm氬離子激光激發，但其發射光譜較PI窄，且發射波長更長，對其他檢測通道的干擾更小，在多色熒光分析中是PI的最佳替代品，可與多種488激發光激發的熒光染料聯合使用，如FITC，PE等。
Oxazole yellow等同于YO-PRO-1 Iodide，是一種非細胞膜穿透性的高親和力的羰花青單體核酸綠色熒光染料，在沒有核酸的情況下基本上是非熒光的。該染料可用于鑒定凋亡細胞，Oxazole yellow可滲透進入早期凋亡細胞，對早期凋亡細胞進行染色，而碘化丙錠（PI, P4034）（一種死細胞染色）對早凋細胞保持非滲透性，但可染色晚凋細胞，這兩種染料結合使用，可以區分早凋細胞和晚凋細胞。由此，本司推出了Oxazole yellow和PI聯合的膜透性細胞凋亡檢測試劑盒，用于區分早凋和晚凋細胞。以貼壁細胞（96孔板）舉例，每孔100 μL染色工作液，配置為工作液（5 μM）大概可以用于2000個孔的染色。
DAPI 是一種可對DNA 染色的細胞核染色試劑，它在嵌入雙鏈DNA后釋放藍色熒光。DAPI 常用于細胞凋亡檢測，染色后用熒光顯微鏡觀察或流式細胞儀檢測。盡管DAPI 不能通過活細胞膜，但卻能穿透擾亂的細胞膜而對核染色。DAPI 具有很高的光漂白承受水平，能用來檢測酵母線粒體DNA，葉綠體 DNA，病毒DNA，microplasmDNA 以及染色體DNA。DAPI-DNA 復合物的激發和發射波長分別為 360 nm 和 460 nm。
DAPI將細胞核染為藍色
2. 對活細胞染色的染料
Draq 5 是一種遠紅外熒光活細胞 DNA 染料，是一種對雙鏈 DNA 具有高親和力的蒽醌染料。它是一種可以透過細胞膜的染料，可標記活細胞或固定后/死細胞。在流式細胞術中，這種染料可用于區分有核和無核細胞。由于 Draq5能夠按照化學計量比結合至 DNA，因此還可用于報告細胞核 DNA 含量，適用于染色體倍數和細胞周期分析。在熒光顯微鏡分析中，它可用作細胞核復染劑。Draq5 有很多應用，高度兼容現有儀器平臺廣泛使用的程序，主要的應用領域為 HCS，細胞模型，GFP，流式細胞儀和熒光顯微鏡。
Draq 5 將細胞核染為藍色
Hoechst 33342是一種可以穿透細胞膜的藍色熒光 染料，對細胞的毒性較低。Hoechst 33342 染色常用于細胞凋亡檢測，染色后用熒光顯微鏡觀察或流 式細胞儀檢測。Hoechst 33342 也常用于普通的細胞核染色，或常規的 DNA 染色。Hoechst 33342 染色液可直接用于固定細胞或組織的細胞核染色，也可直接用于活細胞或組織的細胞核染色。
Ex/Em（結合DNA）= 346/460 nm
Ex/Em（未結合DNA）= 350/ 461nm
Hoechst 33258，也稱bis Benzimide H 33258或HOE 33258，是一種非嵌入性的亮藍色熒光染料。染料在溶液中熒光較弱，它們在活細胞中DNA聚AT序列富集區域的小溝處與DNA結合后熒光變得明亮，故此類染料也被稱為DNA探針。因背景較低，故染色細胞不需洗滌步驟，且染色非常穩定，對活細胞無毒，結合DNA染色后可持續幾天或更長時間。Hoechst 33258與Hoechst 33342相比在水中的溶解度要高，但兩種染料均具有高細胞膜滲透性，被廣泛用于細胞凋亡檢測，染色后可用熒光顯微鏡觀察或流式細胞儀檢測。
Ex/Em（結合DNA）= 352/461 nm
Ex/Em（未結合DNA）= 346/460 nm
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