常見細胞器染料分享（4）
本文主要針對高爾基體、溶酶體及神經(jīng)元細胞，為大家介紹如何選擇合適的試劑/探針分別對它們進行染色。 01 高爾基體檢測 高爾基體是真核細胞中內(nèi)膜系統(tǒng)的組成之一。為意大利細胞學(xué)家卡米洛·高爾基于1898年首次用硝酸銀染色的方法在神經(jīng)細胞中發(fā)現(xiàn)。是由光面膜組成的囊泡系統(tǒng)，它由扁平膜囊（saccules）、大囊泡（vacuoles）、小囊泡（vesicles）三個基本成分組成。 高爾基體功能 高爾基體的主要功能將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進行加工、分揀、與運輸，然后分門別類地送到細胞特定的部位或分泌到細胞外。高爾基體是完成細胞分泌物（如蛋白）最后加工和包裝的場所。 從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)送來的小泡與高爾基體膜融合，將內(nèi)含物送入高爾基體腔中，在那里新合成的蛋白質(zhì)肽鏈繼續(xù)完成修飾和包裝。高爾基體還合成一些分泌到胞外的多糖和修飾細胞膜的材料。 高爾基體染料 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)和高爾基體主要負責(zé)（細胞內(nèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的分類），因此，針對這兩個細胞器的大部分染色探針都是脂質(zhì)或是可以影響蛋白質(zhì)運動的化學(xué)物質(zhì)。在活細胞和固定細胞中，ER和高爾基體的扁平膜囊可以用各種親脂探針進行染色，然后根據(jù)其形態(tài)進行區(qū)分。 NBD C6-Ceramide是一種熒光鞘脂類似物，可用于研究鞘脂轉(zhuǎn)運和代謝機制。它還可以用于選擇性染色活細胞和固定細胞中的高爾基體。環(huán)境敏感的NBD染料在水中發(fā)出微弱的熒光，但在非質(zhì)子溶劑和其他非極性環(huán)境中熒光增加。
02 溶酶體檢測 溶酶體（Lysosomes）是動物細胞中重要的細胞器, 其存在的完整性與動物生理病理均密切相關(guān)。溶酶體是真核細胞中為單層膜所包圍的細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部pH 4～5，含豐富的水解酶，具有細胞內(nèi)的消化功能。新形成的初級溶酶體經(jīng)過與多種其他結(jié)構(gòu)反復(fù)融合，形成具有多種形態(tài)的有膜小泡，并對包裹在其中的分子進行消化。因此，溶酶體具有溶解或消化的功能，為細胞內(nèi)的消化器官。 溶酶體成分 含有兩類維持結(jié)構(gòu)和功能所必需的蛋白質(zhì)：執(zhí)行消化功能的可溶性溶酶體水解酶和具有更復(fù)雜功能的溶酶體膜蛋白。 約60種酸性水解酶，包括蛋白酶、脂肪酶、核酸酶，需要由ATP驅(qū)動的質(zhì)子泵與其他離子通道合作來維持酸性環(huán)境（pH~4.5）才能發(fā)揮作用。 多種溶酶體膜蛋白，例如LAMP1，LAMP2，LIMP2，v-ATPaes和ASM。其中，LAMP1和LAMP2是最豐富的溶酶體膜蛋白，對代謝、生物發(fā)生、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。 溶酶體功能 溶酶體的主要作用消化作用，是細胞內(nèi)的消化器官，細胞自溶，防御以及對某些物質(zhì)的利用均與溶酶體的消化作用有關(guān)。 細胞內(nèi)消化：對高等動物而言細胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于血液中的水分子物質(zhì)，而一些大分子物質(zhì)通過內(nèi)吞作用進入細胞，如內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇，對一些單細胞真核生物，溶酶體的消化作用就更為重要了。 細胞凋亡：個體發(fā)生過程中往往涉及組織或器官的改造或重建，如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育等等。這一過程是在基因控制下實現(xiàn)的，稱為程序性細胞死亡，注定要消除的細胞以出芽的形式形成凋亡小體，被巨噬細胞吞噬并消化。 自體吞噬：清除細胞中無用的生物大分子，衰老的細胞器等，如許多生物大分子的半衰期只有幾小時至幾天，肝細胞中線粒體的平均壽命約 10 天左右。 防御作用：如巨噬細胞可吞入病原體，在溶酶體中將病原體殺死和降解。 參與分泌過程的調(diào)節(jié)，如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。 形成精子的頂體：頂體相當于一個化學(xué)鉆，可溶穿卵子的皮層，使精子進入卵子。 溶酶體染料 FluoLysoTM 探針是一種用于活細胞溶酶體特異性標記的熒光探針，本品濃度為 1 mM。FluoLysoTM 探針可以選擇性地滯留在偏酸性的溶酶體中，從而實現(xiàn)對于溶酶體的特異性熒光標記。FluoLysoTM 探針適用于活細胞染色，但不適合用于固定后細胞的染色。 03 神經(jīng)元檢測 神經(jīng)元，也稱為neurone或神經(jīng)細胞，是一種可電興奮的細胞，通過稱為突觸的特殊連接與其他細胞通信。它是神經(jīng)組織的主要成分。除海綿和平口類動物之外的所有動物都有神經(jīng)元，但其他多細胞生物如植物則沒有。 神經(jīng)元的類型 感覺神經(jīng)元對影響感覺器官細胞的觸覺，聲音或光等刺激作出反應(yīng)，并向脊髓或大腦發(fā)送信號。 運動神經(jīng)元接收來自大腦和脊髓的信號，以控制從肌肉收縮到腺體輸出的一切。 中間神經(jīng)元將神經(jīng)元連接到大腦或脊髓的同一區(qū)域內(nèi)的其他神經(jīng)元。一組連接的神經(jīng)元被稱為神經(jīng)回路。 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu) 突起:分為樹突與軸突兩部分 樹突:較短，分支較多，直接細胞體擴張突出形成樹枝狀，作用接受其他神經(jīng)元傳來的沖動，并傳給細胞體 軸突:較長，每個神經(jīng)元只有一個軸突，軸突末端有分支，能夠傳導(dǎo)細胞體發(fā)出的神經(jīng)沖動 髓鞘:軸突的外圍，對于神經(jīng)具有保護作用 細胞體:神經(jīng)元主要結(jié)構(gòu)，由細胞膜，細胞核，細胞質(zhì)組成，具有聯(lián)絡(luò)，整合、輸入信息，傳出信息的作用。 神經(jīng)末梢: 神經(jīng)纖維末端細小的分支，分布于全身各處 信息的傳遞方向:樹突→細胞體→軸突→下一個神經(jīng)元 長的突起大都套有一層鞘，組成神經(jīng)纖維。 神經(jīng)元染料 神經(jīng)末梢探針是一系列陽離子型苯乙烯基熒光染料，用于跟蹤神經(jīng)肌肉連接或突觸的突觸活動。這類染料通常具有親脂性尾部（兩個碳鏈）和帶陽離子的高親水性頭部。 陽離子苯乙烯基染料是通過活性依賴性染色突觸小泡來發(fā)揮功能。染料與細胞或組織共孵育時，染料的水相部分沒有熒光，而染料的親脂性尾部插入細胞膜并呈現(xiàn)強熒光。神經(jīng)刺激后，在進行胞吞作用時，染料被包裹在囊泡內(nèi)，因此，洗去細胞表面附著的染料后，熒光信號強弱表示新形成的囊泡的數(shù)量的多少。反之，在胞吐作用時，染料與神經(jīng)遞質(zhì)一起從囊泡釋放，導(dǎo)致熒光信號減少。因此，熒光強度的變化反映了胞吞/胞吐或突觸活動的情況。內(nèi)吞過程中熒光增加的速率——“結(jié)合速率”和胞吐過程中熒光減少的速率 ——“解離速率”因染料種類而異。通常，具有較長親脂性尾部和更多雙鍵的染料對膜具有較高的親和力，因此具有較高的結(jié)合速率和較低的解離速率。 NerveRed 系列探針是具有三個雙鍵的染料。 NerveGreen 系列探針是具有單個雙鍵的染料。 NerveGreen C4（FM1-43）是一種廣泛使用的綠色熒光染料，通過染色突觸的突觸囊泡或神經(jīng)肌肉接頭來跟蹤突觸活動。結(jié)合使用紅色熒光染料 NerveRed，突觸和神經(jīng)肌肉接頭可以獨立兩個顏色成像。 NerveRed/Green系列探針不能用于固定細胞染色。 NM 染料具有與NerveRed/Green系列探針相似的結(jié)構(gòu)，此外，它們在帶正電的頭部具有醛固定胺，可用于固定細胞的染色。
信號傳輸過程部分是電氣的，部分是化學(xué)的。由于維持其膜上的電壓梯度，神經(jīng)元是可電激發(fā)的。如果電壓在短時間內(nèi)變化足夠大的量，則神經(jīng)元產(chǎn)生稱為動作電位的全有或全無電化學(xué)脈沖。這種潛力沿著軸突快速傳播，并在到達它們時激活突觸連接。突觸信號可以是興奮性的或抑制性的，增加或降低到達體細胞的凈電壓。
Hydroxystilbamidine（也稱為FluoroGold）已被廣泛用作神經(jīng)元的逆行示蹤劑和組織化學(xué)染色劑。FluoroGold可以進行逆行軸突運輸，它顯示出大量的枝晶填充物，并且具有很高的抗褪色性。
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