真核细胞内存在多种细胞器,如线粒体、质体、高尔基体、溶酶体和内质网。其中线粒体和质体携带自身的DNA。它们编码着线粒体和质体执行功能所必需的部分RNA,蛋白质并以特殊的方式遗传给子代。通常情况下线粒体和质体的DNA和质体的DNA被通称为细胞器DNA或细胞质DNA。
动物细胞的线粒体DNA大小在16kb左右。在同一种动物细胞中,线粒体DNA的分子大小总是相同的。比如人的线粒体DNA为16569bp,高等植物的线粒体DNA大小呈多态性。比如烟草细胞中的线粒体DNA的大小分布在3-100kb之间。质体存在于高等植物细胞中,质体DNA的分子大小未发现多态性。
由于细胞器的DNA分子很小,同时每个线粒体或质体中携带的DNA总量又十分有限,所以常规的DNA光学染色方法不能显示细胞器的DNA。目前,只有借助几种特别的荧光燃料和特殊的制样方法可以在荧光显微镜下直接观察到细胞器DNA。
一、实验原理
线粒体和质体的DNA通常情况下与特异的蛋白质结合形成紧凑的DNA•蛋白质复合体-拟核。在线粒体和质体的拟核中,DNA的密度远远高于间期的细胞核,甚至高于细胞分裂中期的染色体。当某种与DNA的特异性结合的荧光染料进入拟核后,便与DNA结合,在拟核内高度聚集。此时以适当波长的激发光照射拟核,拟核中聚集的荧光染料就会发生较强的荧光。这样,通过在荧光显微镜下观察拟核的荧光,便可以确定细胞器DNA的存在了。
YO-PRO-1是美国Molecular Probe公司新近开发的一种DNA特异性荧光染料。它可被波长为491nm的篮光激发,发出波长为509nm的黄绿色荧光。实验证明,YO-PRO-1是观察检测细胞器DNA的理想荧光染料之一。