57.下列何種螢光物質最常應用於DNA晶片的偵測？
(A)fluorescein和rhodamine
(B)DAPI和propidium iodide
(C)acridine orange和Texas Red
(D)Cy3和Cy5

D) High sensitivity, stable

這題的正確答案是 (D) Cy3和Cy5。

在 DNA 晶片（DNA Microarray）技術中，這兩種螢光染料是最標準且最廣泛使用的標記工具，原因如下：

為什麼選擇 Cy3 與 Cy5？

• 雙色偵測（Dual-color detection）： DNA 晶片通常需要比較兩個不同的樣本（例如：正常細胞 vs. 癌細胞）。我們會將其中一個樣本標記上 Cy3（呈現綠色螢光），另一個標記上 Cy5（呈現紅色螢光）。

• 光譜不重疊： 這兩種染料的激發光與發射光波長分得很開，可以同時在一個晶片上偵測兩種訊號而不會互相干擾。

  • Cy3：吸收波長約 550 nm（綠光）。

  • Cy5：吸收波長約 650 nm（紅光）。

• 穩定的物理特性： 它們與核苷酸結合後的螢光強度高、背景值低，非常適合用於微陣列的定量分析。

其他選項分析

• (A) fluorescein 和 rhodamine： 雖然也是常用的螢光染料，但較常用於螢光抗體染色（如 IFA），在現代高通量 DNA 晶片分析中不如 Cy 系列普及。
  (fluorescein 488 nm /494 nm)
  (rhodamine 490-570 nm/550-620 nm)

• (B) DAPI 和 propidium iodide (PI)： 這兩者主要用於細胞核染色或流式細胞儀（Flow Cytometry）偵測 DNA 含量（染色體定數），並非用於標記探針。
  DAPI-->是一種藍色螢光染料，能與DNA強力結合，常用於螢光顯微鏡中將細胞核染成藍色，它透過與雙鏈DNA的AT-rich區域結合而發出螢光
  PI-->透過插入鹼基之間與DNA結合，很少或幾乎沒有序列選擇偏好，螢光顯微鏡、共聚焦雷射掃描顯微鏡、流式細胞儀和螢光測定法常用
  (DAPI:358 nm/461 nm)
  (propidium iodide:535nm/617nm)

• (C) acridine orange 和 Texas Red： Acridine orange 常見於檢測核酸的單雙股結構（如精子 DNA 完整性），Texas Red 則常與 fluorescein 搭配，但在晶片應用上非主流。
  acridine orange-->能鑲嵌於兩個相鄰的鹼基對之間，使部分雙螺旋DNA鬆開。使DNA鏈增加或缺失一個鹼基，造成移碼突變
  Texas Red-->sulforhodamine 101 acid chloride，rhodamine的一種
  (acridine orange:488nm/515nm
  (Texas Red:595/613)

• DNA 晶片判讀基因表現量的核心原理是**「競爭性雜合（Competitive Hybridization）」

  1. 樣本準備與顏色標記

  想像我們要比較「正常細胞」與「癌細胞」的基因表現差異：

  • 正常細胞：提取出的 mRNA 轉成 cDNA 後，標記上 Cy3 (綠色)。

  • 癌細胞：提取出的 mRNA 轉成 cDNA 後，標記上 Cy5 (紅色)。

  2. 雜合反應 (Hybridization)

  將這兩組標記了不同顏色的 cDNA 混合，一起滴在含有成千上萬個基因探針（Probe）的晶片上。性質互補的 cDNA 會各自去找對應的基因位置結合。

  3. 掃描與顏色判讀

  掃描器會分別讀取綠光（Cy3）與紅光（Cy5）的強度，並將兩者重疊（Overlay）。每個小點（Spot）呈現的顏色，就代表了基因表現的消長：

  • 呈現紅色 (Cy5 強勢)： 代表該基因在癌細胞中表現量較高。這可能是造成癌症的「致癌基因（Oncogene）」。

  • 呈現綠色 (Cy3 強勢)： 代表該基因在正常細胞中表現量較高。在癌細胞中，該基因可能被關閉或受到抑制（例如抑癌基因）。

  • 呈現黃色 (紅＋綠混色)： 代表該基因在兩組樣本中的表現量幾乎一樣。

  • 呈現黑色 (無螢光)： 代表兩組樣本中都沒有表達該基因。

  總結

  研究人員會透過計算 Red/Green 的比值（Ratio） 來進行定量分析：

  • Ratio > 1：基因表現上調（Up-regulated）。

  • Ratio < 1：基因表現下調（Down-regulated）。

  這種方法讓我們能在一次實驗中，同時監控數萬個基因的變化，是精準醫學和癌症研究中非常重要的工具。