核酸染料是一类能与核酸分子特异性结合的化合物，常用于核酸的定量分析和检测。这类染料在化学结构上通常是芳香环化合物，分子中普遍含有苯环或吡啶环等结构。这些环状结构赋予它们特定的光学性质：能够吸收紫外线或蓝光，并发出荧光。
核酸分子的构成
核酸分子（如 DNA 和 RNA）由核苷酸单元构成。每个核苷酸包含三个部分：一个五碳糖、一个含氮碱基和一个磷酸基团。虽然 DNA 和 RNA 在五碳糖类型（脱氧核糖 vs. 核糖）和所含碱基种类上存在差异（DNA：腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶；RNA：腺嘌呤、尿嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶），但两者都含有四种主要碱基。
机制
核酸染料发挥染色功能的关键机制在于：它们通过与核酸中的一种或多种碱基发生相互作用（如嵌入、静电结合或沟槽结合）来实现对核酸的特异性标记。其结合原理基于三种机制：
1. 静电作用：带正电荷的染料吸引带负电的核酸
2. 氢键形成：染料分子与核酸碱基建立氢键连接
3. 疏水作用：非极性区域相互结合
当染料与核酸结合后，荧光强度显著提升（通常增强20-1000倍），这是定量检测的基础。
溴化乙锭 (EB):
特点： 应用历史早、价格低廉、与DNA结合几乎没有碱基序列特异性。在高离子强度饱和溶液中，约每2.5个碱基插入一个EB分子。
作用与检测： 本身荧光微弱，但能与单链或双链DNA高效结合。结合后复合物在~300nm紫外光激发下发出明亮的橙红色荧光，荧光强度提升20-30倍，可灵敏检测低至10ng的DNA条带。
缺点： 具有显著毒性及诱导DNA突变（致癌）的特性。
现状： 目前已被多种无毒/低毒核酸染料替代。
SYBR Green I:
作用与检测：游离状态下荧光微弱，结合dsDNA后荧光显著增强。其荧光信号强度与dsDNA数量成正比，常用于实时荧光定量PCR (qPCR) 中检测产物量。
光学性质：最大吸收波长约497nm，最大发射波长约520nm（绿色荧光）。
SYBR Green II:
特点： 主要结合RNA和单链DNA (ssDNA)，是高灵敏度的RNA/ssDNA检测染料。
作用与检测： 虽非RNA特异性，但与RNA结合的荧光量子产率 (~0.54) 高于与DNA结合的量子产率 (~0.36)。其染料-RNA复合物的荧光不会被尿素或甲醛等变性剂淬灭，染色前无需洗脱变性剂。可检测凝胶中低至100pg的ssDNA或2ng RNA条带。
应用： 特别适用于SSCP分析和RNA分析。
SYBR Gold:
特点：是SYBR系列中灵敏度最高的染料。
作用与检测：结合核酸后荧光增强超过1000倍。
适用性：可用于检测双链DNA、单链DNA和RNA。
应用：适用于琼脂糖凝胶电泳、变性梯度凝胶电泳 (DGGE)、单链构象多态性 (SSCP) 研究及其他常规分析。
SYBR Safe:
特点：在安全性上表现优异，诱变性远低于EB。
作用与检测：检测灵敏度与EB相当。激发峰位于~280nm和~502nm，发射峰约530nm。
优势：染色后可通过标准紫外透射仪、可见光透射仪或激光扫描仪观察。关键优势在于其与蓝光透射仪的兼容性：使用蓝光透射仪可避免紫外光对DNA样品的损伤，同时消除紫外线对人眼伤害的风险
GelRed / GelGreen:
特点：GelRed和GelGreen是另一类重要的EB替代染料，检测灵敏度不低于EB，且无需脱色步骤。
安全性：其毒性和诱变性远低于EB，主要得益于特殊的化学结构使其难以穿透细胞膜，从而显著降低细胞毒性。
选择建议：
使用紫外成像仪时，选择 GelRed。
使用激光成像仪或希望在可见光下观测时，选择 GelGreen。
