下载文档原格式
绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein，GFP）是一种具有绿色荧光的蛋白质，广泛应用于生物学领域的标记和成像技术中。
绿色荧光蛋白的研究和应用已经成为生命科学领域中的热点和前沿课题。
在这篇文章中，我们将深入探讨绿色荧光蛋白的种类、结构、功能和应用。
1. 绿色荧光蛋白的种类绿色荧光蛋白是由Aequorea victoria（水母）发光器官中分离出来的一种蛋白质。
根据不同的来源和结构特点，绿色荧光蛋白可以分为多种类别，包括标准GFP、改良GFP、超变荧光蛋白和环状GFP等。
每种类型的绿色荧光蛋白都具有不同的荧光特性和适用范围。
2. 绿色荧光蛋白的结构绿色荧光蛋白的结构是其功能的基础。
它是一个由238个氨基酸组成的蛋白质，包括一个β桶结构和一个共轭双键序列。
在特定的条件下，它可以通过自发性氧化反应形成荧光色团，并发出绿色的荧光。
绿色荧光蛋白的结构和光学特性为其在生物标记和成像领域的应用奠定了基础。
3. 绿色荧光蛋白的功能作为一种生物标记物，绿色荧光蛋白的主要功能是在转基因生物中标记特定的细胞、器官或组织，以便于研究者对其进行观察和分析。
通过转基因技术，研究人员可以将绿色荧光蛋白基因导入到目标生物体中，从而实现对其活体成像和实时监测。
绿色荧光蛋白在蛋白质定位、蛋白质-蛋白质相互作用和基因表达调控等方面也发挥着重要作用。
4. 绿色荧光蛋白的应用绿色荧光蛋白的广泛应用领域包括但不限于以下几个方面：a. 细胞成像与实时监测：通过转基因技术将绿色荧光蛋白标记到感兴趣的细胞中，可以实现对其活体成像和实时监测，从而揭示生物体内细胞的运动、分化和凋亡等过程。
b. 蛋白质定位与跟踪：通过融合绿色荧光蛋白与感兴趣蛋白质，可以实现对蛋白质在生物体内的定位与跟踪，从而研究其功能和代谢途径。
c. 蛋白质-蛋白质相互作用研究：利用双融合蛋白技术或FRET技术，可以实现对蛋白质-蛋白质相互作用的实时观察和分析，为研究蛋白质分子机制提供了有力工具。
走近绿色荧光蛋白
鲁恒星;华朝阳
【期刊名称】《中学生物学》
【年(卷),期】2009(25)1
【摘要】以高中生物教材为切入点,以诺贝尔化学奖为背景,从来源、分子结构、发光机制、研究历程以及在生物技术中的应用等方面对绿色荧光蛋白进行了概述.【总页数】3页(P3-5)
【作者】鲁恒星;华朝阳
【作者单位】安徽省桐城市第十一中学,231490;安徽省桐城市教研室,231400【正文语种】中文
【中图分类】Q-49
【相关文献】
1.绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白共转染骨髓间充质干细胞、乳鼠心肌细胞、Eahy926细胞表达特征的共聚焦分析 [J], 张颖;辛毅;汪劲松;许秀芳;罗毅;黄益民
2.Ad5-增强型绿色荧光蛋白和rAAV2-增强型绿色荧光蛋白转染脂肪间充质干细胞的对比 [J], 袁小洪;安荣泽;王兆杰;贾婀娜;齐新文;陈金平;杨晋;刘凡凡
3.橙色荧光蛋白--绿色荧光蛋白GFPxm的改造 [J], 罗文新;陈敏;程通;管宝全;李少伟;李少菁;张军;夏宁邵
4.异源基因α1,3半乳糖转移酶与增强型绿色荧光蛋白融合对荧光蛋白表达的影响[J], 唐晶;谢柏臻;李鹏飞;姚琴;赵涣阁;卓慧钦;刘祖国;赵永祥
5.对话创投资本,走近绿色创业——“绿色创投”清华大学推广会召开 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
绿⾊荧光蛋⽩绿⾊萤光蛋⽩（Green fluorescent protein；简称GFP），由下村脩等⼈于1962年在维多利亚多管发光⽔母中发现，其基因所产⽣的蛋⽩质，在蓝⾊波长范围的光线激发下，会发出绿⾊萤光，整个发光的过程中还需要冷光蛋⽩质⽔母素的帮助，冷光蛋⽩质与钙离⼦（Ca2+）可产⽣交互作⽤。
2008年10⽉8⽇，⽇本科学家下村脩、美国科学家马丁·查尔菲和钱永健因为发现和改造绿⾊荧光蛋⽩获得了诺贝尔化学奖。
绿⾊萤光蛋⽩现常被⽤来研究⾻架和细胞分裂、动⼒学和泡囊运输、发育⽣物学等，并可应⽤于转染细胞的确定、体内基因表达的测定、蛋⽩质分⼦的定位、细胞间分⼦交流的动态监测等。
基本信息中⽂名：绿⾊荧光蛋⽩英⽂名：green fluorescent protein别名：GFP发现者：下村修相关推荐慢病毒BSAdsDNA考马斯亮蓝CD34载体蛋⽩载体GAPDHcDNA⽂库免疫荧光PCR热休克蛋⽩鸟枪法shRNA显影液断裂基因同源重组酵母双杂交宏基因组透射电镜构造组成正在加载科学家在线形⾍体内植⼊绿⾊荧光蛋⽩质由⽔母Aequorea victoria中发现的野⽣型绿⾊荧光蛋⽩，395nm和475nm分别是最⼤和次⼤的激发波长，它的发射波长的峰点是在509nm，在可见光绿光的范围下是较弱的位置。
由海肾（sea pansy）所得的绿⾊荧光蛋⽩，仅有在498nm有⼀个较⾼的激发峰点。
在细胞⽣物学与分⼦⽣物学领域中，绿⾊荧光蛋⽩基因常被⽤作为⼀个报导基因(reporter gene）。
⼀些经修饰过的型式可作为⽣物探针，绿⾊荧光蛋⽩基因也可以克隆到脊椎动物（例如：兔⼦上进⾏表现，并拿来映证某种假设的实验⽅法。
蛋⽩作⽤绿⾊荧光蛋的发光机理⽐荧光素/荧光素酶要简单得多。
⼀种荧光素酶只能与相对应的⼀种荧光素合作来发光，⽽绿⾊荧光蛋⽩并不需要与其他物质合作，只需要⽤蓝光照射，就能⾃⼰发光。
在⽣物学研究中，科学家们常常利⽤这种能⾃⼰发光的荧光分⼦来作为⽣物体的标记。
绿色荧光蛋白分子标记在环境微生物学研究中的应用摘要：荧光染料在微生物学中的应用受到广泛的关注。
近年来，来源于发光性生物的荧光蛋白进一步丰富了微生物学的研究手段。
其中绿色荧光蛋白(G reen fluorescent protein ，G F P ，来源于水母) 具有独特的应用价值。
G F P 及G F P 突变体在微生物降解污染物、生物膜菌群构架、环境生态学和环境检测生物传感器等研究领域取得了很好的应用效果。
关键词：绿色荧光蛋白，环境微生物，分子标记自然界中的许多生物都具有发光的能力，如细菌、真菌、萤火虫、深海鱼类和腔肠动物等。
它们的发光能力是由一类称为“荧光蛋白”的蛋白质赋予的。
G F P 标记系统是首次发现的不需要其他辅助条件的生物发光标记系统。
G F P 的激发光谱和发射光谱在活体和离体条件下完全相同，而虫荧光酶素的发射光谱在离体和活体条件下并不相同[1]。
绿色荧光蛋白(green fluorescent protein)，简称GFP，这种蛋白质最早是由下村修等人在1962年在一种学名Aequorea victoria的水母中发现。
其基因所产生的蛋白质，在蓝色波长范围的光线激发下，会发出绿色萤光。
这个发光的过程中还需要冷光蛋白质Aequorin的帮助，且这个冷光蛋白质与钙离子(Ca2+)可产生交互作用[1]2008年10月8日，日本科学家下村修（伍兹霍尔海洋生物学研究所）、美国科学家马丁·查尔菲（哥伦比亚大学）和钱永健（加利福尼亚大学圣迭戈分校）因为发现和改造绿色荧光蛋白而获得了当年（2008）的诺贝尔化学奖。
天然的G F P 是一种多肽，由23 8 个氨基酸组成，分子量27 k u 。
能够将蓝光转化成绿色荧光[2-3]。
C orm ack 等用定点突变的技术将包围S er—T yr—G ly 生色团的2 0 个氨基酸进行突变，得到一系列吸收峰红移的突变体。
这些突变体相对于野生型蛋白具有更高的折叠效率，荧光强度增强3 0 ～100 倍，使G F P 的应用前景更加广阔[5]。
绿色荧光蛋白和荧光素发光原理1. 引言：荧光的魅力说到发光，大家脑海中是不是会闪现出五光十色的景象？比如夜空中的星星、深海中的生物，甚至是那些可爱的小虫子们。
今天，我们就来聊聊“绿色荧光蛋白”和“荧光素”的发光原理。
这俩家伙可不简单，它们在科学界可是赫赫有名！就像小朋友们喜欢的超级英雄一样，它们都有各自的“超能力”。
那么，这些荧光家伙到底是怎么让我们眼前一亮的呢？2. 绿色荧光蛋白（GFP）2.1 GFP的起源绿色荧光蛋白，简称GFP，最初是从一种海洋水母中发现的。
想象一下，这水母在海里游来游去，随时随地都能发出迷人的绿色光芒，简直就像海底的明星！后来，科学家们把这个神奇的蛋白提取出来，发现它在研究生物体时可以发挥大作用。
比如，它可以标记细胞，帮助研究人员观察细胞的活动，真是个无敌的小帮手。
2.2 GFP的发光原理那么，GFP是怎么发光的呢？这就要提到它的结构了。
GFP里有一种叫“色氨酸”的氨基酸，平时看起来毫不起眼，但它一遇到特定的光照，就开始“激动”起来。
经过一番“舞动”，它就会释放出能量，变成美丽的绿色光芒。
就好比一颗小星星在黑夜中闪烁，光彩夺目。
这种发光过程，我们称为“荧光”。
而且，GFP是相对稳定的，能在细胞中长时间发光，所以它被广泛应用于各种生物研究中。
3. 荧光素（Fluorescein）3.1 荧光素的介绍说到荧光素，大家可能觉得这个名字听起来有点陌生，但它可是在化学界里炙手可热的存在！荧光素是一种合成染料，颜色多样，最常见的当然是鲜艳的绿色。
它广泛应用于医学、环保监测，甚至是材料科学。
这玩意儿就像一位多才多艺的明星，能够在不同的场合展现自己的才华。
3.2 荧光素的发光原理荧光素的发光原理和GFP有点相似，但又各有千秋。
它的分子结构里有多个共轭双键，这些双键就像一条条“小桥”，让电子在分子间自由游走。
当荧光素被激发光照射时，这些电子就会快速跃迁，随后又很快回到原来的状态，同时释放出能量，形成荧光。
食品与药品Food and Drug2009年第11卷第05期742008年10月8日，瑞典皇家科学院决定将2008年度诺贝尔化学奖共同授予Osamu Shimomura （下村修）、Martin Chalfie （马丁·沙尔菲）和RogerY ．Tsien （钱永健），以表彰他们在绿色荧光蛋白（green fluorescent protein ，GFP ）发现和研究方面所做的贡献，这也使得在生物学研究领域早已普遍使用的荧光蛋白走进了普通大众的视野。
下村修的主要贡献是首次从多管发光水母中分离出GFP ，并发现其在紫外灯照射下发出绿光。
沙尔菲证明了GFP 在各种生物现象中作为发光遗传标签的价值。
钱永健阐明了GFP 的发光机制，并开发了具有其他颜色荧光的蛋白质，让研究者能够给予不同的蛋白质和细胞不同的颜色，以便在同一时间跟踪几个不同的生物过程[1,2]。
GFP 是20世纪90年代中期发展起来的一种全新的报告分子。
同以往常用的报告基因，如β-半乳糖甘酶基因（lac Z gene ）、氯霉素乙酰转移酶基因（cat g e n e ）、荧光素酶基因（luc g e n e ）以及其他抗生素基因相比，GFP 不需要任何外源性底物和辅助因子，无毒、稳定、无污染，而且可以在紫外线或蓝光激发下直接观察。
GFP 作为一种新型标记物，目前已被广泛应用于动物学、植物学、生物学、药学等领域的研究中[3]。
1GFP 的发展历程萤火虫发出荧光，是由荧光酶催化底物分子荧光素，发生化学反应后产生荧光。
发现蛋白质自身发光无需任何底物这一现象，始于下村修和已故美绿色荧光蛋白黄思玲（山东福瑞达生物化工有限公司，山东济南250101）国科学家约翰森的研究。
1962年，下村修与约翰森在纯化水母素的研究过程中，有一天下修村下班前将水母发光蛋白的提取产物倒进水池里，出门前关灯后发现水池闪闪发光。
后来发现这种蛋白质副产物在阳光下呈绿色，钨丝下呈黄色，紫外光下呈强绿色。
走近绿色荧光蛋白现行高中生物教科书(人教版)中，多处描述了荧光标记技术，并有有关荧光蛋白的描述，如荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验、荧光标记技术与基因定位、荧光鼠的培育等。
2008年10月8日，瑞典皇家科学院把今年的诺贝尔化学奖授予绿色荧光蛋白的发现者和推广者。
于是，笔者搜集并整理了有关资料，从绿色荧光蛋白(GFP)的来源、分子结构、发光机制、研究历程以及在生物技术中的应用等方面进行概述。
12008年诺贝化学奖及获奖者简介日本的下村修、美国的马丁·沙尔菲和美籍华人钱永健于2008年10月8日，因对绿色荧光蛋白(GFP)的研究，分享了今年的诺贝尔化学奖。
他们的研究历程，犹如一场接力跑：下村修发现了GFP，沙尔菲确定了它的应用价值；而钱永健则让它变得多样化。
下村修现年80岁，生于京都，长于长崎。
1960年获得名古屋大学理学博士学位后赴美，先后在美国普林斯顿大学、波士顿大学和伍兹霍尔海洋生物实验所工作。
1962年他发现荧光蛋白，被誉为生物发光研究第一人。
从33岁做出重要发现，到46岁完成全部关键实验，他的研究遥遥领先，却一直默默无闻。
2001年退休后，年逾七旬的下村修继续在家里的地下室潜心研究。
马丁·沙尔菲现年61岁，美国哥伦比亚大学生物学教授，他在利用绿色荧光蛋白做生物示踪分子方面做出贡献。
钱永健1952年出生于美国纽约，现为美国加州大学圣迭戈分校生物化学及化学系教授、美国国家科学院院士、国家医学院院士，2004年沃尔夫奖医学奖得主。
他发明的多色荧光蛋白标记技术，将为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。
2荧光现象一些化学物质能从外界吸收并储存能量(如光能、化学能、x线或阴极射线等)而进入激发态，当其从激发态再回复到基态时，过剩的能量可以电磁辐射的形式散失(即发光)，这种现象就是荧光现象。
可产生荧光的分子或原子在接受能量后即刻引起发光。
而一旦停止供能，发光(荧光)现象也随之瞬间消失。
绿色荧光蛋白和荧光素发光原理嘿，大家好！今天我们聊点有趣的东西——绿色荧光蛋白和荧光素。
这两个名字听起来就像是科学家们的秘密武器，其实它们有点像夜空中的明星，只不过它们在细胞里发光。
别急，咱们一点点来解开它们的神秘面纱。
1. 绿色荧光蛋白（GFP）：让细胞“发光”的小明星1.1 绿色荧光蛋白，简称GFP，听名字就知道，它在绿色的光芒下闪闪发亮。
那它是怎么做到的呢？其实GFP最早是在水母里发现的。
你没听错，就是那种看起来像漂浮在海洋里的透明小东西。
水母在海洋里发光，就像夜晚的星星，真是让人惊叹。
1.2 GFP的“发光”原理其实很简单。
它的发光是因为它含有一种特殊的蛋白质，这种蛋白质里有一种叫“色素”的东西。
这些色素在吸收了蓝光或紫光之后，会把这些光能转换成绿色光，照亮了细胞。
这就像你把手电筒照在黑暗中，光线反射出来一样，只不过这里的“手电筒”是细胞里的GFP。
1.3 那GFP为什么那么受欢迎呢？简单来说，它帮科学家们解决了一个大难题——追踪和观察细胞。
把GFP装进细胞里，就能看到细胞里的各种活动，就像在黑夜中看到了星星的轨迹一样清晰。
这种技术在生物学和医学研究中可有大用处了。
2. 荧光素：闪耀的秘密武器2.1 说到荧光素，你可能会觉得它像是某种魔法药水，其实它也是一种很特别的物质。
荧光素的发光原理跟GFP类似，不过它们的“发光”方式有点不同。
荧光素本身不发光，而是需要和一种叫做荧光素酶的酶结合才会发光。
这就像是化学反应中的“催化剂”，没有它们的配合，荧光素就只能乖乖待着，不会闪亮登场。
2.2 荧光素的应用场景也非常广泛。
比如在医学检测中，科学家们可以用它来标记病原体或细胞，帮助诊断疾病。
就像给病菌贴上了“发光标签”，这些病菌在显微镜下就会变得“发光”，让医生们一目了然。
2.3 再比如，在环境监测中，荧光素也能发挥作用。
它能帮助检测水质或空气中的污染物，简直是“环保卫士”的代言人。
用荧光素标记的污染物，就像是夜晚的霓虹灯，把问题暴露在了大家面前。
知识介绍绿色荧光蛋白马金石(中国科学院化学研究所 北京 100190)摘 要 绿色荧光蛋白是46多年前从多管水母体内发现的,它可以在蓝光或紫外光激发下发射绿光。
由于它稳定的结构和光物理性质,又易于在细胞内表达,近些年作为标记物已经被广泛地应用于生命科学领域。
本文简要介绍了水母发光蛋白与绿色荧光蛋白的关系、绿色荧光蛋白的结构、发色团的形成、发光机制、变异体以及它的特点和应用。
关键词 绿色荧光蛋白 基因表达 结构 发色团 生物发光Green Fluorescent ProteinMa Jinshi(Insti tute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing100190)Abstract Green fluorescent protein(GFP)was discovered46years ago from A equorea V ictoria,it can emit green light under exci tation of blue or UV irradiation.GFP as a marker for gene expression and localization of gene products has beenwidely used in life sciences for the past years because of its stable structure and photophysical property and easy expressionin cells.A brief introduction on the relationship of aequorin and GFP,GFP structure,chromophore formation,and the mechanism of bioluminescence,also the variants,characteri stic and application are presented in this paper.Keywords Green fluorescent protein,Gene expression,Structure,Chromophore,Bioluminescence由于对绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)的发现、机理研究以及利用做出的特殊贡献,瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会将2008年度诺贝尔化学奖授予美国科学家下村修(Osamu Shimomura)、马丁 沙尔菲(Martin Chalfie)和美籍华裔化学家钱永健(Roger Y Tsien)。
绿色荧光蛋白的研究绿色荧光蛋白（GFP）是一种具有广泛应用潜力的蛋白质。
它最早于1962年由日本科学家Shimomura等人发现于发光蛇鳝体内。
GFP具有天然荧光特性，可以在无需额外处理的情况下发出绿色荧光。
这种荧光特性使得绿色荧光蛋白成为生物显微镜技术中重要的工具，尤其是在细胞和分子生物学领域。
GFP的发现对生物学研究产生了巨大的影响。
科学家通过对GFP的研究，发展出了一系列基于GFP的标记和追踪技术。
通过将GFP与其他感光蛋白质或标记融合，科学家可以实现对细胞、分子和生物过程的实时观察。
绿色荧光蛋白具有三个重要的特点，使其成为生物成像和研究的理想工具。
首先，GFP可以通过外部激发光信号而发出绿色荧光，不需要添加额外的显微染色剂。
这使得GFP成像更加简单和可靠，并且减少了对样本的干扰。
其次，GFP可以在许多不同的物质中发出强烈的荧光。
这意味着它可以用于不同类型的细胞和组织的研究。
第三，GFP蛋白的C末端可以与其他蛋白质发生共价结合，从而实现与其他蛋白质的特异性标记或连接。
这使得科学家可以通过观察和追踪GFP标记的蛋白质来了解其在细胞和生物过程中的功能和动态。
GFP的在显微镜技术中的应用已经得到了广泛的验证和应用。
通过将GFP标记的蛋白质导入细胞中，科学家可以实时观察这些蛋白质在细胞内的位置和动态变化。
这种技术被广泛应用于细胞分裂、细胞分化和细胞运动等领域的研究。
此外，GFP也被用于追踪细胞迁移、信号传导和细胞互作等生物过程。
这些应用在研究癌症、神经系统疾病和生物发育等领域都具有重要的价值。
除了在生物学研究中的应用，GFP还被广泛应用于生物医学和环境科学中。
绿色荧光蛋白的高度荧光性能使其成为生物传感器的理想选择。
通过将GFP与特定的检测分子或基因组合，科学家可以设计出高灵敏度和高选择性的生物传感器来检测特定的目标物质。
这种荧光传感器可用于检测环境中的有害物质、药物治疗的有效性、疾病的早期诊断等。
