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绿色荧光蛋白 细胞生物学课堂小组作业第一组 曹龙龙陈东亮 概要 什么是绿色荧光蛋白 绿色荧光蛋白具有什么样的结构和性质 绿色荧光蛋白在现代生物学中有什么用途 使用荧光蛋白有什么样的优点 对绿色荧光蛋白的研究进展及成就 什么是绿色荧光蛋白 英文名 定义 greenfluorescenceprotein GFP greenfluorescentprotein 从水母 Aequoreavictoria 体内发现的发光蛋白 分子质量为26kDa 由238个氨基酸构成 第65 67位氨基酸 Ser Tyr Gly 形成发光团 是主要发光的位置 其发光团的形成不具物种专一性 发出荧光稳定 且不需依赖任何辅因子或其他基质而发光 绿色荧光蛋白具有什么样的结构和性质 绿色荧光蛋白分子的形状呈圆柱形 就像一个桶 负责发光的基团位于桶中央 因此 绿色荧光蛋白可形象地比喻成一个装有色素的 油漆桶 装在 桶 中的发光基团对蓝色光照特别敏感 当它受到蓝光照射时 会吸收蓝光的部分能量 然后发射出绿色的荧光 绿色荧光蛋白在现代生物学中的什么用途 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 将这种荧光分子通过化学方法挂在其他不可见的分子上 原来不可见的部分就变得可见了 生物学家一直利用这种标记方法 把原本透明的细胞或细胞器从黑暗的显微镜视场中 纠出来 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 传统的荧光分子在发光的同时 会产生具有毒性的氧自由基 导致被观察的细胞死亡 这叫做 光毒性 因此 在绿色荧光蛋白发现以前 科学家们只能通过荧光标记来研究死亡细胞静态结构 而绿色荧光蛋白的光毒性非常弱 非常适合用于标记活细胞 使用荧光蛋白有什么样的优点 优点1 优点2 骨架和细胞分裂KevinSullivan s实验室酵母菌内SPB和微管动力学果蝇中MEI S332蛋白果蝇有丝分裂和mRNA运输网丙菌属细胞骨架RNA剪切因子的核内运输网丙菌属的趋化作用网丙菌属中细胞骨架动力和细胞运动核动力网丙菌属中细胞动力细胞骨架动力和胞内运输 绿色荧光蛋白在生物学领域中的使用 细胞器动力学和泡囊运输用GFP显示小囊运输用GFP观察TGN运输细胞骨架动力学和胞内运输 发育生物学用GFP观察线虫的神经发育分析果蝇神经发育的不对称性细胞分裂线虫Lin 14Fischbachlab用GFP观察网丙菌属的形态发生学GFP在小鼠发育中的标记方法 神经生物学神经极性发育trackingintracellulartransportofpeptideneurotransmittersusingGFPAllenLabEnhancertrappingusingtau GFPasreporterlocalizedtoaxons 其他用途 1 分子标记2 药物筛选3 生物传感器4 融合抗体 对绿色荧光蛋白的研究进展及成就 1993年 马丁 沙尔菲成功地通过基因重组的方法使得除水母以外的其他生物 如大肠杆菌等 也能产生绿色荧光蛋白 这不仅证实了绿色荧光蛋白与活体生物的相容性 还建立了利用绿色荧光蛋白研究基因表达的基本方法 而许多现代重大疾病都与基因表达的异常有关 至此 生物医学研究的一场 绿色革命 揭开了序幕 美籍华人钱永健系统地研究了绿色荧光蛋白的工作原理 并对它进行了大刀阔斧的化学改造 不但大大增强了它的发光效率 还发展出了红色 蓝色 黄色荧光蛋白 使得荧光蛋白真正成为了一个琳琅满目的工具箱 供生物学家们选用 目前生物实验室普遍使用的荧光蛋白 大部分是钱永健改造的变种 OsamuShimomuraOsamuShimomurawasthefirstpersontoisolateGFPandtofindoutwhichpartofGFPwasresponsibleforitsfluorescence HismeticulousresearchlaidthesolidfoundationsonwhichtheGFPrevolutionwasbuilt In1960 shortlyafterhearrivedinPrincetonfromJapan Shimomurastartedstudyingthebioluminescenceofthecrystaljellyfish Aequoreavictoria Thisjellyfishproducesgreenbioluminescencefromsmallphotoorganslocatedonitsumbrella seefiguresbelow Whentheringsoftwenty