绿色荧光蛋白(GFP)PPT课件
绿色荧光蛋白的结构与应用
GFP荧光持续时间较长，在450-490nm蓝光激发下，能保持 10min以上荧光。
03 GPF的应用
显像与示踪技术
绿色荧光蛋白（GFP）的结构与应用
由于GFP稳定无毒，所以可 使动物体内复杂结构可视化，使 得实验研究更加直观清晰。You 等通过GFP标记的裸小鼠，检测 GFP基因在小鼠各器官中的表达 状况，为选择疾病模型和移植供 体提供了依据。
报告基因
绿色荧光蛋白（GFP）的结构与应用
GFP由于具有光信号传导机制，可用 作活细胞内的荧光感受器。荧光感受器常 用于检测各种分子对生物的有效性，甚至 可以用于研究活细胞中蛋白质的构象变化。 在检测某物质对于某种生物是否有毒性方 面，GFP荧光感受器也有较大的利用价值。
荧光感C 受器
绿色荧光蛋白（GFP）的结构与应用
GFP
GFP的发光现象由其生色团决定，GFP表达后折叠，在有氧条件下 第66位氨基酸残基脱氢，使Ser65-Tyr66-Gly67环化形成对羟基苯咪唑啉 酮，即生色团。
02 GPF的优点
GPF的优点
绿色荧光蛋白（GFP）的结构与应用
性质极其稳定，高温、甲醛固定和石蜡包埋不影响其发光性 能，对强光或长时间光照都有较强的耐受能力，对大多数普 通酶有较强抗性。
GFP
Байду номын сангаас
目录
CONTENTS
01 GFP的结构
03 GFP的应用
02 GFP的优点
04 +
参考文献
01 GPF的结构
绿色荧光蛋白（GFP）的结构与应用
GFP
绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein，GFP）是一类能被蓝紫光激 发而发出绿色荧光的蛋白。
亚细胞定位中的绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白
亚细胞定位中的绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白亚细胞定位是研究细胞内蛋白质在细胞中的定位和运输过程的重要领域。
绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein，简称GFP）和红色荧光蛋白（Red Fluorescent Protein，简称RFP）是经常被使用的一对标记蛋白，它们在细胞内可以通过荧光显微镜观察到不同的荧光信号，从而帮助研究者揭示蛋白质的定位和运输。
GFP最早由日本科学家下村脩在1962年研究海葵(Aequorea victoria)中的荧光蛋白而获得，并于1992年被将其克隆到其他生物系统。
GFP的一个重要特点是它在没有外源激发剂的情况下就可以自行发出荧光。
GFP可以通过其自身的三肽序列引导，与细胞内的目标蛋白连接在一起。
当GFP连接在目标蛋白后，细胞内目标蛋白的表达和定位就可以通过荧光显微镜直接观察到。
基于GFP的定位系统被广泛应用于其他蛋白质的研究中。
RFP也是一种荧光蛋白，其最早是从珊瑚Disocora unifora中分离得到的。
RFP和GFP有相似的结构，但它们有不同的激发和发射波长。
RFP发射波长较长，通常在560-620nm之间。
RFP也可以被编码到目标蛋白上并通过荧光显微镜观察到。
GFP和RFP在细胞内的应用主要有两个方面：1.追踪蛋白质的定位和运输；2.研究蛋白质的相互作用和拓扑结构。
在细胞定位和运输方面，通过将GFP或RFP连接到目标蛋白上，可以观察到这些蛋白质在细胞中的分布情况。
比如，可以通过将GFP连接到细胞器膜上的蛋白质上，来观察这些细胞器在细胞中的定位和运输过程。
通过追踪GFP或RFP的荧光信号，我们可以了解蛋白质在细胞内的运输速度、路径以及转运机制。
此外，GFP和RFP还可以被用来研究蛋白质的相互作用和拓扑结构。
通过将GFP和RFP连接在两个相互作用的蛋白质上，可以根据不同的荧光信号来观察这两个蛋白质的相互作用情况。
另外，通过将GFP和RFP连接在目标蛋白的不同区域上，可以研究蛋白质的拓扑结构，比如膜蛋白的跨膜结构等。
绿色荧光蛋白
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(GFP) 的特性及其在分子生物学研究中 的应用教学资料
绿色荧光蛋白(GFP)
1994年起，钱永健开始研究GFP， 改进GFP的发光强度，发光颜色（发 明变种，多种不同颜色），发明更多 应用方法，阐明发光原理。世界上应 用的FP，多半是他发明的变种。他的 专利有很多人用，有公司销售。
2008年诺贝尔化学奖获得者
大 家 好
了不起的绿色荧光蛋白（GFP）
By: 药剂121
前言
2008年10月8日，诺贝尔化学奖揭晓。日本科学家 下村修、美国科学家马丁•查尔非和钱永健因发现和改 造绿色荧光蛋白（GFP）而获奖。GFP大家都不陌生， 细胞中散发着点点绿光，煞是好看。1962年被发现， 1992年被克隆，中间隔了30年。而在最近十几年它才 在生物界中被广泛应用。
3.作为荧光靶使用方便,可直接用于活体测定
绿色荧光蛋白的应用前景
骨架和细胞分 动力学裂和泡囊运输 发育生物学 生物技术中的应用研究 肿瘤发病机制的应用 在信号转导中的应用
光伏发电 神经生物学
绿色荧光蛋白的应用前景
将绿黄红荧光蛋白质植入鱼的DNA分子结构中
绿色荧光蛋白的应用前景
1．分子标记
将GFP作为蛋白质标签（protein tagging），利 用DNA重组技术，将目的基因与GFP基因构成融合 基因，转染合适的细胞进行表达，然后借助荧光显 微镜便可对标记的蛋白质进行细胞内活体观察。
2008年诺贝尔化学奖获得者
下村修
1961年，下村修等人从大量的多管水 母属中分离了水母素及腔肠素。他们发现 生物发光是由钙离子引发的。这项研究开 展了对绿色荧光蛋白的研究。
1962年，他从一种水母中发现了荧光 蛋白，被誉为生物发光研究第一人。
维多利亚多管发光水母能够放出蓝色的荧光。这是 透过快速释放与水母素相互作用的钙离子（Ca2+）生 成的。所放出的蓝光会被绿色荧光蛋白转变为绿光。水 母素和绿色荧光蛋白都是生物学研究的重要工具。
GFP
Ø自身为生物分子，有效与目标分子融合，易于在生物环境中使用； 自身为生物分子，有效与目标分子融合，易于在生物环境中使用； 自身为生物分子 Ø种类多，可满足不同光谱需要。 种类多， 种类多 可满足不同光谱需要。
Disadvantages
Ø体积大； 体积大； 体积大 Ø可能与目标分子作用产生化学发光； 可能与目标分子作用产生化学发光； 可能与目标分子作用产生化学发光 Ø需要较长时间来确定荧光形式，不利于动力学研究。 需要较长时间来确定荧光形式， 需要较长时间来确定荧光形式 不利于动力学研究。
来自海洋的礼物
—— 绿色荧光蛋白
CONTENTS
Discovery and Major Milestones
Structure
Ca2+ Sensitivity
Page 2
Discovery and Major Milestones
Discovery and Major Milestones
亲核试剂，它的空间位阻最小。 亲核试剂，它的空间位阻最小。 在所有变异后仍能发出荧光的 GFP中 Gly67都保留了 都保留了。 GFP中，Gly67都保留了。 GFP控制光的部位是其自身的一部分，仅由氨基酸构建而成， GFP控制光的部位是其自身的一部分，仅由氨基酸构建而成，该 控制光的部位是其自身的一部分 部位含有一段三个氨基酸组成的特殊序列：丝氨酸－酪氨酸－ 部位含有一段三个氨基酸组成的特殊序列：丝氨酸－酪氨酸－ 甘氨酸（有时丝氨酸会被相似的苏氨酸取代）。 ）。当蛋白质链折 甘氨酸（有时丝氨酸会被相似的苏氨酸取代）。当蛋白质链折 首先， 首先，折叠为近天然的结构 叠时，这段短片段就被深埋在蛋白质内部，然后， 叠时，这段短片段就被深埋在蛋白质内部，然后，发生一系列 化学反应： 化学反应：
绿色荧光蛋白
GFP作为标记蛋白的优点
①荧光稳定 ②检测方便 ③无种属特异性，也无有细胞种类和位置的限制 ④GFP对受体细胞基本无毒害 ⑤易于构建载体，不受假阳性干扰 ⑥不需任何反应底物和辅助因子 ⑦可制成永久标本
蓝色荧光蛋白
双突变体Y66H/Y145F能在381nm光的激发下产生445nm 的蓝光，故称BFP。这种蓝光能进一步激发GFP产生绿光， 即发生荧光共振能量转移现象（FRET） 。
绿色荧光蛋白变异体的发色基团结构
EBFP：增强蓝色荧光蛋白；ECFP：增强蓝绿色荧光蛋白 EGFP：增强绿色荧光蛋白；EYFP：增强黄色荧光蛋白
绿色荧光蛋白的发光基团
Model of the fluorophore and its environment superposed on the MAD-phased electron density map at 2.2 Å resolution. The clear definition throughout the map allowed the chain to be traced and side chains to be well placed. The density for Ser65, Tyr66 and Gly67 is quite consistent with the dehydrotyrosine - imidazolidone structure proposed for the fluorophore. Many of the side chains adjacent to the fluorophore are labeled.
绿色荧光蛋白(GFP)标记亚细胞定位
绿色荧光蛋白(GFP)标记亚细胞定位绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein, GFP)是一种自然存在于海洋水母Aequorea victoria中的荧光蛋白，其拥有强烈的绿色荧光。
由于其广泛应用于细胞生物学和生物化学领域，GFP已经成为研究生物过程和信号传递的强有力工具。
GFP的结构由238个氨基酸组成，具有一个单独的蛋白质区域，称为圆柱螺旋(Beta-can)。
GFP基因含有GFP编码序列，该序列通过表达可以产生GFP蛋白质。
GFP的荧光性质是由三个氨基酸残基组成的染色体枢纽部分决定的，即丝氨酸(Tyr66)、谷氨酸(Pro68)和脯氨酸(Ala80)。
在GFP的自然状态下，并不发出荧光。
但当该基因被转录和翻译成蛋白质之后，在有氧条件下，GFP的氨基酸序列会发生类似于玉米的光合作用过程，使得GFP的荧光激活。
在细胞生物学领域，GFP被广泛用作标记工具，以帮助研究人员观察细胞内部的某些组分或结构。
研究人员可以通过将GFP基因与目标蛋白的基因融合，使目标蛋白在表达时也表达GFP。
由于GFP的荧光性质，这样就可以通过荧光显微镜直接观察到目标蛋白的位置和分布。
通过GFP技术，科学家们得以研究细胞核或细胞器在发育过程中的变化，以及探索细胞活动的机制。
此外，通过将GFP基因与多个目标蛋白的基因融合，科学家们可以标记多种细胞结构，并观察它们在细胞活动过程中的相互关系和动态变化。
除了在细胞生物学领域的应用外，GFP还被广泛应用于分子生物学、生物化学、药物筛选和基因治疗等领域。
由于GFP的高度稳定性和荧光强度，它可以作为生物化学实验中定量和定位特定蛋白质的工具。
此外，GFP作为标记基因在基因治疗研究中也发挥着重要作用，用于追踪和监测基因表达和转导的进程。
尽管GFP已经成为生物科学研究中广泛应用的工具，但也存在一些局限性。
首先，GFP的结构和功能对温度和酸碱度非常敏感，因此在特殊环境中的应用可能受到限制。