紫外激發光源研究植物GFP發光
綠色熒光蛋白(green fluorescent protein,GFP)在收到紫光外或者藍光激發時,發射綠色熒光,可在各種異源細胞,如細菌/kunchongyijizhiwuxibaozhongbiaoda,zaizhiwuyanjiuzhong,tongchangxuyaogezhongxianweijinglaiquedinggaijiyinshifoubiaoda,oueryehuiyinweizhiwuzifayingguangdaozhijiayangxingdewupan。
觀察GFP發光可用上海峰誌實驗室藍光手電筒LUYOR-3280RB,紫外線激發光源LUYOR-3280UV,顯微鏡熒光激發光源LUYOR-3420照射植物,同時需要佩戴專用的熒光觀察眼鏡,使用遮光片觀察效果更佳。GFP熒光反應用熒光顯微鏡甚至肉眼就可以觀察到,且靈敏度高,對於單細胞水平的表達也可識別。
綠色熒光蛋白在紫外線的激發下發光
GFP是從水母分離出的一種天然熒光蛋白,分子量約27000。為一個由238個氨基酸殘基組成的單鏈多肽,其熒光發射峰在509nm,zui大激發波長為395 nm,並在470 nm處有一肩峰,GFP的化學性質相當穩定,其變性需在90℃或pH<4.0或pH>12.0的條件下用6mol/L鹽酸胍處理。GFP的熒光發光有兩個明顯的吸收帶,對應於GFP的兩種不同構象的基態A和B。基態A對應於395nm的吸收峰,基態B對應於475nm的吸收峰,基態A占優勢,基態B的分子數量約是基態A的1/6,兩種基態間能緩慢地轉換,但激發態A 之間的轉換很快且發生了質子轉移,A 快速高效地衰變至另一激發態,應該存在一個中間過度態I,質子轉移使A 轉變成I ,I 回遷到基態I時產生發射峰504nm的熒光,構象改變使I 轉變成B ,由B到B發射熒光而不發生質子轉移。目前,對於GFP的作用機理較為認同的僅僅是:GFP是生物發光過程中的能量受體,並且是zui終的發光體,不同的生物發光機製各不相同,不同的突變體發光機製也有很大差異。

圖一:紅色熒光蛋白在LUYOR-3415RG激發光源的激發下發光
除此之外,上海峰誌實驗室燈還可以用做以下用途:
1、 野外、實驗室原位測定GFP(綠色熒光蛋白)。
2、 應用於轉基因作物研究。
3、 區別可遺傳性改良生物體和不可遺傳的改良生物體。
4、 用於基因表達的研究。
5、 用於Rhodamine(紅色熒光染料)、葉綠素、熒光素的研究。
為什麼藍光和紫外線激發光源能激發GFP發出綠色熒光?
綠光蛋白GFP吸收的光譜峰值為395nm(紫外),並有一個峰值為470nm的副吸收峰(藍光);雖然450~490nm隻是GFP的副吸收峰,但由於長波能量低,細胞忍受能力強,更適合活體檢測,因此通常多使用藍光波段光源(多為488nm)。GFP發射光譜zui大峰值為509nm(綠光),並帶有峰值為540nm的側峰(Shouder)。

圖二:LUYOR-3280UV紫外激發光源
為什麼藍光和紫外線激發光源能激發GFP發出綠色熒光?
熒光蛋白GFP發光原理
熒ying光guang蛋dan白bai發fa光guang類lei型xing屬shu於yu斯si托tuo克ke斯si位wei移yi型xing,其qi基ji本ben原yuan理li是shi生sheng色se團tuan在zai較jiao高gao能neng量liang的de光guang子zi照zhao射she下xia發fa生sheng構gou象xiang的de改gai變bian,從cong而er導dao致zhi分fen子zi能neng級ji變bian化hua,從cong高gao能neng級ji的de構gou象xiang躍yue遷qian向xiang低di能neng級ji時shi發fa出chu較jiao低di能neng量liang的de光guang子zi。生sheng色se團tuan在zai發fa光guang過guo程cheng中zhong主zhu要yao有you兩liang種zhong化hua學xue過guo程cheng。一yi是shi質zhi子zi轉zhuan移yi,即ji質zhi子zi化hua和he去qu質zhi子zi化hua,二er是shi分fen子zi構gou象xiang的de改gai變bian。生sheng色se團tuan主zhu要yao有you三san種zhong構gou象xiang:A型、B型以 及中間過渡態Z 型。在分子構象變化的同 時還伴隨著氫鍵的生成和斷裂,以及電荷的傳遞去質子化和質子化的分子構象不同, 對應的分子能級也不同,從而其發射光譜中有兩個特征峰,代表兩種躍遷過程。質子化構象生色基團通過Tyr66 的脫質子狀和質子化狀態(酚羥基)的轉換決定熒光發射。由於酚的激發態酸性遠大於其基態, 故(gu)僅(jin)脫(tuo)質(zhi)子(zi)態(tai)的(de)結(jie)構(gou)發(fa)射(she)熒(ying)光(guang)。這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)是(shi)十(shi)分(fen)迅(xun)速(su)的(de),因(yin)此(ci)熒(ying)光(guang)蛋(dan)白(bai)發(fa)射(she)的(de)是(shi)熒(ying)光(guang)而(er)不(bu)是(shi)磷(lin)光(guang),需(xu)要(yao)激(ji)發(fa)光(guang)源(yuan)持(chi)續(xu)存(cun)在(zai)才(cai)可(ke)連(lian)續(xu)發(fa)光(guang)。但(dan)是(shi)其(qi)極(ji)快(kuai)的(de)激(ji)發(fa)響(xiang)應(ying)使(shi)得(de)熒(ying)光(guang)蛋(dan)白(bai)適(shi)合(he)作(zuo)為(wei)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)生(sheng)物(wu)探(tan)針(zhen)以(yi)及(ji)生(sheng)物(wu)成(cheng)像(xiang)材(cai)料(liao)。

圖三:LUYOR-3415RG激發光源照射煙草葉片的GFP發光
熒光蛋白GFP發光特性
GFP熒光極其穩定,在激發光照射下,GFP抗光漂白(Photobleaching)能力比熒光素強,特別是在450~490nm藍光波長下更穩定。在熒光顯微鏡下,GFP融合蛋白的熒光靈敏度遠比熒光素標記的熒光抗體高,抗光漂白能力強,因此更適用於定量測定與分析。由於GFP熒光的產生不需要任何外源反應底物,因此GFP作為一種廣泛應用的活體報告蛋白,其作用是任何其它酶類報告蛋白無法比擬的。但因為GFP不是酶,熒光信號沒有酶學放大效果,因此GFP靈ling敏min度du可ke能neng低di於yu某mou些xie酶mei類lei報bao告gao蛋dan白bai,比bi如ru熒ying光guang蛋dan白bai的de應ying用yong非fei常chang的de廣guang泛fan,已yi經jing應ying用yong於yu分fen子zi標biao記ji,體ti內nei示shi蹤zong,信xin號hao轉zhuan導dao,藥yao物wu篩shai選xuan等deng生sheng物wu科ke研yan的de各ge個ge方fang麵mian熒ying光guang讓rang我wo們men能neng夠gou檢jian測ce分fen子zi的de構gou象xiang變bian化hua,也ye能neng讓rang我wo們men追zhui蹤zong化hua學xue反fan應ying…. 是科學研究的重要手段之一。
熒光蛋白激發的日常用途
熒光蛋白+激發光源在生物基因研究中發揮著巨大的作用,熒光蛋白在激發光源的激發下發出熒光,使得研究效果更直觀。以下為熒光蛋白的10個日常用途,本文為上海峰誌摘錄,僅供參考。關於激發光源選擇,請谘詢上海峰誌:網頁底部.
(1) Localization:可以放在目的基因的N端,也可以放在目的基因的C端。這樣的構建方式可以幫助我們觀察到目的基因是什麼時候開始表達以及在哪裏表達;
(2) Transcription reporter:將熒光蛋白放在待研究啟動子的後麵,可以很好的觀察或者驗證該啟動子在特定細胞中的啟動活性;
(3) FRET(Frster Resonance Energy Transfer):用來研究兩個不同的蛋白或者用一個蛋白的兩個不同結構域之間的相互作用關係。通常是使用激發/發射光譜有重疊的兩個熒光蛋白。目前蛋白-蛋白相互作用研究中zui廣泛應用的FRET對就是青色熒光蛋白(cyan fluorescent protein, CFP)、黃色熒光蛋白(yellow fluorescent protein, YFP)。
(4) Split EGFP:FRET的另一種實現方法,同樣被用來研究蛋白與蛋白的相互作用。具體是將EGFP分割成兩部分,分別融合到兩個蛋白,當兩個蛋白靠近時,EGFP的兩部分蛋白開始折疊,成熟到發光。
(5) Biosensors:用來監測細胞內小生物分子或其他生理過程,比如AAV載體中的鈣指示劑。
(6) Optogenetics:是研究人員使用一種新的光控方法選擇並打開了某種生物的一類細胞。光遺傳技術–21世紀神經科學領域zui引人注目的革新,其主要原理是首先采用基因操作技術將光感基因(如ChR2,eBR,NaHR3.0,Arch或OptoXR等)轉入到神經係統中特定類型的細胞中進行特殊離子通道或GPCR的(de)表(biao)達(da)。光(guang)感(gan)離(li)子(zi)通(tong)道(dao)在(zai)不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的(de)光(guang)照(zhao)刺(ci)激(ji)下(xia)會(hui)分(fen)別(bie)對(dui)陽(yang)離(li)子(zi)或(huo)者(zhe)陰(yin)離(li)子(zi)的(de)通(tong)過(guo)產(chan)生(sheng)選(xuan)擇(ze)性(xing),從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)細(xi)胞(bao)膜(mo)兩(liang)邊(bian)的(de)膜(mo)電(dian)位(wei)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),達(da)到(dao)對(dui)細(xi)胞(bao)選(xuan)擇(ze)性(xing)地(di)興(xing)奮(fen)或(huo)者(zhe)抑(yi)製(zhi)的(de)目(mu)的(de)。
(7) Chemogenetics:利用遺傳學原理,以化學小分子為工具解決生物的問題,或通過幹擾、調節正常生理過程了解蛋白質的功能。
(8) In Vivo Imaging:活體成像係統成像原理包括生物發光與熒光兩種技術。生物發光是用熒光素酶基因標記DNA,利用其產生的蛋白酶與相應底物發生生化反應產生生物體內的光信號;而熒光技術則采用熒光報告基因(GFP、RFP)或熒光染料(包括熒光量子點)等新型納米標記材料進行標記,利用報告基因產生的生物發光、熒(ying)光(guang)蛋(dan)白(bai)質(zhi)或(huo)染(ran)料(liao)產(chan)生(sheng)的(de)熒(ying)光(guang)就(jiu)可(ke)以(yi)形(xing)成(cheng)體(ti)內(nei)的(de)生(sheng)物(wu)光(guang)源(yuan)。前(qian)者(zhe)是(shi)動(dong)物(wu)體(ti)內(nei)的(de)自(zi)發(fa)熒(ying)光(guang),不(bu)需(xu)要(yao)激(ji)發(fa)光(guang)源(yuan),而(er)後(hou)者(zhe)則(ze)需(xu)要(yao)外(wai)界(jie)激(ji)發(fa)光(guang)源(yuan)的(de)激(ji)發(fa)。
(9) Cell marking/selection:大家做細胞實驗,通常都喜歡質粒帶有熒光標簽比如GFP,youlegaiyingguangbiaoqiankeyihenfangbiandepanduanzhilidezhuanranxiaolv。zhezhongqingkuangtongchangshiyingguangdanbaiyoulingwaiyigebutongdeqidongzikongzhihuozheyouyumudejiyinxiangtongdeqidongzikongzhidanshitongguoIRES連接。
(10) FACS:流式細胞分選技術,可以方便的分選出帶有熒光蛋白的細胞,分選出的細胞可以進行培養或其它處理,做更深的研究.
上海峰誌儀器有限公司現貨供應美國路陽、美國nightsea生產的便攜式熒光蛋白激發光源、手持式GFP激發光源、台式激發光源、體視顯微鏡熒光適配器等,。.




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