荧光蛋白--“绚丽多彩”的故事
荧光点亮神经彩虹
Brainbow：荧光点亮神经彩虹FranklinWhite发表于 2015-08-28 16:15图片来自：Tamily Weissman, Harvard University上图中的景象不是黑夜中的奇幻梦境，也不是艺术家的创作，而是神经细胞交织成的网络，这些细胞来自一只小鼠脑中的海马区域。
平时我们所见到的大脑标本都是灰白暗淡的颜色，而这种名叫“Brainbow”的技术则显得格外惊艳，神经细胞们个个分明，闪耀着五彩光芒。
另一张展示了小脑结构的“神经彩虹”。
图片来自：Tamily Weissman, Harvard University大脑是如何变成彩虹的？这要从荧光蛋白的故事开始说起。
绿色荧光蛋白：色彩的开端这些美丽的颜色都是荧光，当分子吸收能量达到激发态后，它们会在较短时间内再回到比较稳定的基态，并且通过发光的方式重新释放出能量，这个过程中产生的就是荧光。
在一般的细胞中，原本没有那么多能发出各色荧光的物质，让它们发光，靠的是人为引入的荧光标记。
而在这些荧光标记中，绿色荧光蛋白就是最为经典的一个。
绿色荧光蛋白是来自海洋的馈赠，它来自一种发光水母。
在上世纪60年代，日裔科学家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和美国科学家约翰森（Frank H. Johnson）首先揭开了水母发光的秘密。
一开始，他们从这些水母中提取到了水母发光蛋白（aequorin），在钙离子的作用下，这种蛋白质会发出蓝光。
然而，在水母身上，人们最终观察到的却是绿色的荧光，将蓝光转化为绿光的，就是水母体内的另外一种蛋白质——绿色荧光蛋白。
发出绿色荧光的水母。
图片来自：shiro1000.jp更多的色彩在发现之初，生物学家们就意识到了这种发光蛋白的价值，如果能在其他的细胞、生物组织中引入这样的蛋白质，那么在显微镜下，我们所看到的画面也就能变得更加清晰而且多彩了。
上世纪80年代，普鲁切（Douglas Prasher）成功地克隆出了水母中编码绿色荧光蛋白的基因，这使得荧光蛋白标记的大量应用成为了可能。
绿色荧光蛋白的发展史
绿色荧光蛋白的发展史绿色荧光蛋白，顾名思义，就是能发出绿色荧光的蛋白质。
听起来有点神奇吧？你要是早些年问我，绿色和蛋白质怎么能扯上关系，我肯定一脸懵逼。
可是，科学家的脑洞大开，绿色荧光蛋白（GFP）就这样在实验室里大放异彩。
还记得第一次听到GFP的时候，我真是震惊得差点把嘴巴张到地板上。
谁能想到，这种小小的蛋白质，居然能够为科学家们打开一扇通往新世界的大门。
绿色荧光蛋白的故事，得从20世纪60年代说起。
当时，有一个叫做野口明的日本科学家，他是个对海洋生物充满好奇的人，尤其是那些能发光的海洋生物。
你知道，海洋里不光有大白鲨、海豚，还有不少会发光的“怪物”。
这些发光的生物怎么发光，怎么那么神奇，野口明当时就一头扎进了研究中。
后来，他发现了一种叫“水母”的小家伙，它身上有一种天然的绿色荧光。
他看到水母在水中发出绿光，就好像一个迷你版的星空，漂亮得不行。
再后来，这种天然的发光物质就被人类给挖掘出来了。
到了1994年，科学家们通过基因工程技术把这种蛋白质从水母里提取了出来，还让它在大肠杆菌里发光，成功了！想想看，当时整个实验室的人都快疯了，大家都知道，这个蛋白质能帮助人类了解很多以前无法观察到的细节。
换句话说，GFP不仅仅是发光，它还给了科学家们一种看透细胞内部的“超级眼睛”。
什么基因在表达？什么蛋白质在工作？这一切不再是谜团。
有了绿色荧光蛋白后，科研工作简直是“芝麻开门”。
通过“标记”技术，科学家们把GFP和其他物质结合，打个比方，这就像是在黑暗中给重要物体装上了一个霓虹灯，让你一眼就能看到。
最关键的是，GFP不需要复杂的化学试剂或者特殊的染料，就能发光。
所以，研究细胞内的动态过程不再是“天方夜谭”。
只要把GFP基因插入细胞，它就能自己发光，甚至可以实时观察到细胞的变化，简直比X光还要方便。
随着研究的深入，GFP不仅被应用到生物学和医学领域，连工程学、材料学也都找到了它的身影。
你想，绿色荧光蛋白在医学研究中有多大的用处！科学家可以用它来追踪癌细胞的扩散，研究病毒如何感染宿主，甚至搞清楚药物的效果如何。
生物光的真谛：绿色荧光蛋白——2008年诺贝尔化学奖
ＧＰ 个单独细胞 们眼睛里 的视紫红质利用维生素来 探 明水母素发光的原理：水母 素在 现 ，Ｆ 使这种线虫 的６ ９ ２年 ，沙 尔菲分 感光 。这 些 “ 光 团 ”必须 是专 钙 的刺激下其能量可以转移 到绿色 呈现 了颜色 。１ ９ 发 Ｆ 蛋 白，从而刺激绿色蛋 白发 光。他 离到水母 发光蛋 白的配对物 Ｇ Ｐ， 门为了发光而 生成 的，并且被仔 细 Ｆ 在水母 地插入 到该蛋 白质分子 内，不同的 们在 《 科学》杂志报道 了新 的研究 并发现作 为辅助 蛋 白的 Ｇ Ｐ 中的功能是将其所产生 的蓝光转换 是，Ｇ Ｐ 制光 的部位是其 自身 的 成 果 ：钙 和 水母 素发光 的关 系 。 Ｆ控 为 绿 光 。 这 是 因此 它 们 之 间进 行 能 １７ 年 ， ９４ 丁村修纯化这种绿色 部分 ，仅 由氨基酸构建而成 ，该
沙尔菲 １４ ９ ７出 生 于美 国 芝 加 用绿色荧光 蛋 白来追踪 并查 哥 ，１ ７ 年获得 哈佛大学神经生物 实生命体 内的生物化 学反应 ９７
学博士学位 ，１８ 年任美 国哥伦 比 ９２ 光蛋 白发光 的遗传标 签作用，从而
而荣膺 ２ ０ 年化学奖 ，成 为 ０８
Ｆ 亚大学 生物学 教授 。他探 明绿色荧 Ｇ Ｐ工程 领域 的公认先 驱 。
下 村 修 发 现 绿
Ｍ ｏｄｅｒｉ Ｃ ｅｎ ｏ Ｆ Ｓ ｌ ｃ
今 日视点
成 的 单 体 蛋 白 质 ， 分 子 量 约
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之后 ，在 ０ 存在 下，分子 内第 ６ ２ ７
美妙的生物荧光分子与好奇的生物化学家
美妙的生物荧光分子与好奇的生物化学家做出应获诺贝尔奖工作的科学家，几十年默默无闻；被广泛应用的分子，很少人知其发现者；原始论文鲜为人知，后继论文倒很热门；曾失明的人，发现了美丽的发光蛋白；低调的父亲，出了高调的儿子。
这里简介一项生物化学研究，讲一个科学家的故事，还讨论一个问题：是否活着的科学家中还有因好奇而做科学研究？本文和我2002年一篇文章相同，不是预测诺贝尔奖，而是介绍值得获奖的工作。
名单上不包括可以获奖、但其工作不值得获奖者。
相反，本文的主人公可能被埋没得不到奖，但他的工作很值得介绍。
生物发光和荧光蛋白现在研究生物的人，几乎都知道绿色荧光蛋白（GFP），但常常不知或搞错其发现者。
毫无争议的发现者是日裔美国科学家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和已故美国科学家约翰森（Frank H. Johnson）。
他们1961到1974年发现两种发光的蛋白质：水母素（aequorin）和GFP。
生物发光现象，下村修和约翰森之前就有人研究。
萤火虫发荧光，是由荧光酶（luciferase）作为酶催化底物分子荧光素（luciferin），有化学反应如氧化，以后产生荧光。
而发现蛋白质本身发光，无需底物，起源于下村修和约翰森的研究。
下村修和约翰森用过几种实验动物，和本故事相关的是学名为Aequorea victoria的水母。
1962年，下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道，他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。
据说下村修用水母提取发光蛋白时，有天下班要回家了，他把产物倒进水池里，临出门前关灯后，回头看一眼水池，结果见水池闪闪发光。
因为养鱼缸的水也流到同一水池，他怀疑是鱼缸排出的成分影响水母素，不久他就确定钙离子增强水母素发光。
1963年，他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。
1967年Ridgway和Ashley提出检测钙的新方法：用水母素。
钙离子是生物体内的重要信号分子，水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法，是目前仍用的方法之一。
荧光蛋白在细胞生物学中的应用
荧光蛋白在细胞生物学中的应用荧光蛋白（Fluorescent Protein,简称FP）是一种能够自发发射绿色光的蛋白质，被广泛应用于现代细胞生物学中。
它通过标记蛋白质、表达特定基因等方法，帮助科学家们观察细胞内分子的运动和互动，揭示生命的奥秘。
一、荧光蛋白的发现荧光蛋白最早发现于海葵，由日本科学家上田英寿于1961年发现。
上田利用UV光照射海葵的蛋白质，使其发射出绿色光芒。
这项研究开创了细胞标记的新时代。
后来，科学家发现荧光蛋白并不局限于海葵，许多物种都可以分泌这种神奇的蛋白质。
以青蛙黑脂肪细胞表达重组绿色荧光蛋白（recombinant green fluorescent protein，简称rGFP）为例，可以在细胞内直接观察蛋白质运动以及互相作用的行为。
这一发现在细胞生物学领域引起了巨大的反响，并在细胞物理学、分子生物学和神经生物学等多个领域得到了广泛的应用。
二、荧光蛋白的基本原理荧光蛋白是一种生物发光染料。
它由一个β桶型的结构组成，中心是一个色氨酸残基，周围有11种不同的丙氨酸染色基团。
当光照射到这些染色基团时，它们会吸收光的能量，并释放出一个高能电子。
该电子随后会被传递到色氨酸残基上，释放出一束特定波长的荧光光。
荧光蛋白的行为受许多因素的影响，如环境、 pH值、类似荧光素的色素和其它静电基团的存在。
但是，较为普遍的是，普通的荧光蛋白因环境的不同而发射的光是单一的绿色。
此外，在高温、低氧等恶劣环境下，荧光蛋白的荧光效率会下降。
三、荧光蛋白的应用1. 在体内标记某一分子荧光蛋白可以通过基因工程技术加入到动物或人体细胞内，作为某一个分子的标记。
比如利用绿色荧光蛋白标记肝带状病毒中的核酸，以便直接观察病毒的复制过程。
通过观察荧光信号的强度和时间变化，可以获得关于分子的很多信息，例如空间位置、分布情况和动态变化等。
2. 诊断疾病荧光蛋白在诊断疾病方面也有非常广泛的应用。
例如：可以通过将荧光蛋白与抗体结合，制成检测试剂盒，用于检测蛋白质或病毒的存在与否；或在很小很深的病灶内，通过荧光信号的强度来成像，辅助手术医生进行诊疗。
21世纪的显微镜神奇的荧光蛋白
21世纪的显微镜神奇的荧光蛋白据美国《连线》杂志报道，凭借在绿色荧光蛋白质(GFP)研究领域取得的重要成就，3位科学家获得了今年的诺贝尔化学奖，他们分别是马丁，查尔菲、钱永健和下村修。
绿色荧光蛋白质可以帮助科学家了解细胞机制如何工作。
利用转基因技术，所有细胞和动物都可以产生荧光蛋白质。
康涅狄格学院化学家、《泼光基因》作者马克?齐默将绿色荧光蛋白质称之为“21世纪的显微镜”。
通过让基因携带绿色荧光蛋白质――与瘤转移或大脑功能有关的基因――科学家只需通过寻找荧光便可知道基因何时以及为什么“开启”。
齐默在其网页上写道：“由于绿色荧光蛋白质能够发出荧光，科学家可以照亮细胞并等待与绿色荧光蛋白质有关的绿色荧光出现。
”从下面的8张图片，我们将看到绿色荧光蛋白质在科学研究和艺术领域发挥作用的美丽而令人惊讶的例子。
1水晶水母3位诺贝尔奖得主第一次分离出的荧光基因，就是从上面照片中的这种水晶水母体内获得的。
2会发光的老鼠图片中的小老鼠是1997年7月在大阪大学降生的，它们是第一种能够在夜里发光的哺乳动物。
研究人员可利用荧光老鼠研究胎儿发育。
3脑内连接在首次发现绿色荧光基因之后，一系列其它颜色的基因又陆续浮出水面，允许科学家一次性跟踪一种以上的蛋白质。
这张图片出自杰夫?利希曼之手，展现了大脑内的连接，图片中美丽的“彩虹”就是神经系统网络。
4两只荧光猪这两只荧光猪诞生于中国黑龙江省哈尔滨东北农业大学的实验室。
它们的发光本领并不是转基因技术的直接产物，而是从其经过基因改造的母亲那里遗传而来。
5发红光的猫左侧的猫由韩国研究人员2007年晚些时候打造，能够在紫外线下发出红光。
某些情况下，这些荧光蛋白基因可用作一种分子开关，触发其它细胞活动。
6GFP宾尼兔转基因发光动物激发了画家的创作灵感。
这幅展现生物技术的著名画作名为“GFP宾尼兔”，创作于2000年，出自爱德瓦尔多，卡茨之手，创作灵感来自在法国实验室诞生的荧光兔“阿尔巴”。
绿色荧光蛋白标记技术原理
绿色荧光蛋白标记技术原理绿色荧光蛋白标记技术，听起来是不是有点高大上？其实它的原理并不复杂，就像在大自然中，有些动物能发光一样，比如那些闪闪发光的小水母。
科学家们发现了一种叫做绿色荧光蛋白（GFP）的东西，这种蛋白质在紫外光照射下会发出绿色的光，简直像是给细胞穿上了炫酷的衣服，让它们闪闪发亮。
想象一下，细胞们聚在一起，争相展示自己的“荧光衣”，那画面得多好看啊！好啦，咱们先来聊聊这项技术的基础。
绿色荧光蛋白最初是从一种叫水母的生物中提取出来的。
科学家们就像小侦探一样，四处寻找那些能发光的生物，最终在水母的身上找到了这个神奇的蛋白。
这种蛋白质不仅能发光，还特别稳定，几乎不容易被破坏。
这就让科学家们兴奋得像得了彩票一样，因为它可以用来标记细胞、观察细胞的活动，简直是生物研究中的一把“瑞士军刀”。
科学家们开始想办法把绿色荧光蛋白引入其他生物中。
这就像给细胞做手术，把这个发光的小家伙植入它们的基因里。
经过一番操作后，细胞就能发光了，仿佛在说：“看！我也能发光！”这让研究人员能够实时观察细胞的行为，了解它们是怎么工作的。
这种技术的应用可广泛了，不光是基础研究，在药物开发、疾病诊断方面都有大显身手的机会。
就好像在厨房里，厨师用不同的调料做出各种美味，绿色荧光蛋白也为科学研究增添了无限可能。
再来聊聊这个技术的实际应用。
科学家们用绿色荧光蛋白标记不同类型的细胞，比如肿瘤细胞、神经细胞等等。
比如说，研究肿瘤的时候，科学家可以将肿瘤细胞标记上绿色荧光蛋白，然后用显微镜观察它们的生长和扩散，简直就像是在看一场细胞的“真人秀”。
通过观察细胞的行为，研究人员能够发现肿瘤是如何发展的，甚至能找出一些新药物的靶点。
再比如，在神经科学研究中，科学家们利用这个技术可以标记神经元，观察神经元之间是如何传递信号的。
想象一下，神经元就像一个个小小的邮递员，负责送信，绿色荧光蛋白就好比是邮递员的制服，让它们在复杂的网络中一目了然。
研究人员能清楚地看到哪些神经元在工作，哪些在休息，这对了解大脑功能、治疗神经系统疾病至关重要。
走近绿色荧光蛋白
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。
荧光蛋白在生命科学中的应用
荧光蛋白在生命科学中的应用荧光蛋白是一种在生物体中普遍存在的分子，其特殊的荧光性质使得它在生命科学中应用广泛。
从基础研究到应用技术，荧光蛋白都扮演着不可或缺的角色。
一、荧光蛋白的发现荧光蛋白最初是在水母中被发现的。
上世纪60年代，美国科学家奥索瓦尔德（Osawa）等人从普通水母中分离出了发光的物质。
经过进一步的研究，他们发现这种物质是一种蛋白质，并具有绿色荧光。
这一发现引起了生命科学界的广泛关注，并成为荧光蛋白研究的开端。
二、荧光蛋白的性质荧光蛋白主要由氨基酸组成，其中最重要的是蛋白质的折叠结构。
荧光蛋白的核心结构是一个环状的肽链，包含环柄和环尾两个区域。
环柄包含了内外摆动的苯丙氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）残基，而环尾则包含了荧光染色团。
荧光蛋白的最大特点是能够发出光。
它的发光机理是通过吸收外界光束，激发荧光染色团电子的激发，产生高能激发态。
激发态电子回到基态，会释放出光子，产生荧光。
三、荧光蛋白的应用荧光蛋白在生命科学中的应用有很多。
下面将介绍其中的一些典型应用方式。
（一）标记生物分子荧光蛋白可以通过分子生物学方法定向结合到各种生物分子上，如蛋白质、核酸或脂质等。
荧光标记的生物分子可以用于观察细胞活动、分子交互作用、蛋白分泌与合成等过程，以及各种生物反应、生物信号传导等方面的研究。
（二）绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白（GFP）是一种最常用的荧光蛋白，被广泛用于分子生物学中。
GFP不仅自带荧光，而且可背离其宿主基因组，作为外源物质独立表达。
因此，将GFP结合到生物体内的特定靶点上，可以标记和追踪生命活动，对生物学研究产生了革命性的影响。
（三）荧光共振能量转移荧光共振能量转移（FRET）是一种非常有效的关于分子间距离和分子间作用的技术。
通过将荧光蛋白标记到生物分子上，可以测量基于FRET技术的分子交互作用，如蛋白质复合物形成和生物反应的过程等，这为分子生物学研究提供了强有力的手段。
（四）荧光细胞成像荧光蛋白广泛用于细胞成像研究。
荧光蛋白
经过该过程形成可发射荧光的成熟形式。荧光蛋 白的发射光谱和性质决定于这部分生色团结构， 生色团是其蛋白质一级序列固有的，它产生荧光 不需要底物和辅助因子[1]，在紫外或者蓝光下， GFP能保持较长的荧光，而不出现如荧光素荧光 淬灭的现象。另外，GFP的生色团没有物种特异 性，在翻译后的几小时内可以通过自动催化作用 合成，其生色团自身环化的动力源于荧光蛋白独 特的三维结构[1]。
[8] Keito Nishizawa, Yoichi Kita, Masahiko Kitayama, Masao Ishimoto. A red fluorescent protein, DsRed2, as a visual reporter for transient expression and stable transformation in soybean[J]. Plant Cell Rep, 2006, 25: 1355-1361. [9] Wenck, Allan R. Application of Reef Coral Fluorescent Proteins to Plant Biotechnology[J]. Clontechniques, 2006. [10] Carolien F, Rossana M, Gerar N. M, van der Krogt, Ton Bisseling, René Geurts. Use of the Fluorescent Timer DsRED-E5 as Reporter to Monitor Dynamics of Gene Activity in Plants[J]. Plant Physiology, 2004, 135: 1879-1887.
到红色荧光信号，而液泡中检测不到荧光信号。 近年来，随着植物转基因技术的不断发展，红色 荧光蛋白作为报告基因在大豆[8]、玉米[9]、番茄 [10]、水稻[11; 12]等植物中的应用都有所报道。 Wench[9]用含有DsRed的载体转化玉米，得到肉 眼可见红色荧光的愈伤组织，并且发现转DsRed 玉米的纯合株比杂合株荧光强度更强。
自然界中的荧光蛋白和生物标记技术
自然界中的荧光蛋白和生物标记技术生物标记技术在生物科学研究中具有重要的地位，其中荧光蛋白作为一种常用的生物标记物，被广泛应用于研究细胞和生物体内部分子的运动和交互。
荧光蛋白本身也是一种很有趣的自然现象，本文将介绍自然界中的荧光蛋白及其在生物标记技术中的应用。
一、自然界中的荧光蛋白荧光蛋白最早是在薄皮海鲜(Aequorea victoria)中发现的。
在夜晚，当薄皮海鲜受到光的刺激时，会发出蓝色荧光，这是由海蛋白和荧光素两种物质共同作用而产生的。
其中荧光素是一种发生化学反应时能发出光的固体物质，而海蛋白则是一种蛋白质。
这两种物质的结合，使得薄皮海鲜具有了显著的荧光性质。
近年来，随着生物学研究的深入，越来越多的荧光蛋白被从不同的生物体中发现并提取出来。
这些荧光蛋白在生物中具有不同的功能，如调节进出细胞膜的离子通道(Cyhalothrin-resistance protein)、触发钾离子运输和调节胚胎发育(GFP-like protein from the sea anemone)，或是用于保护细胞免受氧化损伤(yellow fluorescent protein from Anthozoa)等。
二、荧光蛋白的应用荧光蛋白由于具有良好的荧光性质和广泛的分布，被广泛应用于生物研究中。
1. 在细胞内标记分子生物学家们通过将荧光蛋白与感光蛋白等分子结合，将其引入到细胞内进行标记，通过观察荧光蛋白的光学信号，可以了解这些分子的运动和分布情况。
这种进口荧光标记技术已经成为分子生物学研究中的一个重要的手段，如在细胞凋亡、分化、增殖等方面。
2. 在体外表达标签蛋白荧光蛋白还可以被用作标记蛋白质分子，在体外表达的时候使用。
这种方法可以帮助科学家们更好地理解其结构和功能，同时也可以帮助科学家们量化其含量并进行定量研究。
3. 基因的荧光标记经过基因工程改造的荧光蛋白可以直接被编码到生物体基因内。
这种方法具有创新性，可以跟踪基因的表达情况和位置，也可以帮助科学家们研究基因表达的调控机制以及疾病发生的原因等。
绿色荧光蛋白生色团形成过程
绿色荧光蛋白生色团形成过程嘿，朋友们！今天咱来聊聊绿色荧光蛋白生色团形成的这个神奇过程呀！你说这绿色荧光蛋白就像一个小小的魔法盒，里面藏着让人惊叹的秘密呢。
这生色团的形成啊，就好比是一场奇妙的化学反应大冒险。
想象一下，各种分子就像一群小伙伴，它们在特定的条件下相遇啦。
它们相互作用、相互拥抱，一点一点地构建出那个独特的生色团。
这过程多有意思呀！先来说说那些关键的分子们，它们就像是这场冒险中的主角。
它们在细胞这个大舞台上，按照特定的剧本开始表演。
它们的相遇不是偶然，而是经过了精心的安排。
然后呢，随着反应的进行，生色团开始慢慢显现出来。
就好像是从混沌中逐渐绽放出一朵奇异的花，散发着独特的光芒。
这光芒可不简单，它能让我们看到那些原本隐藏在微观世界里的奇妙景象。
你知道吗，这绿色荧光蛋白生色团的形成对于科学研究来说，那可真是太重要啦！科学家们可以利用它来追踪细胞内的各种活动，就像是给细胞装上了一个小小的定位器。
这多厉害呀！没有它，我们对细胞的了解可就要大打折扣了呢。
而且呀，这生色团的稳定性也很关键呢。
要是它不稳定，一会儿亮一会儿不亮，那可就麻烦啦。
就好比是一盏灯，总是忽闪忽闪的，那可怎么照亮我们探索的道路呢？在这个过程中，每一个环节都不能出错。
一旦有一点点偏差，可能就得不到那美丽的绿色荧光啦。
这就好像搭积木，一块没放好，整个城堡可能就垮啦。
哎呀，想想都觉得神奇！从那么多分子中，居然能形成这么独特的生色团。
这难道不是大自然的杰作吗？这就像是一个伟大的艺术家，精心雕琢出了一件无与伦比的艺术品。
总之呢，绿色荧光蛋白生色团的形成是一个充满魅力和神奇的过程。
它让我们看到了微观世界的精彩，也为科学研究打开了一扇又一扇的大门。
我们应该好好珍惜这个神奇的发现，让它为我们带来更多的惊喜和收获呀！这就是我对绿色荧光蛋白生色团形成过程的理解，你们觉得呢？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
荧光蛋白在生命科学中的应用
荧光蛋白在生命科学中的应用荧光蛋白，在生命科学中的应用生命科学中，荧光蛋白出现得越来越频繁。
荧光蛋白是一类蛋白质，也是一种特殊的化学分子，具有特殊的发光性质。
荧光蛋白并不是所有生物都具备的，它们只存在于少数生物中，如蝌蚪、冰蝎和某些水母中。
人们发现，并且利用了荧光蛋白被活体细胞表达的优良特性，使得荧光蛋白在生命科学中的应用愈发广泛。
今天，我们来探讨一下荧光蛋白在生命科学中的应用。
生物发光和荧光蛋白的关系蛋白质是构成细胞的主要成分之一，它们的多样性决定了细胞的巨大复杂性。
报道显示，荧光蛋白最初是在某种化腐朽的水母上检测到的。
在那段历史中，荧光蛋白常常被用来检测细胞生长状态、病原体扩散和光合作用。
荧光蛋白有许多特性，其中最引人注目的就是通过紫外线来激发蛋白发射特殊的发光。
这些荧光蛋白的发光特性被称为发光。
荧光蛋白在生物中的出现有许多原因。
首先，荧光蛋白能够以非常低的激发能量激发发光，因此这些蛋白可以在细胞中进行非常简单的光学实验。
其次，荧光蛋白可以在细胞中进行标记，这样科学家们便可以通过光学微观镜头直接观察蛋白的分布和发光现象。
最后，荧光蛋白非常稳定，因此它可以在非常长的时间内维持其发光性质。
这使得荧光蛋白成为一个非常有用的工具，用于分子生物学和生物物理学中需要观察生物特定蛋白的位置和分布。
荧光蛋白的应用荧光蛋白被广泛应用于生命科学领域。
以下列举出了一些经典的荧光蛋白应用：1. 荧光显微镜荧光蛋白在显微镜下使用非常普遍。
显微镜是一种透视工具，而荧光照明辐射的波长与普通显微镜使用的白炽灯或者黑暗场下所用的偏光光源不同。
荧光显微镜利用荧光蛋白发出的光来观察到物体的相关位置和微观结构。
荧光显微镜可以详细研究生物分子的位置和分布，从而进一步研究这些分子的生理功能和水平调节。
2. 荧光蛋白标记荧光蛋白标记法是一种常用的实验方法，可用于研究蛋白质的功能和位置。
生物学家可以通过基因工程的手段将荧光蛋白引入细胞内，并对这些蛋白进行标记。
高中生物 生物技术 新型双色的光激活荧光蛋白素材
生物技术：新型双色的光激活荧光蛋白来自英国爱丁堡大学爱丁堡癌症研究中心的ArkadiuszWelman及其同事发明了一种新工具——光激活的绿樱桃(photoactivatableGreenCherry，GPAC)。
这是一个融合蛋白，它融合了红色荧光蛋白(RFP)单体Cherry和GFP的光激活变异体。
荧光蛋白这两年红得发紫，尤其是在摘得诺贝尔奖之后。
更多的荧光蛋白涌现出来，包括最近的所谓第二代荧光蛋白——fluorescenthighlighterproteins(FHP)。
这些荧光蛋白在适当的刺激下会经历结构的改变，从而打开荧光这个开关，或者荧光发射波长改变。
与第一代荧光蛋白相比，它们的优势在于能脉冲标记细胞或分子亚群，从而实现复杂的动力学时空分析。
目前的光激活荧光蛋白有PAGFP、光激活的mRFP1、KFP1、Dronpa等，但其中一些蛋白光转换效率不高，亮度较低，会迅速淬灭，或者需要多聚化。
此外，光转换通常伴随着第一种颜色的丧失，这样不得不借助计算机方法来查看整个群体。
基于这些原因，来自英国爱丁堡大学爱丁堡癌症研究中心的ArkadiuszWelman及其同事发明了一种新工具——光激活的绿樱桃(photoactivatableGreenCherry，GPAC)。
这是一个融合蛋白，它融合了红色荧光蛋白(RFP)单体Cherry和GFP的光激活变异体。
这种融合蛋白能够在表达标志物的细胞中持续发出红色荧光，而绿色荧光只有在405-nm光激发下才会发出。
文章发表在《生物化学杂志》(C)上。
表达GPAC的细胞在光激活前后都表现出强的红色信号，而绿色荧光只持续数小时。
研究人员还进行了一些标签蛋白的测试。
他们将融合蛋白放置在GPAC的N端或C端，发现均不影响其活性，也不会显著影响胞内蛋白的定位或功能。
即便融合伴侣需要大量的翻译后加工和修饰，GPAC仍可容忍。
作者认为，GPAC能够应用在培养细胞的细胞骨架动力学研究，以及果蝇的免疫细胞活体迁移研究。
荧光蛋白
Martin Chalfie
马丁-查尔菲展示了 绿色荧光蛋白作为 各种生物现象的亮 光基因标签的价值。
Roger Y Tsien
钱永健的巨大贡献在 于，他使科学从红到 蓝的颜色，并开发了 很多使用工具，这使 得绿色荧光蛋白技术 的应用非常简单。
相对分子质量小，对细胞无毒性 检测方便，可直接用于活体测定（只需紫外光或蓝光激发，即可
发出绿色荧光） 无种属特异性，也没有细胞种类和位置的限制 不受假阳性干扰，灵敏度高（由于其他生物本身不含有GFP，因
此不会出现假阳性结果）
GFP的改进
Heim等(1995)采用定点突变的方式，把 第65位丝氨酸换成苏氨酸或胱氨酸，荧 光强度提高了4～6倍。后来的研究中用 到的GFP突变体都是在此基础上通过改变 若干碱基而得到的。
一 GFP的研究历史
1962年，下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》 上报道，他们分离纯化了水母（Aequorea victoria）中发 光蛋白水母素。
1963年，下村修和约翰森在《科学》杂志报道钙和水母 素发光的关系。
Ridgway和Ashley 提出可以用水母素来检测钙浓度，创 造了检测钙的新方法。钙离子是生物体内的重要信号分 子，水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法， 是目前仍用的方法之一。
1974年，下村修和约翰森纯化了绿色蛋 白，即以后的绿色荧光蛋白GFP。
Morin和Hastings提出水母素和GFP之间可 以发生能量转移。水母素在钙刺激下发 光，其能量可转移到GFP，刺激GFP发光。 这是物理化学中知道的荧光共振能量转 移(FRET)在生物中的发现。
1985年普腊石和日裔科学家Satoshi Inouye独立 根据蛋白质顺序拿到了水母素的基因（准确地 说是cDNA）。1992年，普腊石拿到了GFP的 基因。
08年诺贝尔化学奖会发光的蛋白质故事
０８年诺贝尔化学奖会发光的蛋白质故事北京时间2022年10月8日下午，瑞典皇家科学院宣布，日本科学家下村修（OamuShimomura）、美国科学家马丁·查尔菲（MartinChalfie）、美籍华裔科学家钱永键（RogerYTien）因“发现并发展了绿色荧光蛋白（GFP）”，共同获得本年度诺贝尔化学奖。
绿色荧光蛋白是一种自行能够发出绿色淡光的蛋白质物质，它使人们能够在正常条件下对活细胞内分子水平和机理进行观察和研究。
用它来标记需要研究的蛋白，就好像给那些蛋白装上了一盏小灯，于是，他们什么时间、什么地点在做什么，可能发生什么变化，科学家一目了然。
瑞典科学院将绿色荧光蛋白的发现和发展与显微镜的的发明相提并论，称：“绿色荧光蛋白在过去10年间成为生物化学家、医学家、生物学家和其他研究人员的引路明灯。
成为当代生物科学研究中最重要的工具之一。
”下村修的好奇心下村修1928年出生于日本京都，后来在长崎长大。
1945年的原子弹爆炸致使他一度失明。
二战后，下村修从长崎医科大学毕业，想要到名古屋大学继续深造，阴差阳错间，进入了科学家平田义正的研究室。
1955年，平田交给下村一项任务，让他找出海萤被碾碎后放在水里仍能发光的原因。
“那次阴差阳错决定了我的命运。
”下村后来回忆说。
那项研究当时许多人在做，但无一得出结论，然后下村却在第二年便从海萤体内提取了一种发光的蛋白质，下村的研究引起了美国普林斯顿大学弗兰克约翰逊的强烈兴趣，在对方的邀请下，1960年下村来到美国。
可能是因为从小和海打交道，下村对海洋生物特别感兴趣，他非常想知道水母为什么会发光，于是1961年，下村来到盛产水母的华盛顿州的“星期五港”（Fridayharbor），开始正式对维多利亚多管水母（aequoreavictoria）进行研究。
他先是从渔民手中购买，后来干脆亲自上阵甚至带动全家一块出海捕捞，回到家里就把水母那一圈会发光的“裙边”剪下来，然后用最原始的办法挤出那些散发着微弱荧光的液体。
好玩又好看的荧光蛋白
好玩又好看的荧光蛋白荧光蛋白（fluorescent protein）是可以吸收短波长光然后将其转化成长波长光的一类蛋白质。
这类蛋白质来源于刺胞动物（水母、珊瑚等）、细菌等。
如今，各种荧光蛋白广泛应用于科研领域。
在具体介绍前，我们先来看看图。
首先是绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein，简称GFP）的来源物种的图片毕竟万物（荧光蛋白）基于GFP，GFP的发现可以说大大促进了生物学（尤其是细胞生物学、免疫学和分子生物学等）的发展。
绿色荧光蛋白的原始宿主——Aequorea victoria然后是微观图，这个是使用X射线衍射技术对绿色荧光蛋白的晶体进行结构解析获得的结构图。
该数据收录在蛋白质结构权威数据库PDB（protein data bank）中（结构代码为1ema，有兴趣的观众可以自行查阅，/structure/1ema）。
绿色荧光蛋白的三维结构，图片来源于PDB数据库，图示的三维结构方式为cartoon2008年，美籍华人化学键钱永健与美国生物学家马丁·沙尔菲和日本有机化学家兼海洋生物学家下村修2名科学家以绿色荧光蛋白的研究获得该年度诺贝尔化学奖。
（注意他们主要的的是对GFP的改造，使其性能更佳，奠定了以后各类荧光蛋白在生物研究中的应用。
最早于19世纪60年代，GFP被发现）万变不离其宗，这些都是来自于野生型绿色荧光蛋白（wtGFP）的改造在讲荧光蛋白的激发光（excitation）与发射光（emission）之前我们需要首先科普下这些光学知识。
同等光强的光线，波长越短能量越高。
按照热力学定律与能量守恒定律，其中一部分能量变成热能（学术得讲叫内能），另一部分还是光能，只不过光能不如之前得强，所以变成能量低一些的长波长的光，中间涉及到的光学知识我没法解释。
但是只需要记得激发光波长一定比发射光波长短就可以了。
光谱图，有助于大家理解波长的概念参考资料如下，感兴趣的PY可以看看英文版。
照亮生命的明星分子——荧光蛋白
照亮生命的明星分子——荧光蛋白
丁滪
【期刊名称】《科学（上海）》
【年(卷),期】2009(061)001
【摘要】瑞典皇家科学院于2008年10月8日宣布将2008年诺贝尔化学奖授予美国海洋生物研究所的日裔科学家下村修（O．Shimomura）、美国哥伦比亚大学的科学家沙尔菲（M．Chalfie）和美国加州大学圣迭戈分校美籍华裔科学家钱永健．以奖励他们在发现和发展绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）上的贡献。
为何荧光蛋白能获得诺贝尔奖评委的青睐？三位获奖的科学家在研究荧光蛋白的过程中有何重大贡献？荧光蛋白有何优良特性？其应用又有哪些？让我们顺着荧光蛋白的发现和发展史，依次对以上问题作答。
【总页数】5页(P49-52,封3)
【作者】丁滪
【作者单位】复旦大学生命科学学院生理学和生物物理学系
【正文语种】中文
【相关文献】
1.让生命之光照亮学生心灵——在中职语文教学实践中引入生命教育 [J], 高珊瑜
2.用生命照亮生命 [J], 本刊编辑部
3.明星照亮黄土地——记农民科技明星范士芳 [J], 孔庆岳
4.绿色荧光蛋白——照亮生命科学的一盏明灯 [J], 单永立;李艳;朱学良
5.让积极心理照亮生命的方向——“中华青少年生命教育活动组委会进校园公益巡讲” [J],
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生物荧光自然发光的奇迹
生物荧光自然发光的奇迹现代科学已经揭示了生物荧光的奥秘，但这种自然发光的生理现象仍然让人惊叹。
许多生物，尤其是海洋中的生物，通过荧光展示出令人难以置信的美丽景象。
本文将介绍生物荧光的奇妙之处以及其在科学研究和实际应用中的潜力。
生物荧光是指生物体自己产生发光的现象。
通过某些特定的生化反应，生物体能够发出各种各样的荧光颜色，为其所处的环境增添了特殊的色彩。
许多海洋生物如水母、珊瑚和鱼类，通过生物荧光与同类沟通，繁殖或者吸引食物。
这使得海底世界变得五彩斑斓，充满神秘感。
生物荧光的产生是基于一种叫做生物发光的过程。
该过程发生在细胞中的一种特殊器官中，被称为荧光体。
荧光体中含有荧光蛋白质，这些蛋白质具有能够吸收特定波长的光并发出特定颜色的能力。
在荧光体中，荧光蛋白质和另一种分子称为荧光素发生反应，从而产生发光效应。
荧光蛋白质是生物荧光的关键。
研究人员已经从各种生物中分离出数百种荧光蛋白质，并对其进行了详细研究。
其中最著名的是绿色荧光蛋白（GFP），这是因为GFP在研究中得到了广泛应用。
GFP的发现者，杰出科学家奥斯卡·梅里琴科（Osamu Shimomura）因此获得了诺贝尔化学奖。
通过基因工程技术，科学家可以将GFP基因嵌入到其他生物体内，实现荧光标记。
这使得科学家们能够可视化细胞、器官以及整个生物体的特定部分。
生物荧光不仅仅是一种美丽的自然现象，也在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。
例如，研究人员利用生物荧光标记技术探索荧光蛋白的发展过程。
他们发现，荧光蛋白的形成是由某些特定的氨基酸序列控制的。
这些发现对于生物技术和药物开发领域具有重要意义。
此外，生物荧光还被广泛应用于环境监测和生物成像。
科学家可以通过监测生物荧光来评估环境中的污染物浓度。
同时，在医学影像学中，生物荧光成像技术已经在肿瘤检测和研究中取得了显著突破。
通过使用荧光标记技术，医生可以更准确地定位肿瘤并监测疾病的进展。
不仅如此，生物荧光还在生活中具有重要的实际应用。
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荧光蛋白—“绚丽多彩”的故事目录荧光蛋白—“绚丽多彩”的故事 0摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Key words (3)第一章荧光蛋白的发现及发展 (3)1.1 生物发光现象与维多利亚多管发光水母 (3)1.2绿色荧光蛋白（GFP）的发现 (4)1.3荧光蛋白的发展 (5)第二章绿色荧光蛋白的结构及其发光机理 (6)2.1 绿色荧光蛋白的结构 (6)2.2 生色团的形成机理 (8)2.3 GFP的发光机理 (10)第三章各类颜色荧光蛋白简介 (11)3.1 蓝色（BFP）和蓝绿色（CFP）荧光蛋白 (11)3.2 绿色荧光蛋白（GFP） (13)3.3 黄色荧光蛋白（YFP） (13)3.4 橙色荧光蛋白（OFP） (14)3.5 红色荧光蛋白（RFP） (14)第四章荧光蛋白的应用（以GFP为例） (15)4.1 利用GFP的定位作用研究生命体内的各种过程 (15)4.2 利用荧光蛋白检测基因表达水平 (15)4.3 利用GFP良好的融合性来标记蛋白质 (16)4.4 利用GFP基因进行杀虫剂效果的评估 (16)4.5 利用GFP跟踪目的基因 (16)4.6 GFP做生物传感器 (16)4.7 GFP在免疫上的应用 (17)第五章结束语 (17)参考文献 (18)摘要绿色荧光蛋白(GFP)是几十年前在水母体内发现的,它可以在蓝光或者紫外光的激发下发射绿色荧光。
由于它稳定的结构和光物理性质，又易于在细胞内表达，近几年来已经作为标记物质广泛的应用在生命科学的领域。
绿色荧光蛋白的出现及其广泛的应用引起了荧光蛋白的迅猛发展。
通过对绿色荧光蛋白氨基酸序列的改造,现在已相继有其他颜色的荧光蛋白出现。
当前荧光蛋白的进展方向主要是如何更好的改变蓝色到黄色范围内的荧光蛋白的光学性质,这些不同颜色的荧光蛋白都是绿色荧光蛋白的变异体；以及如何从有机体中得到发射橙黄到远红外颜色光的荧光蛋白,近期科学家们通过努力,已经从水母身上得到了新的得到改进的BFP、CFP、GFP、YFP变异的单分子荧光蛋白。
光激活的荧光蛋白现在已成为一种强有力的探针，广泛应用于探究细胞内的动力学过程，并且也促进了超分辨率显微镜的发展。
关键词荧光蛋白光激发变异光转化光交换光稳定性活细胞成像Abstract Green fluorescent protein(GFP) was discovered many years ago from Aequorea Victoria. It can emit green light under excitation of blue UV irradiation.GFP as a maker for gene expression and localization of gene products has been widely used in life sciences for the past years because its stable structure and photophysical property and easy expression in cells. T he emergence of green fluorescent protein and its widespread application has caused the rapid development of fluorescent protein. In the recent years, scientist has find many other fluorescent proteins which can emit light of different colors by improve the amino acid sequence. Courrent fluorescent protein development strategies are focused on fine-turning the photophysical properties of blue to yellow variants derived from the Aequorea Victoria jellyfish green fluorescent protein and on the development of monomeric FPs from other organisms that emit in the yellow-orange to far-red regions of visible light spectrum. The latest efforts in jellyfish variants have vatresulted in new and improved monomeric BFP,CFP,GFP and YFP variants. Photoactivatable FPs are emerging as a powerful class of probes for intracellular dynamics and unexpectedly, as useful tools for the development of superresolution microscopy applications.Key words Fluorescent protein Photoactivation Mutagenesis Photoconversion Photoswitching Photosability Live-cell imaging第一章荧光蛋白的发现及发展1.1生物发光现象与维多利亚多管发光水母生物体的发光现象是指有机生命体通过体内的化学反应发出有色可见光的现象。
生物体发光一般有三个作用：自身防御、攻击、信息交流。
植物界有细菌植物门的发光细菌和真菌植物门的发光蘑菇，动物界从原生动物到脊椎动物都有，脊椎动物中主要是鱼类。
从发光生物的分布来看,海产多，陆地上见得最多的就是萤火虫。
深海中太阳照射不到，一片黑暗，自身发光是彼此传递信息的唯一来源。
深海中缺乏海洋植物，无海藻可食用，只能是大鱼吃小鱼或者说弱肉强食。
因此自身发光的作用就显得尤为重要。
1885-1887年，Dubios首先从磕头虫和蛤中发现了热稳定的荧光素和对热不稳定的荧光素酶。
荧光素是一种小分子有机化合物，生物发光过程就是荧光素在荧光酶存在的条件下被氧化成处于激发态的氧化荧光素，激发态回到基态时就发出光和得到氧化荧光素。
不同发光生物有不同的荧光素和荧光素酶。
生物发光是将化学能转化为光能，可以认为是一种化学发光。
路产和淡水产的发黄绿-橙黄色光，海产的一般发蓝光，由于蓝色光比其他颜色传播得更远，在水中容易被感知，因此海洋生物一般都发蓝光。
在海洋生物中，腔肠动物中的软体珊瑚虫海肾（或称海三色紫罗兰）以及水母纲的维多利亚多管水母的研究报道比较多。
1.2绿色荧光蛋白（GFP）的发现1955年，有报道第一次指出用紫外光照射多管水母，它可以发出绿光。
1962年，Shimomura 第一次从太平洋维多利亚管水母中得到了GFP。
为了说明绿色荧光蛋白，他们做了如下的注解：“a protein giving solutions that look slight ly greenish in sunlight through only yellowish under tungsten lights, and exhibiting a very bright, greenish fluorescence in the ultraviolet of a Mineralite, has also been isolated from squeezates.”Shimomura 用木瓜蛋白酶处理热变性的GFP分离得到了包含发色团的肽片段。
通过合成小模式的化合物并把它们和绿色荧光蛋白的发色团相比较，Shimomura 在1979年预测了GFP发色团的结构，如下图所示：图二后来的研究证实了绿色荧光蛋白的发色团的结构，发色团包含的肽片段是一个环状的六肽，是GFP残基Phe64-Ser-Tyr-Gly-Val-Gln69形成的。
1992年，野生类型的GFP的氨基酸序列被测定出来，如下图所示。
1994年，GFP第一次被成功表达出来，产生的蛋白质发出绿色荧光，并且证实了发色团是通过分子内催化环化形成的。
图三1.3荧光蛋白的发展绿色荧光蛋白的发现引起了荧光蛋白的飞速发展，造就了一场生命科学界的革命，除了荧光蛋白的各种吸收峰、发射峰、荧光蛋白的结构、氨基酸序列等等已经陆续被测定出来外，一个具有重大意义的进步就是通过基因将荧光蛋白在各种有机生命体内表达出来，科学家们通过对荧光蛋白氨基酸序列的测定，合成了相应的核苷酸片段，由于荧光蛋白的表达基本不需要外来物质，并且荧光蛋白具有很好的稳定性和对生命体的无毒害性，因此，荧光蛋白可以在各种有机生命体内得到很好地表达，从开始的荧光大肠杆菌到现在的荧光兔子等，荧光蛋白已经实现了跨越式的发展。
从原来的绿色荧光蛋白到现在的蓝色、蓝绿色、黄色荧光蛋白，通过对氨基酸序列的改造，人们已经成功合成了绿色荧光蛋白各种变异体。
如今的荧光蛋白已经成为了生物医学上的一种强有力的研究方法，广泛的应用于探究生命体内的各种过程，比如荧光探针、荧光蛋白成像技术等等。
当然，荧光蛋白也有很多地方仍是人类的未解之谜，其中值得一提的就是橙色到红色光谱区的荧光蛋白的合成曾一度成为一个难题，直到一个偶然的机会，人们从一种没有生物发光现象的生命体—造礁珊瑚体内发现了红色荧光蛋白，这一发现引起了生命科学界的又一场革命，各种关于GFP变异体的问题铺天盖地，目前科学家们已经在这些方面取得了很大的进步。
总之，虽然仍有一些光谱区域的荧光蛋白未实现，但通过努力，这些问题一定会得到解决，荧光蛋白将会有更大的应用。
第二章绿色荧光蛋白的结构及其发光机理2.1 绿色荧光蛋白的结构The Protein Data Bank曾经列出了22种GFP和GFP衍生物的晶体结构，包括两个GFP类似物，如下表所示：虽然许多荧光蛋白的衍生物有不同的光谱性质，但它们在结构上有着显著的相似性。
虽然GFP和后来发现的一些荧光蛋白的变异体在做晶体测量时都形成了二聚体，但是单分子荧光蛋白的结构还是被解决了，事实上，荧光蛋白不一定形成二聚体，二聚体的形成主要是靠晶体生长环境来控制的。
绿色荧光蛋白分子是一个具有11个β-片状结构所围成的桶装结构。
其结构如图四所示。
直径大约24Å,高度大42 Å。