荧光蛋白的研究进展与应用
荧光蛋白 (整理)
荧光一、定义荧光(fluorescence )又作“萤光”,是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光(通常波长在可见光波段);而且一旦停止入射光,发光现象也随之立即消失。
具有这种性质的出射光就被称之为荧光。
二、原理光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。
第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的,所以会恢复基态,当电子由第一激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,所以产生荧光。
荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光。
大多数情况下,发光波长比吸收波长较长,能量更低。
但是,当吸收强度较大时,可能发生双光子吸收现象,导致辐射波长短于吸收波长的情况发射。
当辐射波长与吸收波长相等时,既是共振荧光。
荧光强度:荧光强度与该种物质的荧光量子产率、消光系数以及含量等因素有关。
荧光量子产率Q:量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领,是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。
荧光蛋白分子的亮度由其量子产率与消光系数的乘积决定,与成像检测灵敏度密切相关。
三、荧光蛋白1、绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)在光谱的绿光区(500nm-525nm)已经发现了多种荧光蛋白,而且来源广泛,包括不同种属的Aequorea 、桡足类动物、文昌鱼以及珊瑚。
然而多数有齐聚反应,即使最好的荧光蛋白与EGFP相比,也没有明显的优点。
或许目前活细胞成像最好的选择是GFP衍生的Emerald(祖母绿),它与EGFP的特性相似。
Emerald包含F64L 和S65T突变,另外还有四个点突变从而改进了折叠、37℃时的突变率以及亮度。
虽然Emerald比EGFP更有效,但含有快速光漂白成分,可能在某些环境下其定量成像会受到影响。
绿色荧光蛋白(GFP)技术在细胞生物学研究中的应用
自催化作用都能产生。荧光生色团非常稳定, 不易变性,
用酸、碱处理或者加入盐酸胍都不会使它失去荧光。但是
当pH 值恢复到中性或者移去变性物时,它的荧光又会恢 复到变性前的水平。GFP 的生色团之间是通过共价键结
合。生色团形成的机理目前尚不清楚,但在有分子氧存在
精选完整ppt课件
8
3 广谱性
首先表现在它的表达几乎不受种属范围的 限制,在微生物、植物、动物中都获得了 成功的表达;其次就是没有细胞种类和位 置的限制,在各个部位都可以表达,发出 荧光。
精选完整ppt课件
9
4 易于载体构建
由于GFP 较小,只含有238 个氨基酸,编 码GFP 的基因序列也较短,约2.6kb,所
1 对细胞生理过程的监控 在过去的几年中,通过随机和人工诱变得到了许多不同颜色的GFP突
变体。通过基因操作,许多蛋白都成功的与GFP进行了融合,通过这 些融合蛋白就可以对相应蛋白的表达和转运及生理反应进行监控。目 前GFP融合蛋白对细胞内迅速的生理反应的报告大概有三种方式:转 移和定位、GFP光谱的生化修饰、荧光共振的能量转移(FRET)。 Shen[10]等在培养的神经元中发现,细胞内的Ca2+瞬间变化就会 引起GFP标记的钙调蛋白激酶Ⅱ(CaM KⅡ)可逆地易位到突触后膜的 densities上。Shi[11]等用GFP标记来监控α-氨基羟甲基恶唑丙酸 (AMPA)的受体,发现它会从细胞内膜转移到树突棘的表面,根据突 触中AMPA受体的含量可以解释突触沉默、活化的原因和机制。 Siegel[12〕等将野生型的GFP插人Shake K十通道的特殊部位,形 成一个异源嵌合体,这个嵌合体发出的荧光将会随着细胞的去极化作 用而缓慢的减少。相反,Yanagawa[13]等将β-内酰胺酶插人GFP得 到了一个融合体,当此融合体与β-内酰胺酶抑制肽(BLIP)结合时,它 的荧光发射量会大大增加。
荧光法检测生物分子的研究进展
荧光法检测生物分子的研究进展一、引言生物分子是构成生物体的基本组成单位,如蛋白质、核酸、糖类等。
在生物医学、生物工程等领域中,对生物分子进行定量检测是至关重要的。
传统的检测方法需要花费长时间且具有一定的局限性,且对样品的使用和处理也存在一定的要求。
因此,荧光法检测生物分子成为了一种具有潜力的新型检测方法。
二、荧光法检测生物分子荧光法检测生物分子是基于荧光现象进行的一种新型生物分析技术。
在此技术中,荧光标记物与待测分子复合形成复合物,通过检测复合物的荧光强度或荧光寿命等参数,来实现生物分子的定量分析。
在荧光法检测生物分子的过程中,需要使用荧光标记物。
目前常用的荧光标记物有荧光素、荧光染料、荧光蛋白等。
其中,荧光蛋白是应用最广泛的一类荧光标记物,因其光学性质稳定、标记分子简便、容易表达等特点。
生物体内的许多重要生物分子如酶、蛋白质等都可以通过荧光蛋白进行标记。
荧光法检测生物分子具有灵敏度高、定量准确、无需分离纯化、分析速度快等优点。
同时,荧光法检测生物分子还可以实现单细胞水平的分析,对于细胞信号转导、细胞生长发育等研究也具有重要意义。
荧光法检测生物分子的研究发展也得到了广泛关注。
三、荧光法检测生物分子的研究进展1. 荧光共振能量转移技术荧光共振能量转移技术是一种基于分子间的非辐射能量转移现象进行的生物分子检测方法。
在该技术中,采用能充分激发吸收体荧光的荧光给与体标记荧光接受体,当两种色素靠近时,荧光给与体的激发态能量转移至接受体,在这过程中,给钱体的荧光强度降低,接受体的荧光强度增加。
该技术可以实现分子间的非接触式检测,还可以获得生物分子在细胞内部的动态行为。
2. 荧光共振能量转移技术与单分子检测技术的组合荧光共振能量转移技术和单分子检测技术是两种不同的技术,它们分别在固体基质和溶液体系中应用,能够提供生物分子实时、全局和局部的信息。
组合应用荧光共振能量转移技术和单分子检测技术可以在时间、空间和分辨率上同时提供关于生物分子的信息。
荧光分析在生物医学中的应用研究
荧光分析在生物医学中的应用研究荧光分析是一种基于物质发射和吸收荧光的技术,已经广泛应用于生物医学领域。
荧光分析具有高灵敏度、高选择性和非破坏性等特点,被用于生物标记、细胞成像、蛋白质定量等方面的研究。
本文将从荧光标记技术、细胞成像和蛋白质定量三个方面探讨荧光分析在生物医学中的应用研究。
一、荧光标记技术荧光标记技术是将荧光染料或荧光蛋白标记在生物分子上,通过观察荧光信号来追踪和研究生物分子的活动。
荧光标记技术在生物医学研究中有着广泛的应用。
例如,通过将荧光染料标记在抗体上,可以用于免疫组织化学分析,实现对特定蛋白质的检测和定位。
此外,荧光标记技术还可以用于细胞内RNA和DNA的检测,帮助研究者了解细胞的基因表达和遗传信息传递。
二、细胞成像荧光分析在细胞成像方面的应用是生物医学研究中的重要组成部分。
通过将荧光染料或荧光蛋白标记在细胞的不同组分上,可以实现对细胞内结构和功能的直观观察。
例如,通过将荧光染料标记在细胞核内,可以观察到细胞核的形态和分布情况,从而研究细胞核在细胞生命周期中的作用。
此外,荧光标记技术还可以用于观察细胞内蛋白质的定位和转运过程,帮助研究者了解蛋白质在细胞内的功能和相互作用。
三、蛋白质定量荧光分析在蛋白质定量方面的应用也非常广泛。
蛋白质定量是生物医学研究中的重要任务之一,可以帮助研究者了解蛋白质在生物体内的表达水平和功能。
通过荧光标记技术,可以实现对蛋白质的定量分析。
例如,可以将荧光染料标记在特定蛋白质上,通过测量荧光信号的强度来定量蛋白质的表达水平。
此外,荧光标记技术还可以用于蛋白质相互作用的研究,通过观察荧光信号的变化来揭示蛋白质之间的相互作用机制。
综上所述,荧光分析在生物医学中的应用研究具有重要的意义。
荧光标记技术可以帮助研究者追踪和研究生物分子的活动,细胞成像可以实现对细胞内结构和功能的直观观察,蛋白质定量可以帮助研究者了解蛋白质在生物体内的表达水平和功能。
随着技术的不断发展和创新,相信荧光分析在生物医学中的应用研究将会取得更加突破性的进展,为生物医学领域的发展做出更大的贡献。
荧光蛋白bfp的常用的激发光和发射光光谱_概述说明
荧光蛋白bfp的常用的激发光和发射光光谱概述说明1. 引言1.1 概述激发光和发射光谱是荧光蛋白BFP(Blue fluorescent protein)研究中的重要内容。
荧光蛋白BFP是一种能发出蓝色荧光的蛋白质,在生物医学和生物工程领域有广泛的应用。
了解荧光蛋白BFP的激发光和发射光谱特征对于深入理解其结构、功能以及应用具有重要意义。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面介绍荧光蛋白BFP的激发光和发射光谱特征:首先,我们将简要介绍荧光蛋白BFP的基本信息和应用背景;然后,我们将详细分析其常见的激发光源及其选择原则;接下来,我们将探讨影响激发光谱特征的因素,并对其进行深入研究;之后,我们将对荧光蛋白BFP的发射峰和光谱特性展开分析;最后,我们将总结主要观点和结果,并提出未来研究建议和展望。
1.3 目的本文的目的是全面概述荧光蛋白BFP的常用的激发光和发射光谱特征。
通过对激发光谱和发射光谱的研究,我们可以深入了解荧光蛋白BFP在不同条件下的发色机制,并为其在生物医学与生物工程领域中更广泛的应用提供基础研究支持。
同时,本文也旨在提供给科研人员参考,在实验设计和数据分析时能够更好地使用荧光蛋白BFP并理解其特性。
2. 荧光蛋白BFP2.1 荧光蛋白简介荧光蛋白(Fluorescent protein, FP)是一类生物荧光探针,具有自身固有的发光性质。
其中,荧光蛋白bfp (Blue Fluorescent Protein)是一种产生蓝色荧光的变种。
2.2 BFP的特点和应用荧光蛋白bfp具有以下几个特点:首先,bfp能够在体内及细胞内表达,不需要添加外部试剂。
其次,bfp具有很高的相对分子量、热稳定性和耐酸碱性,使其在不同环境条件下都能保持良好的发光性能。
此外,bfp拥有较窄的激发峰和发射峰,在实验中可以通过滤波器和单色仪轻松地检测到其发出的荧光信号。
最后,bfp与其他颜色的荧光蛋白(如GFP、YFP等)相比,具有更快的亮灭动力学与较高的亮度。
绿色荧光蛋白及其应用
《生物工程进展》1999,V ol.19,No.2绿色荧光蛋白及其应用周盛梅1 孟凡国2 黄大年3 黄纯农1(1.杭州大学生命科学院 杭州 310012)(2.山东农业大学生化系)(3.中国水稻所基因工程系)摘要 许多海洋无脊椎动物体内都含有绿色荧光蛋白,这种蛋白质结构很特殊,在受到激发时可以发射绿色或蓝色荧光。
虽然对它的研究从本世纪六十年代才开始,但是它独特的性质逐渐引起了生物学界的广泛关注。
本文将就绿色荧光蛋白的结构、性质及其应用前景作一综述。
关键词 绿色荧光蛋白 荧光 生色基 GFP基因 荧光现象在许多海洋无脊椎动物中普遍存在着。
许多刺胞亚门的动物和几乎所有栉水母类的动物在受到刺激时都可以发出荧光:刺胞亚门的动物多发射绿色荧光,而栉水母类发射蓝色荧光。
1962年,Shimo mura和Johnson等人首先从水螅水母类动物Aequor ea V ictoria中分离、纯化出一种荧光物质,并将其定性为蛋白质,称为绿色荧光蛋白(Gr een Fluorescent Pro-teins,GFPs)。
此后,人们对绿色荧光蛋白的结构、性质进行了不断的深入研究,随着这些研究的进展,人们发现,从不同动物体内提取的荧光蛋白的结构、性质不尽相同,不同动物品种的荧光发生机理也有很大的差别。
目前研究得较为深入的是来自多管水母科(A equorea)和海紫罗兰科(R enilla)的荧光蛋白,即Aequorea GFP 和Renilla GFP(以下简称为A-GFP和R-GFP),其中对前者的研究相对更深入一些,应用也更为广泛。
1 绿色荧光蛋白及其性质A-GFP和R-GFP都是酸性、球状的蛋白质,它们的氨基酸组成也很相似。
前者是分子量为27,000-30,000道尔顿的单体,而后者则是分子量为54,000道尔顿的同型二聚体。
正常状态下这两种蛋白质的吸收光谱不同,A-GFP的最高吸收峰为395nm,肩峰为473nm,R-GFP 的最高吸收峰则为498nm,肩峰为470nm,但是它们的发射光谱却是相同的( max=508-509nm)。
绿色荧光蛋白及其应用
p-HBI 生色团的成熟过程经历 GFP 多肽骨架折叠 和生色团形成两个阶段,期间 4 个保守氨基酸残基发 挥着特殊的功能作用[10]。
2011,31( 1)
邓 超 等: 绿色荧光蛋白及其应用
97
图 1 野生型 avGFP 的结构 Fig. 1 The structure of wild type avGFP
4 不同类型的荧光蛋白
通过 定 点 突 变 和 随 机 突 变 得 到 了 不 同 突 变 型 的 avGFP 样蛋白,珊瑚类荧光蛋白的发现使人们发展出更 多性质各异的荧光蛋白,发射谱覆盖 420 ~ 655 nm,应 用范围不断扩大 [14-15]。部分荧光蛋白及基本性质见表 1 所示。 4. 1 蓝色荧光蛋白
2 绿色荧光蛋白的结构
从维 多 利 亚 多 管 水 母 中 分 离 出 来 的 野 生 型 GFP ( avGFP ) 由 238 个 氨 基 酸 残 基 组 成,分 子 质 量 约 27kDa,二级结构包括 11 个 β 折叠链( β-sheet strand) , 8 个螺旋( helix) ,3 个转折( turn) [图 1 ( a) ],三维结构 ( PDB 登录号 1EMA 和 1GFL,1GFL 为二聚体) 为 42 × 24 ( 高 × 直径) 的 β 圆柱( β-barrel) ,圆柱两端由一 些较短的 α 螺旋盖住,圆柱中央是几段 α 螺旋,生色团 的三肽( Ser65-Tyr66-Gly67) 位于圆柱中央[图 1 ( b) ~ ( d) ]。该结构性质稳定,圆柱内部的微环境对维持生 色团的正确构象从而产生荧光以及保护生色团不被氧 气淬灭等都有重要作用[10][图 1( e) ]。
荧光蛋白的寡聚可能会影响融合蛋白的正确定位和迁移几乎所有荧光蛋白都有寡聚趋势通过对有相互作用的侧链氨基酸进行突变可消除这种趋如蓝色荧光蛋白激发光接近紫外光一些珊瑚类荧光蛋白细胞毒性已有报道荧光蛋白发展至今人们对其在研究生物大分子相互作用及时空变化中的重要作用已没有质疑但相对于复杂的生命来说荧光蛋白还不足以解决许多问题
绿色荧光蛋白的应用及其最新研究进展
绿色荧光蛋白的应用及其最新研究进展一、关键词:绿色萤光蛋白、酵母双杂交系统、流式细胞仪、下修村、马丁·查尔菲、钱永健二、背景2008年10月8日,三位美国科学家——伍兹霍尔海洋生物学实验室(Woods Hole Marine Biological Laboratory, MBL)的Osamu Shimomura、哥伦比亚大学(Columbia University)的Martin Chalfie以及加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)的钱永健(Roger Y onchien Tsien),因在研究和发现绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)方面做出突出贡献而获得诺贝尔化学奖。
绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)最早由日裔科学家下村修于1962年在水母(Aequorea victoria )中发现。
而后马丁·查尔菲则证明了GFP在作为多种生物学现象发光遗传标记方面的应用价值。
钱永健阐明了GFP发光的机制,并且发现了除绿色之外可用于标记的其它颜色。
他对细胞生物学和神经生物学领域的贡献具有划时代的意义。
他的多色荧光蛋白标记技术让科学家能够用不同颜色对多个蛋白和细胞进行标记,从而实现了同时对多个生物学过程进行追踪。
现在,三位科学家的研究成果已经作为标记工具在生物科学中得到广泛应用。
三、GFP的主要性能GFP在蓝色波长范围的光照激发下发出绿色荧光,其发光过程需要冷光蛋白质Aequorin 的帮助,而且,这个冷光蛋白质可与钙离子(Ca2+)相互作用。
GFP的激发光谱在400nm 附近有一个主激发峰,在470nm附近有一个次激发峰。
发射光谱在505nm附近有一尖锐的主发射峰,在540nm附近有一肩峰。
在Aequorea victoria 中发现的野生型绿色荧光蛋白的分子量较小,由238个氨基酸残基组成,仅为27~30kDa,而编码GFP的基因序列也很短,为2.6kb。
绿色荧光蛋白GFP的研究进展及应用
9、药物研发:在药物研发领域,GFP可以用于标记和追踪目标药物分子。通过 观察GFP的荧光信号,可以研究药物分子的体内分布、药代动力学和毒性等指 标。同时,利用GFP还可以筛选和优化药物作用靶点及候选药物的有效性和安 全性。
谢谢观看
绿色荧光蛋白GFP的研究进展及应用
01 引言
03 GFP的发现
目录
02 研究进展 04 GFP的分类和功能
目录
05 研究现状与不足
07 应用领域
06 未来研究方向
引言
绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,简称GFP)是一种重要的生物 标志物,它在生物学研究中被广泛用于标记和追踪目标细胞、蛋白质及其相互 作用。GFP的发现和应用为生物科学研究开辟了新的途径,本次演示将介绍 GFP的研究进展及其在各个领域的应用。
7、发育生物学:在发育生物学领域,GFP可以用于标记和追踪胚胎期和成体期 不同组织的细胞生长、分化和迁移。通过观察GFP的荧光信号,可以研究器官 形成、组织修复和再生等过程。
8、微生物学:在微生物学领域,GFP可以用于标记和追踪细菌、真菌和寄生虫 等微生物。通过观察GFP的荧光信号,可以研究微生物的感染、传播和抗感染 免疫等过程。
GFP的分类和功能
根据来源和结构差异,GFP可以分为多种类型,包括海洋水母型GFP、珊瑚型 GFP、发光细菌型GFP等。这些不同类型的GFP具有不同的光谱特性和应用范围。 其中,海洋水母型GFP具有较高的荧光亮度和良好的溶解性,是生物科学研究 中最常用的类型。
GFP的功能主要包括两个方面:作为报告基因和作为标签蛋白。作为报告基因, GFP可以用于监测基因的表达和蛋白质的定位。作为标签蛋白,GFP可以用于 研究蛋白质的结构和功能,以及细胞生物学中细胞标记、追踪和分选等方面。
3绿色荧光蛋白GFP研究进展
万方数据2004年6月绿色荧光蛋白(GFP)研究进展71随着生命科学和医学研究的不断深入,研究者们迫切需要一种能够在活体中表达且易于检测的报告基因,现有的报告基因主要有:分泌型胎盘磷酸酯酶(s秘P)、B一半乳糖苷酶(互丑cz)、8一葡糖苷酸酶(GUS)、萤火虫荧光素酶(LUc)等,但这些基因的检测方法并不理想,它们都需要底物和辅助因子,因而在活体中的应用受到限制。
最近,一种全新的非酶性报告基因——绿色荧光蛋白(GFP)引起了人们的关注,该蛋白能够自身催化形成发色结构并在蓝光激发下发出绿色荧光。
作为报告基因,GFP是目前唯一能在活细胞中表达的发光蛋白;作为荧光标记分子,GFP既具有敏感的标记检测率,又没有放射性的危害。
最近又发现G即还是一个良好的细胞间信号传递的动态标记分子,可以跟踪观测第二信使。
近来关于GFP方面的研究和综述越来越多,但多是针对某一方面的特点或应用,作者将cFP基础理论和应用研究进展作一简要综述。
lGFP基础理论研究进展1.1发展历史1962年蹦n舢u飓等…首先从多管水母属(枷ria、ricto.ria)中分离出了cFP;1992年Prasller等u3克隆了GFP基因的cDNA,并分析了GFP的一级结构;1994年ch址e等b3首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP,开创了GFP应用研究的先河,之后很快发现GFP能在多种异源细胞中表达,GFP在细胞学、分子生物学和医学、病毒学等领域中迅速掀起了一股热潮;199r7年10月18—22日在美国New—J嘲y专门召开了一次关于GFP的国际会议。
1.2GFP结构、生化特性、发光机制、光谱特性1.2.1结构由正常野生型cFP(wtG即)的cDNA序列推出的蛋白质一级结构,由238个氨基酸残基组成,sD卜PAGE凝胶电泳测定其分子量为27—30l【D。
晶体学证据H’表明,GFP中央是一个B罐(p一锄)结构。
GFP的生色团位于“一69的六肽内。
绿色荧光蛋白_GFP_研究进展
酶活性及产量成为可能。
迄今为止,国外对纳豆激酶基因的研究仅限于Nadamura 等人利用鸟枪法得到了NK 基因,并将NK 基因重组到pUC19质粒上,转化到E.coli H B101受体菌中,该基因工程菌发酵产物具有胞外蛋白酶活性,但没有检测其溶栓活性。
至于对纳豆激酶基因表达及表达产物的研究还未见报道。
但与纳豆激酶同源性很高的枯草杆菌蛋白酶E 和枯草杆菌蛋白酶amylosacchariticus 都已有基因克隆的报道。
Y oshim otoT 等人利用穿梭质粒载体pHY 300P LK 克隆amylosac 2chariticus 基因,转化到四种不同的枯草杆菌中(ISW1214,M1111,I A510,I A274),发现转化菌株(ISW1214/PTH1)的蛋白水解酶的产率比宿主菌和基因供给菌分别提高20倍和4倍(Y oshim oto T ,1988年)[5]。
Mark L 等人将枯草杆菌蛋白酶E 基因克隆到穿梭载体pBS42上,转化枯草杆菌,表达的丝氨酸蛋白酶活性是野生型的5倍(Mark L ,1984年)[6]。
W ong 等人通过质粒整合和噬菌体pBS1转导绘制了枯草杆菌蛋白酶E 基因图谱。
研究表明,克隆化的枯草杆菌蛋白酶基因只在静止生长期表达,并且受δ37启动子的控制(Maria Y,1984年)[7]。
H T akagi 等人[8]将枯草杆菌蛋白酶E 基因克隆到嗜热表达载体上,实现了在嗜热杆菌中的表达。
近年来,我国掀起对纳豆激酶的研究和开发热潮,纳豆激酶的药用价值日益突出,我国学者渴望利用基因工程菌生产纳豆激酶,致使对纳豆激酶基因的克隆、表达、纯化及表达产物的产量和活性方面的研究取得了很大进展。
已经从不同菌株(枯草杆菌,纳豆杆菌,解淀粉芽孢杆菌)中克隆了纳豆激酶成熟肽基因,包括前导肽和成熟肽的纳豆激酶原基因,以及包括启动子、前导肽、信号肽和成熟肽的纳豆激酶全基因。
分别重组到温控型和诱导型质粒载体上,实现了在大肠杆菌、枯草杆菌和酵母菌中的表达。
蛋白质荧光标记技术简介
蛋白质荧光标记技术简介蛋白质荧光标记技术简介引言:蛋白质是生物体内最重要的大分子类别之一,参与了几乎所有生物过程的调控和执行。
了解蛋白质的定位、表达和相互作用等特性对于生命科学研究具有重要意义。
为了研究蛋白质在细胞中的行为,科学家们发展了多种荧光标记技术,这些技术使得蛋白质能够通过观察荧光信号实现可视化和检测。
本文将介绍蛋白质荧光标记技术的原理、应用以及该领域的最新进展。
一、蛋白质荧光标记技术的原理1. 荧光标记物选择蛋白质荧光标记技术需要选择合适的荧光标记物,通常使用的有荧光染料、荧光蛋白以及量子点等。
这些标记物具有不同的特性,例如染料具有较好的亮度和灵敏度,荧光蛋白具有较长的半衰期和较高的分子量,在选择时需要根据具体实验需求进行评估。
2. 标记物与蛋白质的结合标记物与蛋白质的结合有多种方法,包括共价结合和非共价结合。
共价结合通常采用交联剂或者双硫键等方式将标记物与蛋白质进行连接,而非共价结合则是通过亲和性标记物与蛋白质的特定位点结合。
3. 荧光信号的检测和分析经过标记的蛋白质可以通过荧光显微镜等设备进行观察,获得荧光信号。
这些信号可以通过图像处理和分析软件进行定量和定位分析,从而获得蛋白质在细胞中的空间分布和动态过程等信息。
二、蛋白质荧光标记技术的应用1. 蛋白质定位通过将蛋白质标记为荧光标记,可以直观地观察其在细胞中的定位。
这对于研究蛋白质在细胞器和亚细胞结构中的分布具有重要意义,同时也有助于发现异常定位与相关疾病之间的联系。
2. 蛋白质表达蛋白质荧光标记技术可用于检测蛋白质的表达水平和翻译后修饰等特性。
通过观察荧光信号的强度和分布,可以对蛋白质在细胞中的表达进行直观的观察和比较。
3. 蛋白质相互作用研究荧光标记技术为研究蛋白质之间的相互作用提供了有力的工具。
通过将不同蛋白质分别标记为不同的荧光色素,可以观察它们在细胞中的相互作用过程,深入了解蛋白质相互作用的特点和动力学等。
三、蛋白质荧光标记技术的最新进展1. 单分子荧光标记技术单分子荧光标记技术可以实现对单个蛋白质分子的荧光标记和观察。
红色荧光蛋白激发和发射波长
红色荧光蛋白激发和发射波长荧光蛋白是一种在自然界中广泛存在的蛋白质,其特点是具有自发荧光的能力。
红色荧光蛋白(Red Fluorescent Protein,简称RFP)是荧光蛋白家族中的一员,其激发和发射波长与其它荧光蛋白有所区别。
荧光蛋白的概述荧光蛋白最初发现于20世纪50年代,自那时起,它们作为生物标记物在生物学研究中得到了广泛应用。
荧光蛋白可以发出可见光,在实验室中可以通过激光或紫外线照射来激发它们的荧光。
荧光蛋白家族荧光蛋白家族包括多种不同颜色的蛋白质,如绿色荧光蛋白(GFP)、黄色荧光蛋白(YFP)、蓝色荧光蛋白(BFP)等。
每种荧光蛋白都有特定的激发和发射波长。
红色荧光蛋白的特点红色荧光蛋白(RFP)是荧光蛋白家族中的一种,具有红色荧光的特点。
RFP通常具有较长的激发和发射波长,使得其在组织深度较大的样品中具有较好的穿透能力。
红色荧光蛋白的激发波长红色荧光蛋白的激发波长通常较长,一般在540-570纳米范围内。
这意味着它们能够吸收较长波长的激发光,并转化为荧光发射。
红色荧光蛋白的发射波长红色荧光蛋白的发射波长通常在590-630纳米范围内。
这使得它们的荧光发射在可见光谱的红色区域,使得我们可以用肉眼进行观察。
红色荧光蛋白的应用红色荧光蛋白在生物医学研究领域有着广泛的应用。
通过发射波长在红色区域的特性,可以用来标记和追踪细胞、蛋白质等生物分子的运动和定位。
在肿瘤研究中,科学家们利用红色荧光蛋白作为标记物,可以将其引入动物体内,观察和研究肿瘤细胞的生长和转移情况。
其红色荧光的特点使得可以用于活体成像,实时观察细胞的行为。
此外,红色荧光蛋白也在基因表达研究中被广泛使用。
通过将红色荧光蛋白基因与目标基因融合,在转染细胞或转基因动物体内表达,可以直观地观察和研究目标基因的表达情况。
红色荧光蛋白的进展和研究随着生物技术的发展,红色荧光蛋白被广泛研究和改良。
不断有新的红色荧光蛋白变种被发现,并用于特定的研究目的。
荧光蛋白的研究进展与应用
中图分 类 号 : ¥ 8 5 2 . 1
文献 标识 码 : A
文章 编 号 : 1 0 0 6 — 2 6 7 X( 2 0 1 3 ) 0 2 - 0 2 6 8 - 0 7 成, 第6 5、 6 6、 6 7位 氨基 酸 ( S e r — T y r — G l y ) 形 成 发 光 团, 经 共 价键 连 接而 形 成 对 羟 苯 甲基 咪 唑 烷 酮 , 可 被 光 激发 产 生 荧 光 J 。许 多 科 学 家 利 用 荧 光 蛋 白的发光 机 理 , 将 水母 中荧 光 蛋 白基 因提 取 出来 , 转入其他 生物 体 内, 使 得 生物 变幻 的 多姿 多彩 。 2 0 0 0年 , 荧光 兔 ( 图2 ) 在 法 国诞 生 , 随后 荧 光 猫
1 荧 光 蛋 白 的发 现 及 其 作 用 机 理
1 9 6 2 年, 下村修在一种生 活在北冰洋寒冰水
域 的 水 母 —— 维 多 利 亚 多 管 水 母 ( A e q u o r e a v i c —
2 . 1 显像 技 术
由于 荧 光 蛋 白有 多 种 颜 色 , 且 稳定 、 无毒 , 所
( 图3 ) 、 荧 光鼠( 图4 ) 。 。 相 继 问世 。2 0 0 6年 1 2 月2 4 日, 东 北 农业 大 学 的 刘 忠华 教授 主 持 的 转 基 因克 隆 猪课 题 获得 学 领 域 被 广 泛 利 用 , 成
为 了当今生物学研究者强有力 的帮手 。科学 家们 利 用 这一 先 进 的工 具 , 在 整 个 生 物 学 界 掀 起 了 生
物技 术 革命 , 比如利用 三磷酸 鸟苷 ( G T P ) 标 记 脑 组织 , 可 以监控 脑 神 经 细胞 的生 长等 , 这 无 疑 是 生
绿色荧光蛋白(GFP) 的特性及其在分子生物学研究中 的应用
绿色荧光蛋白(GFP) 的特性及 其在分子生物学研究中 的应用
2.3 GFP融合蛋白用于研究蛋白质定位、移动 及相互作用
异质蛋白可以和GFP的N-端或C-端连接组成融合蛋白。GFP融合蛋白既保留了 异质蛋白的固有特性,也保留了GFP的正常活性。因此,GFP融合蛋白,实际上可 作为一种“荧光标签”用来研究蛋白质在细胞中的定位、转移、相互作用等内 容。Clontech公司构建了6种GFP融合蛋白载体。KaimSR利用GFP融合蛋白载 体研究细菌致病性,即用GFP融合蛋白载体转化沙门氏杆菌 (Salmonellatyphimurium),再侵染人的HEP-2细胞,并用若丹明(rhodaminephalloidin)染色,在荧光显微镜下观察。若细菌只侵染到细胞表面,只在细胞表面 呈现绿色荧光(GFP表达信号);若细菌已侵入细胞内部,则培养细胞呈现黄色荧光, 这是GFP表达的绿色荧55薛启汉:绿色荧光蛋白(GFP)的特性及其在分子生物学 研究中的应用光与细胞若丹明染色的红色荧光的重叠效果。因此,利用GFP融合 蛋白为“荧光标签”,可以直接活体观察到细菌蛋白和报告蛋白在细胞中的确切 位置,以表明细菌在活体细胞中的侵染状况。同样原理,Youvan构建了菸草花叶 病毒和GFP的融合蛋白载体TWV-GFP。Banlcombe DC构建了马铃薯X病毒和 GFP的融合蛋白载体PVX-GFP[41]接种菸草(N.clevelandii)1~2天后,在紫外光 下可以直接观察到病毒侵染的确切部位。再用首次感染的菸草汁液接种另一种 菸草(N.benthamiana),观察到已放大的第二次系统感染的绿色荧光斑点。叶片 提取液蛋白电泳凝胶在紫外光下也能见到GFP荧光信号,从感染叶片中回收的病 毒经鉴定,确认为PVX-GFP。构建载体时,直接用GFP基因替代病毒外壳蛋白基 因,接种后观察到GFP绿色荧光只局限于接种的细胞部位,不扩散。证实了早先 的论断,即PVX外壳蛋白对于病毒在寄主细胞内的增殖,以及在细胞间的移动、 扩展是不可缺少的条件[42,43,44,45,46,47]。显然,GFP融合蛋白作为一种报告 标记,可以为病毒学研究,或以病毒载体为途径研究外源基因在转基因生物细胞 中的表达及蛋白质定位,提供理想的工具[48,49,50]。与传统的荧光抗体相 比,GFP不仅灵敏度高,不需要反应底物,还可以消除因抗体与非靶位点结合带来 的背景荧光的干扰。
荧光蛋白研究进展
荧光蛋白研究进展赵嫚学院:理学院班级:应化0803班学号:2008310203907摘要: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、《发光基因》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”。
本文就GFP的发现历程、生化特性、及其在分子生物学研究中的应用潜力进行简要阐述。
关键词:荧光蛋白质 GFP 诺贝尔化学奖研究前景1、荧光蛋白质简介荧光蛋白质为从发光生物中分离出的发光性蛋白质。
它不是虫荧光素、虫荧光酶那种酶蛋白质催化所引起的发光,而是通过低分子物质催化而发光的蛋白质。
水母的发光蛋白质(aequorin)是通过Ca2+而发光的。
海仙人掌类的Renilla也含有同样的发光蛋白质。
这种物质包含在细胞内颗粒中,这种颗粒称发光小体(lumisome),发光蛋白质所包含的发光物体是与海荧虫荧光素极为相近的物质,因而推测,发光蛋白质的发光与虫荧光素、虫荧光素酶反应有着密切的关系。
自1992 年绿色荧光蛋白基因从水母体内克隆以来,现在已经从很多的海洋生物物种中克隆到了新的荧光蛋白,它们能特异地“点亮”生物分子或细胞,并显示出生物分子的活动情况,从而能更有助于我们揭示这些分子或细胞的活动规律及本质。
已报道的荧光蛋白光谱分布于整个可见光区,它们被广泛应用于基因的表达调控、蛋白质空间定位与转运、蛋白折叠、信号传导、蛋白酶活性分析、生物分子相互作用等研究领域,荧光蛋白的发现与应用为现代生物学的研究提供了强有力的研究手段。
日籍科学家下村修(Osamu Shimomura)首次从水母(Aequorea victoria) 中分离出绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP),美籍教授查尔菲(Martin Chalfie)首次将GFP 的cDNA 转到新的物种中表达。
荧光蛋白--(整理)
荧光蛋白--(整理)荧光一、定义荧光(fluorescence )又作“萤光”,是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光(通常波长在可见光波段);而且一旦停止入射光,发光现象也随之立即消失。
具有这种性质的出射光就被称之为荧光。
二、原理光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。
第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的,所以会恢复基态,当电子由第一激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,所以产生荧光。
荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光。
大多数情况下,发光波长比吸收波长较长,能量更低。
但是,当吸收强度较大时,可能发生双光子吸收现象,导致辐射波长短于吸收波长的情况发射。
当辐射波长与吸收波长相等时,既是共振荧光。
荧光强度:荧光强度与该种物质的荧光量子产率、消光系数以及含量等因素有关。
荧光量子产率Q:量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领,是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。
荧光蛋白分子的亮度由其量子产率与消光系数的乘积决定,与成像检测灵敏度密切相关。
三、荧光蛋白1、绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)在光谱的绿光区(500nm-525nm)已经发现了多种荧光蛋白,而且来源广泛,包括不同种属的Aequorea 、桡足类动物、文昌鱼以及珊瑚。
然而多数有齐聚反应,即使最好的荧光蛋白与EGFP相比,也没有明显的优点。
或许目前活细胞成像最好的选择是GFP衍生的Emerald(祖母绿),它与EGFP的特性相似。
Emerald包含F64L和S65T突变,另外还有四个点突变从而改进了折叠、37℃时的突变率以及亮度。
虽然Emerald比EGFP更有效,但含有快速光漂白成分,可能在某些环境下其定量成像会受到影响。
荧光分析法在生物领域的应用于发展
荧光分析法在生物领域的应用于发展摘要:本文对荧光分析法在检测细胞活性,测定生物样品,推断生物成虫日龄,研究生物群落动态的应用与进展进行了综述与分析。
并就其包含的不同方法进行一一介绍,展望了荧光分析法技术在生物领域中的应用前景。
关键词:荧光分析法生物领域应用发展引言:利用某些物质被紫外光照射后所发生的能反映出该物质特性的荧光,可以进行定性或定量分析的方法。
当照射停止后,如化合物的发射在10-9秒钟内停止,则称荧光超过此限度即称为磷光。
特点:灵敏度更高10-10-10-12g/ml,应用不如UV广泛。
SO2分子受特定光照射后处于激发态的SO2分子返回基态时发出荧光, 其荧光强度与SO2呈线性关系, 从而可测出气体浓度。
当检测仪器系统确定后,荧光总光强I与SO2浓度的之间的关系可表示为:I=KC 在稳定的条件下,这些参数也随之确定,k可视为常数。
因此,式I=kC 表示的紫外荧光光强I与样气的浓度C成线性关系。
这是紫外荧光法进行定量检测的重要依据。
荧光色谱法相关内容1.荧光色谱法的近期发展状况(1)近10年来,由于微量分析的需要迅速增加,灵敏度高选择性强的荧光分析法日益受到重视。
有关文献数量猛增,内容也从一般仪器及分析方法介绍发展到高精度、高灵敏度、自动化、多用途的新仪器新技术研究。
荧光分析对象从以无机样品为主发展到以有机及生化样品为主,并从成分分析向化学结构、化学形式、微观分析、空间分布等状态分析发展,应用遍及各个领域。
荧光光谱图册也陆续出版,美国费城Sadtler研究实验室自1974年起出版标准荧光光谱图及各专用荧光光谱图(如药物)。
荧光分析法的应用范围与发射光谱法、火焰光度法、质谱法等相仿,成为一种重要的仪器分析方法。
(2)荧光分析法在纳米生物分析中的应用巨大。
纳米荧光探针、纳米生物传感器等纳米生物分析材料器件的特性及其在生物分析中的应用。
对发光量子点、复合型荧光纳米粒子和具有光学活性的金属纳米粒子作为生物分子的标记探针取得了成果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
荧光蛋白的研究进展与应用高权新;王进波;尹飞;马向明;施兆鸿【摘要】Green fluorescent protein (GFP) is discovered in 1962. GFP has been used widely as a marker in life sciences because of its steady fluorescence, no-specificity for species and easy expression in cells. This paper presents a detailed account of its discovery, mechanism of action and application progress. Finally, researches and applications of GFP in animal nutrition are reviewed.%绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)于1962年被发现,由于它可以发出稳定的荧光,不具有物种专一性,且易于在细胞内表达,已作为标记物广泛地应用于生命科学领域.本文对荧光蛋白的发现、作用机理及其应用进展进行了综述.最后,本文阐述了GFP在动物营养相关领域的研究和应用.【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2013(025)002【总页数】7页(P268-274)【关键词】绿色荧光蛋白;作用机理;研究应用【作者】高权新;王进波;尹飞;马向明;施兆鸿【作者单位】中国水产科学院东海水产研究所,农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室,上海200090【正文语种】中文【中图分类】S852.1荧光蛋白已在生命科学领域被广泛利用,成为了当今生物学研究者强有力的帮手。
科学家们利用这一先进的工具,在整个生物学界掀起了生物技术革命,比如利用三磷酸鸟苷(GTP)标记脑组织,可以监控脑神经细胞的生长等,这无疑是生物学史上的奇迹。
本文阐述了荧光蛋白的发现、发展及利用,展示了荧光蛋白空前的显像技术及其他一系列强大的功能,概括了在动物营养相关领域的研究进展,以期为我国的生物学以及动物营养学研究者提供新的思路和方法。
1 荧光蛋白的发现及其作用机理1962年,下村修在一种生活在北冰洋寒冰水域的水母——维多利亚多管水母(Aequorea victoria,图1)体内发现了绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP),并纯化了GFP。
马丁·沙尔菲发现了GFP的价值,并第1次运用GFP这个神奇工具投入试验研究。
1994年钱永健改造了GFP,使得GFP的荧光变强、变色。
这3位科学家由此获得了2008年诺贝尔化学奖[1-2]。
从此,荧光蛋白带来了生物技术的新革命。
从水母体内发现的GFP是由238个氨基酸构成,第65、66、67位氨基酸(Ser-Tyr-Gly)形成发光团,经共价键连接而形成对羟苯甲基咪唑烷酮,可被光激发产生荧光[3-4]。
许多科学家利用荧光蛋白的发光机理,将水母中荧光蛋白基因提取出来,转入其他生物体内,使得生物变幻的多姿多彩。
2000年,荧光兔(图2)在法国诞生[5],随后荧光猫(图 3)[6]、荧光鼠(图 4)[7]相继问世。
2006 年12月24日,东北农业大学的刘忠华教授主持的转基因克隆猪课题获得成功(图5)[8]。
2 GFP在生物领域的最新应用进展2.1 显像技术由于荧光蛋白有多种颜色,且稳定、无毒,所以荧光蛋白可使得动物体内复杂的系统结构可视化。
Livet等[9]用多种不同颜色的荧光蛋白对神经系统进行了基因标记,使得我们能够观察到大脑的集成线路图,可以直观地看到神经细胞以及细胞间的相互作用。
图6中五彩缤纷的色彩形象地展现了复杂的神经网络。
另外,荧光蛋白还可用于生物发育领域,能够形象的观察生物体的器官组织结构的变化,随着发育学研究的深入,荧光蛋白必将成为强有力的工具[10]。
Wan等[11]发现用GFP标记斑马鱼的胰脏,可以清楚地观察到胰脏外分泌部位的发育(图7)。
图1 维多利亚多管水母Fig.1 Aequorea victoria图2 绿色荧光兔Fig.2 GFP bunny[5]图3 放射红色荧光猫Fig.3 RFP cats[6]a:可见光下图像,b:荧光图像。
a:photo under visible light,b:photo under fluorescence.2.2 示踪技术一般的荧光染料标记的微生物,由于其生长快、分裂多,染料可在短时间内被稀释,所以不能实时准确地观察微生物侵入活体动物以及细胞的过程。
近年发现,荧光蛋白可用于示踪流行性病毒对活体细胞的感染,流行性病毒可被实时监控,借助于这一新技术,我们可以更深入地研究其感染方式[12]。
Zhao 等[13]发现用GFP 标记细菌,可以详细地对细菌的入侵进行时空检测,以确定细菌特异性的感染部位以及传染源的空间位移。
GFP克服了一般荧光染料所带有的缺陷,GFP必将会进一步地取代一般的荧光染料,有效地帮助学术研究者观察分析细菌、病毒的感染方式。
图4 绿色荧光鼠Fig.4 GFP rats[7]a:可见光下图像,b:荧光图像。
a:photo under visible light,b:photo under fluorescence.图5 绿色荧光猪Fig.5 GFP pigs[8]2.3 报告基因由于荧光蛋白发光团的形成不具物种专一性,可发出荧光稳定,且不需依赖任何辅因子或其他基质而发光,所以转入宿主细胞后的荧光蛋白基因很稳定,对多数宿主的生理无影响,是理想的报告基因。
荧光蛋白作为报告基因,可显示生物体1个或多个基因的表达的状况[14],并可对活体细胞内的蛋白质运动和细胞元件间的互作进行实时荧光显像,且直观、准确。
Gregor等[15]构建了bicoid(一种成形素)与GFP的融合蛋白,通过直接光漂白和间接对bicoid扩散常数的估测,使研究者能直接地观察到bicoid输送的实时影像,帮助研究者更好地了解bicoid 成形素梯度的稳定性和核动态。
图6 脑神经网络结构Fig.6 Neuronal network architecture[9]图7 用GFP标记的斑马鱼胰脏的外分泌部位Fig.7 Exocrine pancreas-specific expression of GFP in zebrafish[11]a:肛门,e:眼睛,es:食管,gb:胆囊,h:心脏,i:肠道,pi:主要胰岛,l:肝脏,n:脊索,sb:鱼鳔,si:次要胰岛;1,2,3:肠道的前端至后端;L:左侧,R:右侧。
a:anus,e:eye,es:esophagus,gb:gall bladder,h:heart,i:intestine,pi:principal islet,l:liver,n:notochord,sb:swim bladder,si:secondary islet;1,2,3:anterior to posterior intestine;L:left,R:right.2.4 生物光学感受器荧光蛋白由于其独特的光信号转导机制,适于用作活细胞内的光学感受器。
现在许多研究者将具有信号转导功能的分子识别位点结合到荧光蛋白分子上来设计成生物感受器。
经研究发现,利用GFP感受器可以检测多种分子(如核酸、激素)的表达状况,甚至可以检测活体细胞中蛋白质的构象变化,其潜在应用前景极为广阔[16-17]。
Taniguchi等[18]构建了一种黄色荧光蛋白融合库(YFP fusion library)作为单分子感受器,可以有效用于分析大肠杆菌单细胞中蛋白质和mRNA表达水平的关系。
2.5 筛选技术利用GFP可显色的特点,我们还可对需要的物质进行筛选和纯化。
比如增强型GFP(enhanced green fluorescent protein,eGFP)融合蛋白可被荧光激活细胞分选术(FACS)有效地筛选,生产出稳定的人类糖皮质激素受体配体结合域(human glucocorticoid receptor ligand-bindingdomain,hGRLBD)[19]。
不仅如此,GFP还可用于检验玉米胚乳和胚芽提取物的筛选和纯化重组蛋白的效力[20]。
GFP筛选技术已在生命科学的多个领域得到了广泛应用和认可。
2.6 抗体生产由于新型病毒的鉴别特征有限,使得传统的抗体生产方法不能被有效运用,生产抗体便遇到了极大的困难,而GFP的发现及其在分子生物学中的应用解决了这一难题。
Steela等[21]将新型的病毒——葫芦黄发育迟缓症病毒(cucurbit yellow stuntingdisorder virus,CYSDV)外壳蛋白植入GFP基因,并转入农杆菌,再将农杆菌接入本生烟用于生产该病毒,然后再用GFP纯化的重组蛋白-CYSDV便可制备多克隆免疫抗体[21]。
快速灵活的GFP抗体生产技术在应对新型流行性病毒、及时控制疫情等方面必定会发挥巨大的作用。
3 GFP在动物营养相关领域的研究和应用3.1 益生菌在动物胃肠道中的动态检测GFP在生物学方面的技术开发和应用推广,必然推动动物营养学研究的发展。
现在GFP已经应用于饲用益生菌的动态监测,并且表现出了良好的研究和应用前景。
邝哲师等[22]构建了表达GFP基因的重组的芽孢杆菌,将含0.1%重组的芽孢杆菌的全价配合饲料投喂仔猪和小鸡后,发现36 h后小鸡盲肠内的该菌的数量达到了(155±33)×105个/g,48 h后仔猪盲肠内该菌的数量达到了(135±35)×105个/g,说明该菌可以在肠道内迅速复活并繁殖成为益生菌。
Yu等[23]运用GFP 示踪技术,深入研究了德氏乳杆菌在鸡胃肠道中的黏附和定植情况,其试验结果显示,将乳杆菌饲喂鸡6 h后,可以在鸡的胃、空肠、回肠、盲肠中观测到该菌,42 h后,该菌在各肠段的数量达到最大值(105.5)。
利用GFP示踪技术,可以直观地观察到GFP重组菌在肠道黏膜中的定植、在局部区域的繁殖以及扩散到整个肠道的过程,使整个动态过程可视化,这对研究益生菌的益生机制提供了有力的技术[24]。
这些研究成果为深入地探索微生态制剂的作用机制提供了依据,同时进一步证实了GFP作为新的基因报告在微生物动态检测方面有着广泛的应用前景。
3.2 营养物质在胃肠道内的动态观察边慧慧等[25]首次采用带有GFP质粒的大肠杆菌作为蛋白质指示剂,简单、直观、形象地指示了鱼类摄食饲料后不同时间食糜蛋白质在消化道内的分布状况。
同时,利用GFP还可以通过测定黏膜上皮细胞、组织的荧光强度初步估计蛋白质的消化吸收情况。