生物体内的"电灯泡"

  自然界里存在着很多“亮着灯”的生物,如萤火虫等发光生物。那么,这些生物是如何发光的?生物体内的电灯泡是怎么被发现的?它们又有什么妙用呢?我们现在就来一起探索一下!

  发现“电灯泡”

  在美国华盛顿星期五港湾海域盛产发光水母。这种水母的外表艳丽,在伞状结构的边缘,还发出淡淡的荧光。每一天,随着潮涨潮落,小小的水母都会随着海浪来来去去。

  这位慈祥的日本老人叫做下村修,他因为发现绿色荧光蛋白而成为2008年度诺贝尔化学奖的得奖人之一。下村修在20世纪60年代来到美国,在星期五港湾旁的一个实验室工作,他对发光水母产生了极大兴趣。

  下村修每天都捉几只水母带回实验室,然后将边缘发光的部分剪下来,收集起来,研究其中的发光现象。

  经过长时间的摸索,下村修发现:这种水母的体内有一种叫水母素的物质,在与钙离子结合时会发出蓝光。

  进一步研究后,下村修最终找到了生物体内的“电灯泡”。

  “电灯泡”是什么?

  原来,生物体内的“电灯泡”是一种在紫外光或者蓝光的照射下会发出绿色荧光的蛋白质,叫绿色荧光蛋白。当它受到照射时,会吸收紫外光或者蓝光的部分能量,然后发射出绿色的荧光。

  绿色荧光蛋白很像水桶,负责发光的基团位于桶中央,看起来就像是一个颜料桶,桶里装有绿色荧光颜料。也就是这种小小的蛋白质可以让水母发出绿色的荧光。别看绿色荧光蛋白其貌不扬,但在科学上意义却非同寻常。

  发光的妙用

  有了这种发光蛋白,科学家只需将它导入细菌和细胞中,就能使它们发光。

  这个小动物叫做线虫,很多科学家用它来进行研究。一位叫做马丁・查尔菲的科学家将绿色荧光蛋白的基因导入线虫体内。于是,在紫外光的照耀下,线虫开始发出绿色荧光。为什么要“点亮”它呢?

  原来,这是为了让科学家更好地研究它,可以对活的线虫进行实时观察。就这样,绿色荧光蛋白作为一种通用的基因标志,被广泛应用于各种有机体中。

  查尔菲因为发现和研究绿色荧光蛋白也获得了2008年的诺贝尔化学奖。

  在一片暗淡的视野中,有了绿色荧光的标记,我们就可以清晰地挑出我们希望观察的对象。这是植入绿色荧光蛋白基因的果蝇。

  发出五彩的光

  为了更加清楚地区分不同的观察对象,科学家又进一步进行了改造,先后变出了蓝色、青色、黄色、橙色等不同系列的荧光蛋白。在这一研究中,华裔科学家钱永健做出了巨大贡献,他通过改变其氨基酸排序来改造绿色荧光蛋白,造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白,并让它们发光更久、更强烈。

  在显微镜下,原来漆黑一片的生命内容变得五彩缤纷起来。钱永健也获得2008年度诺贝尔化学奖。

  在首次发现绿色荧光基因之后,一系列其他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。这张图片展现了大脑内的连接,图片中美丽的“彩虹”就是神经网络。

  科学家将不同颜色荧光蛋白的基因植入鱼的DNA中。最初是希望用来监测水质,后来,荧光鱼成为一种新的宠物。

  用紫外线一照就发出鲜艳的绿光,它可以帮助研究人员观察先前肉眼无法看到的细胞体系工作过程。例如脑神经细胞的发展或者癌细胞是如何扩散的,研究人员将绿色荧光蛋白基因植入,让其随着这些需要跟踪的细胞复制,便可观察不断长大的癌症肿瘤或有害细菌的生长。

  荷兰飞利浦公司设计了一种“生物灯”,它能为住宅房间提供温馨廉价的照明。这种“生物灯”由一系列玻璃容器组成,玻璃容器里包含了生物荧光细菌,它们在接触沼气时会发出绿色荧光。

  自然界里存在着很多“亮着灯”的生物,如萤火虫等发光生物。那么,这些生物是如何发光的?生物体内的电灯泡是怎么被发现的?它们又有什么妙用呢?我们现在就来一起探索一下!

  发现“电灯泡”

  在美国华盛顿星期五港湾海域盛产发光水母。这种水母的外表艳丽,在伞状结构的边缘,还发出淡淡的荧光。每一天,随着潮涨潮落,小小的水母都会随着海浪来来去去。

  这位慈祥的日本老人叫做下村修,他因为发现绿色荧光蛋白而成为2008年度诺贝尔化学奖的得奖人之一。下村修在20世纪60年代来到美国,在星期五港湾旁的一个实验室工作,他对发光水母产生了极大兴趣。

  下村修每天都捉几只水母带回实验室,然后将边缘发光的部分剪下来,收集起来,研究其中的发光现象。

  经过长时间的摸索,下村修发现:这种水母的体内有一种叫水母素的物质,在与钙离子结合时会发出蓝光。

  进一步研究后,下村修最终找到了生物体内的“电灯泡”。

  “电灯泡”是什么?

  原来,生物体内的“电灯泡”是一种在紫外光或者蓝光的照射下会发出绿色荧光的蛋白质,叫绿色荧光蛋白。当它受到照射时,会吸收紫外光或者蓝光的部分能量,然后发射出绿色的荧光。

  绿色荧光蛋白很像水桶,负责发光的基团位于桶中央,看起来就像是一个颜料桶,桶里装有绿色荧光颜料。也就是这种小小的蛋白质可以让水母发出绿色的荧光。别看绿色荧光蛋白其貌不扬,但在科学上意义却非同寻常。

  发光的妙用

  有了这种发光蛋白,科学家只需将它导入细菌和细胞中,就能使它们发光。

  这个小动物叫做线虫,很多科学家用它来进行研究。一位叫做马丁・查尔菲的科学家将绿色荧光蛋白的基因导入线虫体内。于是,在紫外光的照耀下,线虫开始发出绿色荧光。为什么要“点亮”它呢?

  原来,这是为了让科学家更好地研究它,可以对活的线虫进行实时观察。就这样,绿色荧光蛋白作为一种通用的基因标志,被广泛应用于各种有机体中。

  查尔菲因为发现和研究绿色荧光蛋白也获得了2008年的诺贝尔化学奖。

  在一片暗淡的视野中,有了绿色荧光的标记,我们就可以清晰地挑出我们希望观察的对象。这是植入绿色荧光蛋白基因的果蝇。

  发出五彩的光

  为了更加清楚地区分不同的观察对象,科学家又进一步进行了改造,先后变出了蓝色、青色、黄色、橙色等不同系列的荧光蛋白。在这一研究中,华裔科学家钱永健做出了巨大贡献,他通过改变其氨基酸排序来改造绿色荧光蛋白,造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白,并让它们发光更久、更强烈。

  在显微镜下,原来漆黑一片的生命内容变得五彩缤纷起来。钱永健也获得2008年度诺贝尔化学奖。

  在首次发现绿色荧光基因之后,一系列其他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。这张图片展现了大脑内的连接,图片中美丽的“彩虹”就是神经网络。

  科学家将不同颜色荧光蛋白的基因植入鱼的DNA中。最初是希望用来监测水质,后来,荧光鱼成为一种新的宠物。

  用紫外线一照就发出鲜艳的绿光,它可以帮助研究人员观察先前肉眼无法看到的细胞体系工作过程。例如脑神经细胞的发展或者癌细胞是如何扩散的,研究人员将绿色荧光蛋白基因植入,让其随着这些需要跟踪的细胞复制,便可观察不断长大的癌症肿瘤或有害细菌的生长。

  荷兰飞利浦公司设计了一种“生物灯”,它能为住宅房间提供温馨廉价的照明。这种“生物灯”由一系列玻璃容器组成,玻璃容器里包含了生物荧光细菌,它们在接触沼气时会发出绿色荧光。


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