GFP — białko zielonej fluorescencji
Rozszerzenie tematu białek i fluorescencji. GFP pochłania światło o krótszej długości fali i emituje zielone, o dłuższej fali (przesunięcie Stokesa). Wszczepione do genu działa jak świecący znacznik, pokazujący naukowcom, gdzie i kiedy powstaje dane białko w żywej komórce (Nobel chemia 2008).
Dam Ci docelowe przesunięcie Stokesa Δλ — dobierz λ_wzb, by je uzyskać. Emisja jest stała: λ_em = 509 nm.
Co się właśnie stało?
Dostroiłeś długość fali wzbudzenia do optimum absorpcji GFP (~475 nm) — cząsteczka pochłonęła foton i natychmiast wyemitowała foton zielony o dłuższej fali (509 nm). Im dalej suwak od optimum absorpcji, tym słabsza emisja.
Przesunięcie Stokesa:
Emitowane światło ma zawsze dłuższą długość fali (czyli mniejszą energię) niż światło pochłonięte — część energii fotonu wzbudzającego rozprasza się jako ciepło i drgania cząsteczki, zanim reszta zostanie wyemitowana jako światło.
Co to znaczy w praktyce?
Naukowcy wszczepiają gen GFP tuż obok genu interesującego ich białka. Komórka, syntetyzując to białko, syntetyzuje razem z nim GFP — dzięki temu pod mikroskopem fluorescencyjnym widać dokładnie, gdzie w komórce białko się pojawia, jak się przemieszcza i kiedy gen jest aktywny.
Dlaczego to było odkrycie warte Nobla?
GFP (wyizolowane z meduzy Aequorea victoria) dało biologom pierwszy uniwersalny, nieinwazyjny „świecący znacznik" — wcześniej śledzenie pojedynczych białek żywej komórki było praktycznie niemożliwe. Nobel z chemii 2008 (Shimomura, Chalfie, Tsien) doceniał właśnie to narzędzie, nie samo odkrycie meduzy.
Po co Ci to na maturze:
Przesunięcie Stokesa (λ_em zawsze większe niż λ_wzb) to klucz do zadań o fluorescencji i widmach — energia emitowana jest zawsze mniejsza niż pochłonięta, bo .
Zapamiętaj:GFP pochłania krótsze fale (niebieskie/UV), a emituje dłuższe (zielone) — λ_em > λ_wzb. To narzędzie-znacznik, nie barwnik trujący.
Teoria i wzory
Fluorescencja
GFP (białko zielonej fluorescencji) pochłania światło o krótszej fali (np. niebieskie/UV) i emituje światło o dłuższej fali (zielone). Energia fotonu wiąże się z długością fali:
Przesunięcie Stokesa
Emitowany foton ma zawsze mniejszą energię niż pochłonięty (część energii rozprasza się jako ciepło), więc: Ta różnica długości fal to przesunięcie Stokesa — dzięki niemu łatwo oddzielić światło emitowane od wzbudzającego.
Znacznik biologiczny
Gen GFP wszczepiony obok badanego genu działa jak świecący znacznik — pokazuje, gdzie i kiedy w żywej komórce powstaje dane białko. Wyizolowano je z meduzy Aequorea victoria (Nobel z chemii 2008).
Oznaczenia: — energia fotonu, — stała Plancka, — prędkość światła, — długość fali, — częstotliwość.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Do czego służy GFP w badaniach?
Jako świecący znacznik — pozwala obserwować, gdzie i kiedy w komórce powstaje wybrane białko.
›Co to przesunięcie Stokesa?
Zjawisko, w którym emitowane światło ma zawsze większą długość fali (mniejszą energię) niż światło pochłonięte.
›Skąd pochodzi GFP?
Wyizolowano je z meduzy Aequorea victoria, świecącej naturalnie na zielono.