如何让珊瑚颜色更多彩，第三部分——新资讯：荧光红：红色荧光蛋白类【转帖】

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一只珊瑚蟹正在紧张的守卫它的领土Pocillopora damicorni。注意，生长在活石上，具有红色荧光的藻类，珊瑚的青色和藻类的红色荧光合并在一起，形成橙色荧光。

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本文所关注的与通常有关珊瑚颜色问题的研究有所不同，这是2008年最新的研究成果。这个成果是Alieva et al., 2008, D'Angelo et al., 2008, Feldman et al., 2008, Gruber et al., 2008, Vogt et al., 2008以及Oswald et al., 2007, Schlacher et al., 2007研究成果的总和，揭开了珊瑚颜色神秘面纱的一角，洞悉珊瑚色素的知识，以及告诉海友们在什么情况下可以控制和激发这些色素。

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本文的目的是通过可视化的手段使大家识别特殊色素的光谱跨度，并使用分类方法根据光谱分类色素，从而便于创造光线条件以保持和激发更加绚丽的珊瑚色彩。

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应该知道，保持和激发珊瑚颜色包括很多因素。光线自然是其中最重要的因素，但其它环境因素包括水流，ph值，碱度，营养盐含量等等都是不可忽视的。然而，当周围环境因素都达到要求时，光线却能够起到破坏或激发色素的不同效果。

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在一定的条件下，光线能使色素发生呼啦圈扭曲效应（hula twist），使其产生或消退颜色，我们称之为着色(photoconversion)或退色(photobleaching)。当光线强度或光谱波段下降到某个水平以下，色素细胞开始放松，达到一般状态。

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有时，光线会完全破坏色素细胞，导致珊瑚不可逆转的变色。


本月，我们检视色素分支及光线的强度和光谱范围对青（蓝绿，cyan）色素的影响。在开始正文之前，先向大家介绍一些术语。

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术语表


以下术语将会在文章中遇到：


吸光率（Absorbance）：


物体或溶液表层保留而不反射或传输光的能力。


吸收（Absorption）:


某些光辐射被保留而不发生反射和传输的过程。

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明亮度（Brightness）:


发射荧光的强度。消光系数*时间量子产能=明亮度

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分化枝（Clade）:


文章中所提到的一些色素是从同一种色素分化而来，有许多相似的特性。珊瑚体内的色素包括分化枝A，B，C，D。分化枝与活着的生物体有关如：(clades of Symbiodinium - zooxanthellae - are a good example.)

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载色体（Chromophore）:


色素细胞中发色的部分。有时载色体也指包含许多色素细胞的核状物。

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色素蛋白质（Chromoprotein pigment）:


一种无荧光色素。这种色素有颜色是因为它能反射光线。例如最大吸收波段为580nm（纳米）的色素蛋白会呈现紫色，因为它优先反射蓝色和红色光波。

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Chromo-Red Pigment:


一种具有色素蛋白和Ds-Red荧光色素蛋白双重特性的色素。能产生609纳米的超强红色荧光。


青色荧光蛋白，Cyan Fluorescent Protein (CFP):


能发出477-500纳米范围内的荧光。青色和绿色有相似的载色体结构。青色素荧光效果比绿色素，红色或无荧光色素的颜色弱。

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荧光（Emission）:


在激发光线照射下，荧光色素释放的光线。


消光系数（Extinction Coefficient）:


在特定条件下，蛋白质吸收光能。

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激发光（Excitation）:


被荧光色素吸收的光线。激发后会释放出波长较长或能量较低的荧光。


Ds-Red type pigment:


一种荧光波段集中在574-620纳米之间的红色荧光色素。Originally found in the false coral Discosoma.

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荧光性（Fluorescence）:


物质能够吸收一种波长范围或一种颜色的光线，然后发出另一种波长范围或颜色光线的特性。吸收过程也被叫做激发，激发光源消失后，荧光会在极短的时间内消失。


绿色荧光蛋白，Green Fluorescent Protein (GFP):


能发射波长在500-525纳米范围内的荧光蛋白。

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呼啦圈扭曲效应（Hula Twist）:


色素细胞分子之间的化学键并未断裂，但颜色发生了明显变化。因此，色素的颜色可以来回转变，使人联想起呼啦圈舞动的颜色变化。


Kaede-type pigment:


一种红色荧光色素，能发出574-580纳米的荧光，二次激发情况下能够发出630纳米的荧光。最初是在硬骨珊瑚Trachyphyllia geoffroyi上发现了这种色素，但在Faviina的亚目中该色素更为常见。

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Kindling Protein:


一种能从无荧光效果的色素蛋白转化为具有荧光效果的色素蛋白质。有时被称为“Kindling Fluorescent Protein”或“KFP”


量子产额（Quantum Yield）:


激发光被吸收转换成荧光的产能。如果100个光子被吸收，50个光子作为荧光释放，量子产额就是0.50。

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退色（Photobleaching）:


有些色素，如Dronpa，在暴露在强光下会失去荧光（开始会变成绿色，最后在蓝绿色光下失去荧光）。退色会明显影响生物表明荧光性。多种色素都存在消退荧光的现象，最后导致表面颜色明显变化，甚至白化。


变色（Photoconversion）:


在光线的作用下，有色蛋白内部结构重新组合。根据蛋白的不同，变色也分为荧光增强和荧光减弱（增色或退色）。变色过程中，蛋白分子内部化学键变化，(as with Kaede and Eos fluorescent pigments)可形成永久变色或随光线变化而变色的呼啦圈扭曲效果的临时变色，就是大家常说的变色反应)。

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红色荧光蛋白，Red Fluorescent Protein (RFP):


能够发出570纳米或波长更长荧光的荧光蛋白。包括Ds-Red, Kaede以及Chromo-Red pigments.


斯托克司频移（Stokes Shift）:


激发光最长波长与荧光最长波长之间的差值。例如激发光最长波长508纳米，而发出荧光最长波长538纳米，斯托克司频移为27纳米。

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激发临界值（Threshold 或 Coloration Threshold）:


荧光物质被激发出明显可见的荧光时的临界值，或无荧光物质吸收光线的临界值。临界值一般与荧光产生有关，有时也用于判断荧光效果是否消失。（在判断退色和变色中使用）


黄色荧光蛋白（Yellow Fluorescent Protein）:


一种不常见的荧光蛋白，能发出525-570纳米的荧光。(Alieva et al., 2008).

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色素分类：


目前至少发现了9种珊瑚色素。某种红色或绿色可能在结构上与其它红色或绿色分支不同，包括：



青色荧光蛋白，Cyan Fluorescent Proteins (CFP) – 能发出蓝绿色荧光，波长范围小于500纳米。载色体结构与绿色荧光蛋白非常接近。

绿色荧光蛋白，Green Fluorescent Proteins (GFP) – 这个种类的荧光蛋白是最多的，而且其载色体结构与青色荧光蛋白载色体结构十分相似。