生物发光bioluminescence

生物体内特殊的高分子化合物，吸收能量产生电子激发态，从而发出可见光的生化过程。通常由酶控制，ATP供能，在常温下进行，产生的光属冷光。如弹尾目、同翅目、双翅目和鞘翅目昆虫都有生物发光现象。萤火虫特殊的发光器，产生特定波长的光和闪光频率，是引诱同种昆虫聚集交配的重要信号。

生物发光shengwu faguang

见“发光”。

生物发光bioluminescence

系生物由体内代谢过程而产生的光辐射现象。在植物界中细菌与高等真菌可有发光现象；在动物类中则种类较多。生物发光在动物类中利于其聚集、繁殖。

生物发光

有机体内的荧光素在荧光素酶的催化下，发生氧化作用的同时产生能量及可见光的化学反应。

生物发光bioluminescence

是生物由于体内的代谢过程而产生的光辐射现象。Harry统计过，在动物界25门中有13门28纲的动物具有发光本领；在植物界中只有细菌与高等真菌具有发光本领。生物发光的种类虽多，但均为生物体内新陈代谢过程中某些化学反应所引起。

生物发光

生物发光是生物体内代谢过程产生的一种光辐射现象。萤火虫的发光以及海洋水面上发光细菌的“磷光”是最典型的例子。Harrey(1952)统计过，在动物界25个门中有13门28纲中都有发光的动物，从原生动物到脊椎动物都有，如鞭毛虫、海绵、水螅、海生蠕虫、海蜘蛛与鱼等。植物界只有细菌与高等真菌中有发光的生物，生物发光反应 生物发光反应有多种形式，象萤火虫发光是一种酶促反应，是虫荧光素与虫荧光素酶的相互作用而产生的。也有的不是酶促反应，如1972年Johnson发现有一种多管水母，它含有一种光蛋白，若在光蛋白的水溶液中加入少许钙或锶离子就可以发光。这是一种化学发光的特性。所谓化学发光是指在化学反应过程中释放足够的自由能，使反应产物之一激发成电子激发态，从而产生的发光现象。生物发光中有的只有酶促反应的特点； 有的只有化学发光的特点； 有的则兼而有之。生物发光可用下列四个反应加以概括，但不是每一种生物发光都包括这些反应：
(1)活化反应： 例如底物虫荧光素(LH₂)与虫荧光素酶(E)结合后，虫荧光素的活化：
　E-LH₂+A→E-LH₂B+C (1)A是辅助因子，如在萤火虫的发光中A就是ATP。
(2) 加氧反应：E-LH₂A+O₂→E-LAHOOH (2)
(3) 激发过程：这是化学发光的关键反应：
E-LAHOOH+M→E-LAO*+H₂O+M (3)M是另一种辅助因子，例如光蛋白生物发光中的Ca⁺⁺。H2O是一种反应产物，在萤火虫发光中水被CO2代替。M也可以是其他的底物，反应过程中则被氧化成MO2，而发光则是E-LAO^*回到基态的辐射过程。
(4) 酶促反应： E-LAO→E+LO+A (4)
生物发光的类型 生物发光种类很多。第一种类型的代表是萤火虫的生物发光。虫荧光素在荧光素酶的作用下与ATP和O₂一起反应生成CO₂及其他产物，这种产物的荧光光谱与生物发光光谱相似； 第二种类型是节肢动物的发光，包括节肢动物、甲壳类以及某些鱼类的发光。这种类型的发光，在活体内与离体时的反应是一样的，都包括上述的后三个发光步骤，即加氧、激发与转换，其发光波长是460nm的蓝色光；第三种类型是腔肠动物门的生物发光，这一类都具有上述的四个发光步骤。其化学发光的最大值λ=480nm，生物发光的最大值λ=490nm。在刺丝胞亚门中有珊瑚虫纲与水螅纲。前者如珊瑚与海三叶堇，发光需要氧，后者如多管水母缽缺水母等，发光不依赖氧。第四种类型是细菌发光。发光细菌多来自海洋中，体外研究比活体多。细菌中的虫荧光素酶已被提取并纯化。光反应需要还原的黄素单核苷酸(FMNH₂)、O₂与醛等。反应中不生成CO₂，醛直接氧化成相应的酸，其他产物有黄素单核苷酸(FMN)与H₂O₂等。活体的发光最大波长λ=470-505nm，决定于细菌的种类；离体的发光最大波长λ=490nm。第五种发光类型是一种过氧化氢体系，如海笋属、蚯蚓属、柱头虫属、沙蚕属以及棘皮动物等发光都属此类。这类发光过程中有超氧阴离子O^-₂生成，它可由虫荧光素酶与氧或过氧化物单独或两者共同作用后生成。所有的嗜氧细胞中都发现有超氧化物歧化酶存在，其作用就是迅速催化歧化作用以移去O^-₂，阻止2O^-₂+2H⁺——H₂O₂+O₂的反应，以免由此而产生其他作用。这类生物发光包括二个过程：即虫荧光素酶活化后产生活性氧O^-₂，然后再激发。这类虫荧光素酶是一类铜糖蛋白，其中的Cu⁺⁺承担单电子氧化以产生O₂^-。第六种生物发光类型是一种特殊的低水平的生物发光，即通常所讲的超微弱发光或微弱发光。这类发光现象往往与迅速生长和呼吸的细胞相连系，如洋葱的根尖细胞、分裂的酵母细胞、白细胞、肝脏的粒线体和微粒体等。此外还有骨胳肌与心脏肌等。微弱发光是很有效的化学发光反应，过程中包括氧与自由基等中间产物。这种发光往往与类脂的氧化以及其他未饱和的碳氢化物的氧化有关，它们的发光效率很低，但加入分子氧与H₂O₂后可强化。
研究生物发光的意义 生物发光的研究已有几个世纪了，其理论和实践意义首先在于生物发光的起源本身是和进化过程联系的。有一种看法认为生物发光的起源是由于氧对厌氧生物的毒害，所以产生了生物发光，因为生物发光反应都是在较低水平的氧浓度中发生的。以后在进化过程中则逐渐发展较高效率的生物发光如细菌与腔肠动物的发光，再进一步就是高度发荧光的产物分子，直接处于激发单线态，例如萤火虫、海萤的生物发光。其次，生物发光本身往往有其生理功能的意义。例如萤火虫的闪光就是一种性信号，雄性发光后两秒钟雌虫就有反映有些鱼类的发光也是交配或引诱的信号。另一种发光的功能就是逃避被捕食，如双鞭毛虫、虾、萤乌贼以及海萤等都有逃避的发光。第三，生物发光的研究，特别是对于海生生物“磷光”的研究一直是军事战略上重要的课题，在海洋中只要出现海洋生物发光的大爆发，不但表明可能在水面上有船只，而且还表明水下可能有军事设施如水雷、潜水艇，甚至是“蛙人”或其他目的物。第四，生物发光也可用来作为科学实践中各种测定的根据。一种是利用生物发光测量自由氧的存在。因为多数生物发光体系都依靠氧来维持其发光，所以很早就有人用它测量氧的存在。另一种就是用光蛋白来测定生物体系的Ca2+，即用光蛋白与Ca²⁺的反应可测出 <10-¹³M的Ca²⁺。虽然这种发光作用也可以由锶启动，但需要的浓度要高100倍。利用生物发光可测定ATP，若把虫荧光素、虫荧光素酶与ATP加在一起就会发生闪光。发光强度与ATP浓度呈线性关系，因此利用此关系就可以用发光强度鉴别出ATP的含量。根据这个原理已试制成几种测定ATP的仪器。

生物发光

bioluminescence

---

生物发光

bioluminescence