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生物發(fā)光
發(fā)布日期：2025-12-17 16:56:13


生物發(fā)光


一般來說，由活體生物體內(nèi)的熒光素酶催化底物熒光素氧化，并將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，且這個過程需要ATP（三磷酸腺苷）的參與，這個不需要外界光源參與的過程被稱為生物發(fā)光。


（螢火蟲）                                                 （海腎）
這個發(fā)現(xiàn)過程恰恰是科學(xué)對世界認(rèn)知的一次實證，當(dāng)時科學(xué)家為了弄清楚螢火蟲的發(fā)光原理，在20世紀(jì)40年代左右，其原理終于被揭曉。科學(xué)家在螢火蟲體內(nèi)提取出了熒光素酶（催化酶）和熒光素（底物）兩種關(guān)鍵物質(zhì)，并闡述了整個過程，發(fā)光機制被破譯，即熒光素 + ATP + O? → 氧化熒光素 + CO? + 光。
隨后，其他科學(xué)家成功解析了螢火蟲熒光素的完整化學(xué)結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了人工合成，這使得它能夠作為商業(yè)試劑被廣泛使用，最常見的場景如下。
報告基因檢測： 將熒光素酶基因連接到目標(biāo)基因的啟動子后面，一旦目標(biāo)基因被激活表達，就會同時表達熒光素酶，加入底物后就會發(fā)光，發(fā)光強度直接反映目標(biāo)基因的活躍程度。在此應(yīng)用中，螢火蟲和海腎發(fā)光體系無疑是當(dāng)之無愧的代表，兩者的組合成就了一段試劑“佳話”--雙報告基因系統(tǒng)。
體內(nèi)成像： 將表達熒光素酶的細胞或微生物植入小鼠體內(nèi)，通過注射底物熒光素，可以用高靈敏度相機觀測腫瘤生長、感染進程、基因表達位置等，是一種強大的非侵入性活體成像技術(shù)，可以無創(chuàng)、實時地在活體動物體內(nèi)追蹤腫瘤轉(zhuǎn)移監(jiān)測、基因表達、觀察感染過程、評估藥物效果。
ATP含量檢測： 由于反應(yīng)需要ATP，發(fā)光強度與ATP濃度成正比，因此可用于檢測細胞活性、微生物數(shù)量（如細菌污染檢測）。