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生物發光
發布日期：2025-12-17 16:56:13


生物發光


一般來說，由活體生物體內的熒光素酶催化底物熒光素氧化，并將化學能轉化為光能，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光。


（螢火蟲）                                                 （海腎）
這個發現過程恰恰是科學對世界認知的一次實證，當時科學家為了弄清楚螢火蟲的發光原理，在20世紀40年代左右，其原理終于被揭曉。科學家在螢火蟲體內提取出了熒光素酶（催化酶）和熒光素（底物）兩種關鍵物質，并闡述了整個過程，發光機制被破譯，即熒光素 + ATP + O? → 氧化熒光素 + CO? + 光。
隨后，其他科學家成功解析了螢火蟲熒光素的完整化學結構，并實現了人工合成，這使得它能夠作為商業試劑被廣泛使用，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基因的啟動子后面，一旦目標基因被激活表達，就會同時表達熒光素酶，加入底物后就會發光，發光強度直接反映目標基因的活躍程度。在此應用中，螢火蟲和海腎發光體系無疑是當之無愧的代表，兩者的組合成就了一段試劑“佳話”--雙報告基因系統。
體內成像： 將表達熒光素酶的細胞或微生物植入小鼠體內，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，可以無創、實時地在活體動物體內追蹤腫瘤轉移監測、基因表達、觀察感染過程、評估藥物效果。
ATP含量檢測： 由于反應需要ATP，發光強度與ATP濃度成正比，因此可用于檢測細胞活性、微生物數量（如細菌污染檢測）。