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萤光素

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萤光素（拉丁语：Luciferin[注 1]）是一个通用名称，泛指所有在生物中发现，能产生生物光的化合物。萤光素一般透过由一种酶作催化的氧化过程，令化合物进入激发态的中间体，然后当衰变回到其基态时以可见光的形式放出能量。有关合物可能同时也是萤光素酶与发光蛋白的基质[2]。

萤火虫萤光素空间填充模型。色彩表示码：黄色=硫；蓝色=氮；黑色=碳；红色=氧；白色=氢。

历史 编辑

早在17世纪，爱尔兰自然哲学家罗伯特·波义耳就已发现任何生物发光系统都需要空气。

在18世纪初，瑞尼·瑞欧莫发现：把干燥了和研磨的会发光微生物粉末加水，会令这些混合物再度发光。第一个有关“萤光素-萤光素酶系统”的实验报告可以追溯到法国的拉斐尔·杜勃瓦（英语：Raphaël Dubois）。他于1885年发现在萤火虫在光成像反应中使用时的一种物质。他从各种生物体中提取出可以产生生物光的物质。当中不会被热破坏的，他叫做萤光素；另外一种不耐热的，他叫做萤光素酶[3]。

接下来的是20世纪初由牛顿·哈维进行的实验[4]。 他发现“萤光素-萤光素酶系统”的特异性。所以一个物种的萤光素不能由另一个物种的萤光素酶来实现。

种类 编辑

 
This structure of firefly luciferin is reversed (left to right) from the space-filling model shown above

萤光素是一类小分子的底物（基质），在有萤光素酶的环境被氧化成为氧化萤光素和以可见光的形式放出能量。现在还不知道有多少种萤光素存在，但下方会列出一些有较好研究的化合物。萤光素有许多类型，然而所有类型都利用活性氧而发光。[5]

萤火虫 编辑

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萤火虫萤光素是一种在多个萤科物种的身体内发现的萤光素，是萤光素酶(EC编号1.13.12.7)的底物。荧光素酶使荧光素发出特征性黄色亮光。 和其它的荧光素一样，萤火虫荧光素需要氧气来发光，ATP和镁也被发现是荧光素发光必需的[6]。｀

淡水螺 编辑

一种新西兰北岛特有种的淡水螺Latia属物种在受到外界干扰时，会分泌出一种会产生萤光的黏液。

细菌 编辑

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Bacterial luciferin

会发光的细菌一般存在于特定品种的鱼类或耳乌贼目物种的身体里。这些细菌的萤光素的分子比较大，包括一个已还原的核黄素磷酸盐。

腔肠素 编辑

主条目：腔肠素

腔肠素（Coelenterazine）存在于放射虫、栉水母、刺胞动物、鱿鱼、蛇尾（棘皮动物）、桡足类、毛颚动物、鱼类和虾之中。腔肠素含有水母发光蛋白，是令动物产生蓝光的辅基（prosthetic group）[7]。

甲藻 编辑

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甲藻荧光素以（R = H）表示；磷虾的以（R = OH）表示。 后者也被称为“成分F”。

甲藻荧光素是一种叶绿素衍生物（即一种四吡咯），并在一些腰鞭毛虫内发现。 这些甲藻类生物就是这些生物光的来源。文学上往往说在海上看到的“点点磷光”，就是来自这些甲藻。此外，在某些磷虾亦有发现类似的化合物，但化学结构略有不同（见右图）。[8]

介形虫 编辑

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介形虫荧光素

介形虫萤光素（Vargulin）可在特定的介形虫和一种叫光蟾鱼属的深海鱼类中发现。就像腔肠素那样的化合物，它是一种咪唑并吡嗪酮（英语：imidazopyrazinone）并主要令动物发出蓝光。

注释 编辑

  1. ^ 源于拉丁语：lucifer，意思是“光明带来者”，词根是：lux，“光明”的意思。在台湾，此术语翻译之汉字，与 fluorescein 翻译之汉字完全相同，易造成混淆；为有所区别，后者可称“萤光黄”[1]。

参考文献 编辑

  1. ^ 存档副本. [2022-04-29]. （原始内容存档于2022-04-29）. 
  2. ^ Hastings JW. Chemistries and colors of bioluminescent reactions: a review. Gene. 1996, 173 (1 Spec No): 5–11. PMID 8707056. doi:10.1016/0378-1119(95)00676-1. 
  3. ^ Waldemar Adam. Biologisches Licht [生物光]. Chemie in unserer Zeit. 1973, 7 (6): 182–192. doi:10.1002/ciuz.19730070605 （德语）. 
  4. ^ Harvey, EN. Bioluminescence [生物发光]. Academica (New York). 1952 （英语）. 
  5. ^ Hastings JW. Biological diversity, chemical mechanisms, and the evolutionary origins of bioluminescent systems. J. Mol. Evol. 1983, 19 (5): 309–21. PMID 6358519. doi:10.1007/BF02101634. 
  6. ^ Green A, McElroy WD. Function of adenosine triphosphate in the activation of luciferin. Arch. Biochem. Biophys. October 1956, 64 (2): 257–71. PMID 13363432. doi:10.1016/0003-9861(56)90268-5. 
  7. ^ Shimomura O, Johnson FH. Chemical nature of bioluminescence systems in coelenterates. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. April 1975, 72 (4): 1546–9. PMC 432574  . PMID 236561. doi:10.1073/pnas.72.4.1546. 
  8. ^ Dunlap, JC; Hastings, JW; Shimomura, O. Crossreactivity between the light-emitting systems of distantly related organisms: Novel type of light-emitting compound.. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1980, 77 (3): 1394–7. PMC 348501  . PMID 16592787. doi:10.1073/pnas.77.3.1394. 

外部链接 编辑

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