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[[荧光素酶]](英文名称:Luciferase)是自然界中能够产生生物荧光的酶的统称,其中最有代表性的是一种[[学名]]为Photinus pyrali'的萤火虫体内的荧光素酶。在相应化学反应中,荧光的产生是来自于萤光素的氧化,有些情况下反应体系中也包括[[三磷酸腺苷]](ATP)。没有荧光素酶的情况下,萤光素与氧气反应的速率非常慢,而钙离子的存在常常可以进一步加速反应(与[[肌肉]]收缩的情况相似)。 ==生成反应== 荧光生成反应通常分为以下两步: 萤光素 + ATP → 萤光素化[[腺苷酸]](luciferyl adenylate) + PPi 萤光素化腺苷酸 + O2 → 氧[[荧光素]] + AMP + 光 这一反应非常节省能量,几乎所有输入反应的能量都被转化为光。与之形成鲜明对比的是人类使用的白炽灯,只有越10%的能量被转化为光,剩余的能量都变为热能而被浪费。 ==分析== 荧光素或荧光素酶不是特定的[[分子]],而是对于所有能够产生荧光的[[底物]]和其对应的酶的统称,虽然它们各不相同。不同的能够控制发光的生物体用不同的荧光素酶来[[催化]]不同的发光反应。最为人所知的发光生物是萤火虫,而其所采用不同的荧光素酶与其他发光生物如荧光菇(发光类脐菇,Omphalotus oleariu')或许多海洋生物都不相同。在萤火虫中,发光反应所需的氧气是从被称为[[腹部]][[气管]](abdominal trachea)的管道中输入。一些生物,如[[叩头虫]],含有多种不同的荧光素酶,能够催化同一荧光素底物,而发出不同颜色的荧光。萤火虫有2000多种,而叩甲[[总科]](包括萤火虫、叩头虫和相关昆虫)则有更多,因此它们的荧光素酶对于分子系统学研究很有用。目前研究得最透彻的荧光素酶是来自Photinini族萤火虫中的北美萤火虫(Photinus pyrali')。 ==应用== 荧光素酶可以在实验室中用[[基因工程]]的方法生成,并被用于多种不同的实验。荧光素酶的[[基因]]可以被合成并插入到生物体中或[[转染]]到[[细胞]]中。研究者利用基因工程已经使得小鼠、家蚕、[[马铃薯]]等一些生物可以合成荧光素酶。间接体外[[成像]]是一种强大的研究手段,可以对整个动物体中的细胞群落进行分析:将不同类型的细胞([[骨髓]][[干细胞]]、T细胞等)标记上(即表达)荧光素酶,就可以用高敏感度的CCD相机进行对动物体内进行活体观察而不会伤害到动物本身。 在荧光素酶中加入正确的荧光素底物就可以放出荧光,而发出的[[光子]]可以被光敏感元件,如荧光探测器或改进后的[[光学显微镜]]探测到。这就使得对包括[[感染]]在内的多种[[生命活动]]进程进行观察成为可能。例如,荧光素酶可以被用于检测血库中所存[[血液]]中的红血球是否开始破裂。法医可以用含有荧光素酶的溶液来检测犯罪现场中残留的血迹。医院用荧光素酶的发光来发现特定的[[疾病]]。荧光素酶还可以作为“报告[[蛋白]]”被用于分子[[生物学]]研究中,例如,用于在转染过荧光素酶的细胞中检测特定[[启动子]]的[[转录]]情况或用于探测细胞内的ATP的水平;这一技术被称为报告基因检测法或荧光素酶检测法(Luciferase Assay)。荧光素酶是一个热敏感蛋白,因此经常被用于研究蛋白[[热变性]]过程中[[热休克蛋白]]的保护能力。
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