生物发光：荧光素与荧光酶的催化作用与生物抛光源的研究

生物发光

谈起生物发光，人们首先就会想到萤火虫。

在炎夏之夜的野外，人们经常看到点点流动的淡黄色或淡绿色闪光。有时是单独一个，忽而又会成双成对。这便是从萤火虫腹部末端的发光器发出的“求偶信号”。雄萤先发出寻找配偶的闪光信号，“有意”的雌萤便发出回答闪光，凭着这种奇特的“闪光”语言，它们便在夜幕中默默幽会了。

萤火虫的发光器，由发光细胞层和反光细胞层构成。发光细胞含有荧光素和荧光酶，前者是光的产生者，后者是发光的催化剂。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内的水分参与下，与进入的氧化合而发出荧光。荧光酶每次发光后，因失去能量而“熄灭”，此时萤火虫体内的一种高能化合物——三磷酸腺苷（ATP）便使荧光素重新产生，继续发光。

在海面上，有时会发现银色的光带，有时又会涌出一团火球，那就是海洋生物发的光。海洋是发光生物云集的地方，它们像夜空中闪烁的点点繁星，给黑沉沉的海洋深处染上了瑰丽的色彩。海绵、珊瑚、海洋蠕虫、水母、甲壳类、蛤类、乌贼以及单细胞海生生物——海藻都能发光。

有一种称作“钓鱼者”的鱼，又叫蛤蟆鱼，它生活在几十米至几千米深的海底，几乎完全失去了游泳能力。背鳍的第一棘特化为长长的丝状“钓杆”，顶端有一个像盏小类笼的膨大的发光器。游过的鱼类常把在水里摆动着的这盏小灯误认为是食物，上去就是一口，这时，“钓鱼者”就把大嘴一张，周围的水突然变成一股下陷流，随即又把“钓杆”往口中一甩，就坐食美餐了。

生物发光是“化学发光”的一种特殊形式。不同的生物，发光的形式也不尽相同，一般说来有三种：(www.xing528.com)

一种是细胞内发光，这种发光过程是在生物体内专门的发光器官里进行的。萤光虫的发光属于此种。

另外一种是细胞外发光，即生物把荧光素和荧光酶排出体外而引起的发光现象，如海洋里的一种小动物——海萤，就是这种发光。

还有一种是“共栖细菌发光”，鮟鱇的发光属于此种。鮟鱇的那盏小灯笼里窝藏着一些发光细菌，它们靠供给养料生存，鮟鱇以它们为钓饵。二者互相依存，形成一种特殊的共栖关系。

与人工光源相比，生物发光有着许多优点。电光源在发光过程中，灯丝一般要烧到3000℃的高温，90%以上的电能变成热能浪费掉了，因此叫“热光”。如普通的电灯泡的发光效率不到10%，荧光灯也不过25%。而生物发出的是一种不放出热量的“冷光”，发光效率是100%，可将化学能全部转变成光能。

许多研究者正在深入探讨生物发光的机理，以求制造新型高效人工冷光源。人类大规模使用冷光源照明的日子，已经为时不远了。