分析化学发光/荧光素

B3. 荧光素

荧光素酶是催化生物体中发光反应（生物发光）的酶。它们存在于几种萤火虫和许多细菌物种中。萤火虫荧光素酶通过差速离心提取，并通过凝胶过滤纯化。添加稳定剂的冻干荧光素酶可以在 -4°C 下保存数月。

荧光素是荧光素酶的底物。萤火虫荧光素在与氧气反应时发出 562 nm 的光，该反应在三磷酸腺苷 (ATP) 和镁离子的存在下由荧光素酶催化，在 0.01-1000 nmol dm^―3 范围内，发射强度与荧光素浓度成正比。萤火虫荧光素生物发光对 ATP 的依赖性被利用在许多 ATP 测定和利用或产生 ATP 的酶促反应产物的测定中，例如激酶和参与其催化反应的物质。

甲壳类动物Cypridina hilgendorfii 具有完全不同的化学结构的荧光素，但其生物发光机制与萤火虫相同，只是不需要任何辅因子。也已经合成了Cypridina荧光素的类似物，并用于检测病理来源的超氧化物。超氧化物自由基清除剂，例如茶叶儿茶素，能够淬灭Cypridina化学发光，从而可以方便地测量它们的抗氧化活性。

图 B3.1 - 细菌生物发光原理，其中光是由黄素单核苷酸氧化长链脂肪醛发出，该反应在一个耦合反应中再生。NAD(P)H，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸；FMN，黄素单核苷酸。

发光细菌广泛存在于海洋环境中。细菌荧光素酶根据图 B3.1 所示的机制大纲起作用，它本身没有荧光素底物。相反，发光来自荧光素酶、黄素单核苷酸和长链脂肪醛的复合物。 因此，细菌生物发光与吡啶核苷酸有关，而不是与萤火虫生物发光中涉及的腺嘌呤核苷酸有关。