摘要：
目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。

摘要：
目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。

摘要：
目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。

摘要：
目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。摘要：

目的：了解生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生物科學(xué)、食品、環(huán)保等領(lǐng)域的應用。
方法：對有關(guān)的文獻中生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在上述領(lǐng)域的具體應用進(jìn)行綜述。
結果：生物發(fā)光有兩類(lèi)，機理明確，應用廣泛。
結論：生物發(fā)光在很多領(lǐng)域的應用日趨廣泛，對其深入了解和研究至關(guān)重要。

生物發(fā)光是生物發(fā)光器在細胞或生物體內發(fā)生光能釋放反應的過(guò)程。本文簡(jiǎn)要介紹生物發(fā)光種類(lèi)、機理及其在醫學(xué)、生命科學(xué)、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應用。

1 種類(lèi)

生物發(fā)光主要有2種：①發(fā)生化學(xué)或生物學(xué)反應后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光素酶的細菌、真菌、昆蟲(chóng)等；②被激發(fā)后產(chǎn)生的光能信號，主要有含熒光蛋白的水母、珊瑚、水螅等。

2 機理

2．1熒光素酶
熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發(fā)光的一類(lèi)酶的總稱(chēng)。依來(lái)源，可分為螢火蟲(chóng)熒光素酶(1uciferasefrom firefly，FL)和細菌熒光素酶(bacterial lucifer_ase，BL)。FL在Mg、ATP、O₂的參與下，催化D-熒光素氧化脫羧，產(chǎn)生激活態(tài)氧化熒光素，并放出光子，產(chǎn)生550～580nm的熒光。BL以脂肪醛為底物，在還原型黃素單核苷酸及氧的參與下，使脂肪醛在氧化為脂肪酸的同時(shí)放出光子，產(chǎn)生490nm的熒光。

2．2 熒光蛋白
熒光蛋白中GFP(green fluorescent protein)研究zui清楚。GFP含有的特殊生色團是由蛋白質(zhì)內部第65-67位絲氨酸、脫氫酪氨酸、甘氨酸自身環(huán)化和氧化形成的，用紫外或藍光激發(fā)即能發(fā)出肉眼可見(jiàn)的綠色熒光，無(wú)需任何底物或輔助因子。

3 應用

生物發(fā)光作為一種非放射性、非創(chuàng )傷損害性、高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測技術(shù)，在醫學(xué)生物學(xué)研究、食品及環(huán)境檢測等領(lǐng)域應用廣泛。

3．1在生物醫學(xué)研究中的應用
生物發(fā)光可對特定細胞或分子行為進(jìn)行非侵入性連續動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在生物醫學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于致病機理、藥物機制、新藥篩選評價(jià)等研究。

熒光素酶被廣泛應用于研究病毒感染、復制、治療。Luker用熒光素酶基因標記牛痘病毒，免疫1h后即可測得細胞內熒光，熒光的變化量直接反映病毒的復制量。王建東利用熒光素酶基因標記肺癌細胞，并將其接種于嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠皮下，成功建立了穩定表達熒光素酶報告基因的肺癌細胞系及異種移植動(dòng)物模型，為肺癌進(jìn)展、轉移以及藥物敏感性等相關(guān)研究奠定了基礎。

朱紅梅用綠色熒光蛋白基因gfp基因標記毒性大腸桿菌(ETEC)，獲得了GFP基因表達、遺傳穩定的發(fā)光標記菌株，為進(jìn)一步研究ETEC侵染途徑及致病機理奠定了基礎。通過(guò)ETEc標記的GFP熒光可準確、簡(jiǎn)單、快速反應細菌易位率的變化，為益生素篩選、評價(jià)提供依據。

3．2在生物科學(xué)研究中的應用

3．2．1在分子生物學(xué)中的應用熒光素酶基因廣泛應用于不同啟動(dòng)子下外源基因表達強度和轉錄調控研究，尤其對低水平表達的調控方式有較大意義。姚文娟以熒光素酶基因為報告基因，探討HBV轉導后調節序列(HPRE)的功能元件(α，β1，β2)對INF-α作用的影響，HPRE的功能元件β2與INF-α作用zui為密切，而α，β1在INF-α應答中作用甚小。熒光素酶還用于研究植物生理節奏，Mmar曾用螢光酶作報告基因研究擬南芥基因表達節律性。

Ikawa制作了在肌肉、脾、腎、心臟等器官中表達GFP的轉基因小鼠，表明GFP可作為胚胎移植前有效的選擇標記，對胚胎進(jìn)行熒光檢測可以有選擇地培育轉基因小鼠，大大提高轉基因動(dòng)物的制作率，減少了胚胎移植的盲目性。單志新以巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因為研究對象，利用GFP作報告分子篩選出能有效抑制巨噬細胞移動(dòng)抑制因子基因表達的siRNA。

3．2．2在細胞生物學(xué)中的應用
R Paulmurugan應用蟲(chóng)熒光素酶對成肌調節因子和細胞分化抑制因子間強烈的相互作用進(jìn)行了研究。sung用這種原理把海星熒光素酶進(jìn)行了剪切與重聚，研究雄激素受體在小鼠中的易位作用。為研究細胞網(wǎng)絡(luò )、哺乳動(dòng)物細胞中蛋白質(zhì)磷酸化提供了一個(gè)可靠、快速的方法。

GFP融合蛋白可以觀(guān)察細胞骨架的動(dòng)態(tài)變化、細胞器動(dòng)力學(xué)和內膜系統的運輸、信息轉導、病毒的運動(dòng)和大分子的運輸等，Cheng用gfp基因修飾煙草花葉病毒并感染煙草，用激光掃描共聚焦顯微鏡，觀(guān)測到病毒維管束浸染路徑和積累方式。

3．3監測環(huán)境
發(fā)光細菌發(fā)光強度與某些污染物濃度呈較好的線(xiàn)性關(guān)系，能穩定、快速地測定污染物濃度變化。王亞以DiFMI為底物，建立的熒光蛋白磷酸酶抑制法(F_PPIA)檢測環(huán)境樣本中MC結果和HPLC法檢測結果相關(guān)性較好，作為一種快速檢測方法，尤其對大批量、低濃度MC水樣的監測有較好的應用前景。于海將發(fā)光細菌固定于光纖表面，與光檢測系統結合，開(kāi)發(fā)了一種發(fā)光細菌光纖傳感器，用于水中污染物毒性快速監測和評價(jià)具有較好的準確性和靈敏度。

3．4檢驗食品

3．4．1色素  
黨亞愛(ài)證明17種常用色素對發(fā)光細菌均有一定的急性毒性，細菌發(fā)光強度與色素毒性呈負相關(guān)，發(fā)光細菌可簡(jiǎn)便、快速檢測色素口。

3．4．2 致癌物 
江敏研究了吲哚、吡啶、喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細菌的急性毒性作用。結果表明，發(fā)光細菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度增加而線(xiàn)性降低，具良好相關(guān)性。

3．4．2微生物
高岳利用ATP生物發(fā)光技術(shù)對脫水香菇細菌污染情況進(jìn)行了快速檢測試驗L2。結果與標準細菌培養方法有良好相關(guān)性，且不需復雜的設備，可用于食品快速篩選和現場(chǎng)檢測，是一項值得推廣的新技術(shù)。

3．4．3檢測農藥殘留
袁東星發(fā)現發(fā)光細菌發(fā)光強度與有機磷農藥濃度呈負相關(guān)，可用于現場(chǎng)快速檢測，稍加改進(jìn)便可用于食品中多種毒物檢測。

4小結與展望

生物發(fā)光技術(shù)已在生物醫學(xué)、農產(chǎn)品、環(huán)保等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相信，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，它將在理論研究和實(shí)際應用中產(chǎn)生更大的價(jià)值。