
【机】 luciferase; luciferin
bug; insect; worm
【医】 bug; vermi-; vermin; worm
【医】 dihydroxyfluorane; dioxyfluoran
虫萤光素(英文:Luciferin)是生物发光生物体内产生光化学反应的关键底物,其名称源于拉丁语“lucifer”(意为“光明携带者”)。在萤火虫等发光生物中,虫萤光素通过酶促反应与虫萤光素酶结合,在氧气和三磷酸腺苷(ATP)的参与下转化为氧化虫萤光素,并释放光子,形成可见光。
从化学结构来看,虫萤光素属于杂环化合物,分子式为C₁₁H₈N₂O₃S₂。其核心结构包含一个噻唑环和一个苯并噻唑环,这种特殊构型使其在激发态时能高效释放能量。不同物种的虫萤光素结构存在差异,例如萤火虫虫萤光素与深海发光生物的虫萤光素具有不同的侧链修饰。
该物质在生物医学领域有重要应用价值。研究者利用虫萤光素-虫萤光素酶体系开发了高灵敏度的生物传感器,用于检测ATP浓度(检测限可达10⁻¹⁶ mol/L)和追踪活体细胞内的代谢活动。诺贝尔化学奖获得者下村脩对水母发光蛋白的研究也推动了虫萤光素相关机理的解析。
参考资料:
虫萤光素是萤火虫等生物发光现象中的核心化学物质,其含义和机制可综合以下要点解释:
1. 基本定义
虫萤光素(Luciferin)是一类能通过酶催化反应产生生物光的有机小分子物质,属于生物发光底物。在萤火虫体内,它特指「萤火虫萤光素」(Firefly luciferin),与荧光素酶(Luciferase)共同作用。
2. 发光原理
3. 分子特性
虫萤光素是含硫、氮的杂环化合物,化学式为$rm C_{11}H_8N_2O_3S_2$,其结构中的芳香环和侧链基团对发光波长起关键作用。不同物种的虫萤光素结构差异会导致发光颜色不同。
4. 生物学意义
萤火虫通过调控发光反应(如控制氧气供应)实现闪烁效果,主要用于求偶、警戒等行为。此外,该反应体系被广泛应用于生物技术领域,例如ATP检测和基因表达标记。
扩展说明
需注意区分「虫萤光素」与「荧光素酶」:前者为发光底物,后者是催化反应的蛋白质。两者缺一不可,共同构成生物发光系统。
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