熒光素酶
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熒光素酶（英文名稱：Luciferase）是自然界中能夠產(chǎn)生生物熒光的酶的統(tǒng)稱，其中最有代表性的是一種學(xué)名為Photinus pyrali'的螢火蟲體內(nèi)的熒光素酶。在相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中，熒光的產(chǎn)生是來自于螢光素的氧化，有些情況下反應(yīng)體系中也包括三磷酸腺苷（ATP）。沒有熒光素酶的情況下，螢光素與氧氣反應(yīng)的速率非常慢，而鈣離子的存在常?？梢赃M(jìn)一步加速反應(yīng)（與肌肉收縮的情況相似）?！ ?/p>
生成反應(yīng)
熒光生成反應(yīng)通常分為以下兩步：
螢光素 + ATP → 螢光素化腺苷酸（luciferyl adenylate） + PPi
螢光素化腺苷酸 + O2 → 氧熒光素 + AMP + 光
這一反應(yīng)非常節(jié)省能量，幾乎所有輸入反應(yīng)的能量都被轉(zhuǎn)化為光。與之形成鮮明對比的是人類使用的白熾燈，只有越10%的能量被轉(zhuǎn)化為光，剩余的能量都變?yōu)闊崮芏焕速M(fèi)?！ ?/p>
分析
熒光素或熒光素酶不是特定的分子，而是對于所有能夠產(chǎn)生熒光的底物和其對應(yīng)的酶的統(tǒng)稱，雖然它們各不相同。不同的能夠控制發(fā)光的生物體用不同的熒光素酶來催化不同的發(fā)光反應(yīng)。最為人所知的發(fā)光生物是螢火蟲，而其所采用不同的熒光素酶與其他發(fā)光生物如熒光菇（發(fā)光類臍菇，Omphalotus oleariu'）或許多海洋生物都不相同。在螢火蟲中，發(fā)光反應(yīng)所需的氧氣是從被稱為腹部氣管（abdominal trachea）的管道中輸入。一些生物，如叩頭蟲，含有多種不同的熒光素酶，能夠催化同一熒光素底物，而發(fā)出不同顏色的熒光。螢火蟲有2000多種，而叩甲總科（包括螢火蟲、叩頭蟲和相關(guān)昆蟲）則有更多，因此它們的熒光素酶對于分子系統(tǒng)學(xué)研究很有用。目前研究得最透徹的熒光素酶是來自Photinini族螢火蟲中的北美螢火蟲（Photinus pyrali'）?！ ?/p>
應(yīng)用
熒光素酶可以在實(shí)驗(yàn)室中用基因工程的方法生成，并被用于多種不同的實(shí)驗(yàn)。熒光素酶的基因可以被合成并插入到生物體中或轉(zhuǎn)染到細(xì)胞中。研究者利用基因工程已經(jīng)使得小鼠、家蠶、馬鈴薯等一些生物可以合成熒光素酶。間接體外成像是一種強(qiáng)大的研究手段，可以對整個(gè)動物體中的細(xì)胞群落進(jìn)行分析：將不同類型的細(xì)胞（骨髓干細(xì)胞、T細(xì)胞等）標(biāo)記上（即表達(dá)）熒光素酶，就可以用高敏感度的CCD相機(jī)進(jìn)行對動物體內(nèi)進(jìn)行活體觀察而不會傷害到動物本身。
在熒光素酶中加入正確的熒光素底物就可以放出熒光，而發(fā)出的光子可以被光敏感元件，如熒光探測器或改進(jìn)后的光學(xué)顯微鏡探測到。這就使得對包括感染在內(nèi)的多種生命活動進(jìn)程進(jìn)行觀察成為可能。例如，熒光素酶可以被用于檢測血庫中所存血液中的紅血球是否開始破裂。法醫(yī)可以用含有熒光素酶的溶液來檢測犯罪現(xiàn)場中殘留的血跡。醫(yī)院用熒光素酶的發(fā)光來發(fā)現(xiàn)特定的疾病。熒光素酶還可以作為“報(bào)告蛋白”被用于分子生物學(xué)研究中，例如，用于在轉(zhuǎn)染過熒光素酶的細(xì)胞中檢測特定啟動子的轉(zhuǎn)錄情況或用于探測細(xì)胞內(nèi)的ATP的水平；這一技術(shù)被稱為報(bào)告基因檢測法或熒光素酶檢測法（Luciferase Assay）。熒光素酶是一個(gè)熱敏感蛋白，因此經(jīng)常被用于研究蛋白熱變性過程中熱休克蛋白的保護(hù)能力。
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