螢光素酶

冷光素酶  是自然界中能夠產生生物發光的酶的統稱 ， 其中最有代表性的是一種學名爲Photinus pyralis的螢火蟲體內的冷光素酶 。 在相應化學反應中 ， 冷光的產生是來自於冷光素的氧化 ， 有些情況下反應體系中也包括三磷酸腺苷 （ ATP ） 。 沒有冷光素酶的情況下 ， 冷光素與氧氣反應的速率非常慢 ， 而鈣離子的存在常常可以進一步加速反應 （ 與肌肉收縮的情況相似 ） 。 螢光生成反應通常分爲以下兩步 ： 冷光素 + ATP → 冷光素化腺苷酸 （ luciferyl adenylate ） + PPi 冷光素化腺苷酸 + O2 → 氧冷光素 + AMP + 光 這一反應非常節省能量 ， 幾乎所有輸入反應的能量都被轉化爲光 。 與之形成鮮明對比的是人類使用的白熾燈 ， 只有約10 % 的能量被轉化爲光 ， 剩餘的能量都變爲熱能而被浪費 。 冷光素或冷光素酶不是特定的分子 ， 而是對於所有能夠產生冷光的底物和其對應的酶的統稱 ， 雖然它們各不相同 。 不同的能夠控制冷光的生物體用不同的冷光素酶來催化不同的冷光反應 。 最爲人所知的發光生物是螢火蟲 ， 而其所採用不同的冷光素酶與其他發光生物如熒光菇 （ 發光類臍菇 ， Omphalotus olearius ） 或許多海洋生物都不相同 。 在螢火蟲中 ， 發光反應所需的氧氣是從被稱爲腹部氣管 （ abdominal trachea ） 的管道中輸入 。 一些生物 ， 如叩頭蟲 ， 含有多種不同的螢光素酶 ， 能夠催化同一冷光素底物 ， 而發出不同顏色的冷光 。 螢火蟲有2000多種 ， 而叩甲總科 （ 包括螢火蟲 、 叩頭蟲和相關昆蟲 ） 則有更多 ， 因此它們的螢光素酶對於分子系統學研究很有用 。 目前研究得最透徹的螢光素酶是來自Photinini族螢火蟲中的北美螢火蟲 （ Photinus pyralis ） 。