腔肠素(英语:Coelenterazine),是一种
萤光素,可发光,存在于七个门的水生生物体内。 是许多
荧光素酶和光蛋白的底物。
萤光素(Luciferin,源于拉丁语:lucifer,意思是“光明带来者”,词根是:lux,“光明”的意思)是一个通用名称,泛指所有 在生物中发现,能产生生物光的
化合物。萤光素一般透过由一种酶作催化的氧化过程,令化合物进入
激发态的中间体,然后当衰变回到其
基态时以可见光的形式放出能量。有关合物可能同时也是
萤光素酶与发光蛋白的
基质。
早在17世纪,
爱尔兰自然哲学家罗伯特·波义耳就已发现任何生物发光系统都需要空气。
在18世纪初,瑞尼·瑞欧莫发现:把干燥了和研磨的会发光微生物粉末加水,会令这些混合物再度发光。第一个有关“萤光素-萤光素酶系统”的实验报告可以追溯到法国的拉斐尔·杜勃瓦。他于1885年发现在
萤火虫在光成像反应中使用时的一种物质。他从各种生物体中提取出可以产生生物光的物质。当中不会被热破坏的,他叫做萤光素;另外一种不耐热的,他叫做萤光素酶。
萤光素酶(英语:Luciferase)是自然界中能够产生
生物发光的酶的统称,其中最有代表性的是一种学名为Photinus pyralis的萤火虫体内的萤光素酶。在相应化学反应中,
荧光的产生是来自于
萤光素的氧化,有些情况下反应体系中也包括
三磷酸腺苷(ATP)。没有萤光素酶的情况下,萤光素与
氧气反应的速率非常慢,而钙
离子的存在常常可以进一步加速反应(与肌肉收缩的情况相似)。萤光生成反应通常分为以下两步:
这一反应非常节省能量,几乎所有输入反应的能量都被转化为光。与之形成鲜明对比的是人类使用的
白炽灯,只有约10%的能量被转化为光,剩余的能量都变为热能而被浪费。
萤光素或萤光素酶不是特定的分子,而是对于所有能够产生萤光的底物和其对应的酶的统称,虽然它们各不相同。不同的能够控制发光的生物体用不同的萤光素酶来催化不同的发光反应。最为人所知的发光生物是萤火虫,而其所采用不同的萤光素酶与其他发光生物如荧光菇(
发光类脐菇,Omphalotus olearius)或许多海洋生物都不相同。在萤火虫中,发光反应所需的氧气是从被称为腹部气管(abdominal trachea)的管道中输入。一些生物,如
叩头虫,含有多种不同的萤光素酶,能够催化同一萤光素底物,而发出不同颜色的萤光。萤火虫有2000多种,而叩甲总科(包括萤火虫、叩头虫和相关昆虫)则有更多,因此它们的萤光素酶对于
分子系统学研究很有用。研究得最透彻的萤光素酶是来自Photinini族萤火虫中的北美萤火虫(Photinus pyralis)。