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能催化熒光素氧化并產(chǎn)生生物光的一類酶被稱為熒光素酶（Luciferase）。

熒光素酶的種類很多，其中包括：蟲熒光素酶，細(xì)菌熒光素酶，其他熒光素酶等，

現(xiàn)在研究和應(yīng)用多的是螢火蟲熒光素酶，比如北美螢火蟲熒光素酶、日本螢火

蟲熒光素酶、歐洲螢火蟲熒光素酶、北京螢火蟲熒光素酶等。目前，螢火蟲熒光

素酶的發(fā)光體系的研究主要是來自北美螢火蟲，而國內(nèi)生產(chǎn)的熒光素酶大部分也

是通過克隆北美熒光素酶基因方法獲取的。雖然各種熒光素酶結(jié)構(gòu)不同，但其差

別不大，具有同源性。其中以北美螢火蟲熒光素酶為例對其基本特征進(jìn)行描述：

北美螢火蟲熒光素酶是由單一多肽鏈組成的，含 551 個氨基酸，不含輔助因子

并且大部分氨基酸是非極性氨基酸，分子量約 62kD，等電點(diǎn)是 6.24，在空間結(jié)

構(gòu)中含有兩對二硫鍵，并且有兩個 Trp，它的大吸收值為 562nm。具體蛋白

結(jié)構(gòu)見下圖：

3螢火蟲熒光素酶催化發(fā)光是在 ATP、熒光素和 Mg2+存在下發(fā)出黃綠色熒

光的。一般的多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為熒光素酶作為催化劑催化的是 D-熒光素，D-熒光

素氧化發(fā)光而且在一定條件下熒光的發(fā)射強(qiáng)度直接與 ATP 的濃度呈正相關(guān)。其

化學(xué)反應(yīng)方程式為：

Luciferin+ATP+O2＝Oxyluciferin+AMP+PPi+CO2+Light

反應(yīng)過程先是熒光素酶與熒光素結(jié)合，然后借高能化合物 ATP 提供的能量，

形成具有高活性的復(fù)合物，此復(fù)合物與氧氣反應(yīng)形成過氧化物后，裂解而形成激

發(fā)態(tài)物質(zhì)。熒光素的（LH2）活性中心首先與熒光素酶結(jié)合形成 E-LH2。然后再

與 ATP 作用產(chǎn)生焦磷酸，后發(fā)出熒光：

形成的過氧化物可能是二氧丁環(huán)酮，其裂解反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物氧化熒光

素，激發(fā)態(tài)的氧化熒光素發(fā)射光子回到基態(tài)。這一反應(yīng)簡化為：

42

E-LH +ATP-Mg +O P(L=O)+E-AMP+CO +PPi+h 2 2 2 υ

?

???

具體的化學(xué)反應(yīng)過程如下
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