生物发光和荧光是与光发射有关的科学现象,

生物发光是生物体产生和发射光. 它是一种化学发光. 生物发光在海洋脊椎动物和无脊椎动物中很普遍, 以及一些真菌, 微生物, 包括一些生物发光细菌, 和陆生节肢动物，如萤火虫.

荧光, 另一方面, 是吸收光或其他电磁辐射的物质发出的光. 它是发光的一种形式. 在多数情况下, 发射的光具有更长的波长，因此比吸收的辐射能量更少.

生物发光与荧光

生物发光

生物发光是由生物体内的化学反应引起的.

生物发光是一种酶分解底物的化学过程, 这个反应的产物之一是光.

发光的蘑菇

生物发光中的基本化学反应涉及发光分子和酶, 通常称为荧光素和荧光素酶, 分别.

萤光素酶催化萤光素氧化. 在某些物种中, 萤光素酶需要其他辅助因子, 如钙或镁离子，有时还有携带能量的三磷酸腺苷 (ATP) 分子.

荧光素几乎没有进化变异: 一, 特别是, 腔肠素, 被发现在 11 不同的动物系统发育群, 虽然有些动物通过他们的饮食得到它. 相反, 萤光素酶在不同物种之间差异很大, 提供证据表明生物发光发生超过 40 进化史上的时代.

荧光素是一种实际产生光的化合物. 在化学反应中, 荧光素被称为底物. 生物发光颜色 (萤火虫中的黄色, 在灯笼蝇中呈绿色) 是荧光素分子排列的结果.

一些生物发光生物产生 (合成) 萤光素本身. 鞭毛藻, 例如, 蓝绿色的生物发光. 生物发光甲藻是一种浮游生物, 有时会使海洋表面在夜间发光的微小海洋生物.

一些生物发光生物不合成荧光素. 代替, 他们通过其他生物体吸收它, 作为食物或作为共生关系的一部分.

例如, 某些种类的鲦鱼通过 “种虾” 他们消费. 许多海洋动物, 比如鱿鱼, 在它们的发光器官中含有生物发光细菌. 细菌和鱿鱼是共生关系.

荧光素酶是一种酶. 酶是一种化学物质 (称为催化剂) 与底物相互作用并影响化学反应速率.

当荧光素酶与氧化 (添加氧气) 荧光素, 形成一种叫做氧化荧光素的副产品. 更重要的是, 化学反应产生光.

生物发光的鞭毛藻通过荧光素-荧光素酶反应产生光. 在甲藻中发现的荧光素酶与植物中存在的绿色化学叶绿素有关.

生物发光的甲藻生态系统很少见, 主要形成于温水泻湖，通往公海的通道狭窄. 生物发光的甲藻聚集在这些泻湖或海湾中, 狭窄的开口阻止他们逃跑.

大多数生物发光反应涉及荧光素和荧光素酶. 然而, 有些反应在没有酶的情况下发生 (萤光素酶). 这些反应涉及一种称为光蛋白的化学物质. 光蛋白与荧光素和氧气结合, 但他们需要另一个代理人, 通常是元素钙离子, 产生光.

动物对生物发光的使用包括抗发光掩蔽, 模仿其他动物, e.g. 吸引猎物, 并向同一物种的其他个体发出信号, e.g. 吸引伴侣.

在实验室, 基于荧光素酶的系统用于基因工程和生物医学研究. 研究人员还在探索将生物发光系统用于街道和装饰照明, 并创建了一个生物发光植物.

生物学家和工程师正在研究与生物发光相关的化学物质和条件，以了解人们如何利用该过程使生活更轻松、更安全.

绿色荧光蛋白 (绿色荧光蛋白), 例如, 是一个有价值的 “报告基因. 报告基因是化学物质 (基因) 生物学家附加到他们正在研究的其他基因上.

GFP 报告基因易于识别和测量, 通常通过它们的荧光. 这使科学家能够监测和控制正在研究的基因的活动 — 它在细胞中的表达或与其他化学物质的相互作用.

其他用途更具实验性. 例如, 生物发光树可以帮助主要街道和高速公路. 这将减少对电力的需求.

生物发光作物和其他植物在需要水或其他养分时会发光, 或者当他们准备收割时. 这将降低农民和农业综合企业的成本.

荧光

LED灯

荧光是一种物理过程，其中光将荧光团中的电子激发到更高的能量状态, 当电子回落到基态时, 它发出一个光子.

荧光是无所不在的发光过程家族中的一员，在这个过程中，易感分子从由物理或 (例如, 光吸收), 机械 (摩擦), 或化学机制.

通过紫外光或可见光的光子激发分子而产生发光的现象称为光致发光, 正式分为两类, 荧光和磷光, 取决于激发态的电子配置和发射路径.

荧光是某些原子和分子吸收特定波长的光，然后在短时间内发出较长波长的光的特性, 称为荧光的寿命.

磷光的发生过程与荧光相似, 但激发态的寿命要长得多.

当吸收的辐射在光谱的紫外线区域内时，通常会发生荧光，因此人眼不可见, 而发出的光在可见光区, 这使荧光材料具有独特的颜色，只有在暴露于紫外线时才能看到.

荧光材料在辐射源停止后几乎立即停止发光, 不同于磷光材料, 持续发光一段时间.

在自然界中的某些矿物质和所有生命王国的许多生物形式中也经常发现荧光. 有时称为生物荧光，以表明荧光团来自活的有机体. 然而, 在许多情况下，, 即使生物体死亡，物质也可以发出荧光.

荧光有许多有用的应用, 包括矿物学, 宝石学, 医学, 化学传感器 (荧光光谱), 荧光标记, 染料, 生物探测器, 宇宙射线探测, 真空荧光显示器, 和阴极射线管.

最常见的日常应用是节能荧光灯和 LED 灯, 荧光涂层用于将短波紫外线或蓝光转换为长波黄光, 从而模仿节能白炽灯泡的暖光.

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