生物發(fā)光(Bioluminescence)是在自然界廣泛存在的、有生命的生物產(chǎn)生的一種發(fā)光現(xiàn)象.發(fā)光的生物種類很多，包括發(fā)光細菌、發(fā)光螢火蟲、發(fā)光魚、發(fā)光海星、發(fā)光甲蟲等.而能催化熒光素或脂肪醛氧化產(chǎn)生生物發(fā)光的一類酶即為熒光素酶(Luciferase).從20世紀50年代就已經(jīng)開始了對熒光素酶的研究.從1986年第一個成功地獲得表達螢火蟲熒光素酶基因(luc基因)的轉(zhuǎn)基因煙草以來，熒光素酶的應(yīng)用和發(fā)展進入了一個嶄新的時代.應(yīng)用熒光素酶大大增加了生物發(fā)光免疫分析技術(shù)(BLIA)的靈敏度和應(yīng)用范圍，并且由于具有敏感性高，特異性好，反應(yīng)迅速，操作簡單，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，已成為醫(yī)學、生物學、環(huán)境科學等研究領(lǐng)域中一種新的手段。自然界中具有發(fā)光能力的生物種類很多，常見的主要有：發(fā)光蘑菇(Luminousmushrooms)、發(fā)光蚯蚓(Luminousearthworms、發(fā)光細菌(Luminousbacteria)、發(fā)光水母(Luminousjellyfish)、發(fā)光甲蟲(Luminousbeetles，它們主要由螢火蟲(fireflies)，叩頭蟲(clickbeetles)和歐洲螢(glowworms)3大種類組成)。目前，除發(fā)光蘑菇和發(fā)光蚯蚓的發(fā)光機理尚不清楚外，其余生物的發(fā)光機理已研究得較為透徹，并使細菌熒光素酶(BacterialLuciferase簡稱BL)和螢火蟲熒光素酶(FireflyLuciferase簡稱FL)形成商品酶用于分析檢測。熒光素酶報告系統(tǒng)也可以作為細菌熒光素酶報告系統(tǒng)的一個替代，特別是對監(jiān)測環(huán)境應(yīng)激具有重要意義.由于應(yīng)用熒光素酶的成本低、應(yīng)用范圍廣，所以被廣泛應(yīng)用于檢測某些特殊細菌、厭氧微生物，監(jiān)控生長緩慢的微生物，用于食品、飲料、自來水、化妝品、藥物檢測，河流水質(zhì)、大氣環(huán)境的監(jiān)測。作為FL生產(chǎn)原料的螢火蟲，要依靠人工捕捉或養(yǎng)殖，受地域和季節(jié)性限制，且該生物生產(chǎn)周期長、養(yǎng)殖成本高、提取的酶成分復(fù)雜，隨著分子生物學的發(fā)展，人們轉(zhuǎn)向用基因工程的方法進行生產(chǎn)。1985年，deWet，J.R.等首次克隆了P.Pyralis的FL基因，并在大腸桿菌(Escherichiacoli)中表達，從中得到具有活性的FL。1986 年，他們測定了FL基因的cDNA序列。隨后，各種發(fā)光甲蟲的FL基因相繼克隆成功，并能在原核和真核表達系統(tǒng)中表達。取自P.Pyralis長約1.8kb的cDNA基因在E.coli表達的產(chǎn)物是分子量為62kD，含550個氨基酸的多肽鏈，與自然提取得到的FL相比，具有同樣的反應(yīng)動力學特性和發(fā)射波長，在相同的反應(yīng)條件下酶的穩(wěn)定性亦無差異。螢火蟲熒光素酶基因通過克隆在E.coli表達，轉(zhuǎn)化體在37℃、LB培養(yǎng)基中生長到對數(shù)后期收集菌體，用滲透壓法、凍融法提取細菌胞質(zhì)組分，經(jīng)均質(zhì)、離心，用凝膠排阻、離子交換色譜提取純酶，冷凍干燥保存。BL可從培養(yǎng)發(fā)光細菌直接提取得到，其制備方法與FL類似。從V.harveyi中提取的酶活可達1.8×1011LU/mg，為獲得特殊用途的BL，亦可通過誘變或基因克隆得到。各種發(fā)光細菌的基因克隆均有許多報道。Luciferase, firefly 是一種發(fā)光酶，負責螢火蟲和磕頭蟲的生物發(fā)光。