盡管自然界中的生物體普遍存在發(fā)光現(xiàn)象，它們的發(fā)光機(jī)理、強(qiáng)度和光譜范圍存在著很大差異。目前，上根據(jù)發(fā)光的機(jī)理不同將生物發(fā)光分為：受激熒光，發(fā)光生物發(fā)光，化學(xué)發(fā)光和生物的超微弱發(fā)光。
1、受激熒光
受激熒光是指生物體在受到外界光輻射的作用時(shí)，體內(nèi)固有的熒光物質(zhì)或吸收的熒光標(biāo)記物發(fā)光的現(xiàn)象。在生物學(xué)領(lǐng)域中，由于分析物質(zhì)熒光的方法敏感性*，而且?guī)缀跛械挠袡C(jī)分子都能夠直接或經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理后發(fā)生熒光，故很早就受到重視，并逐漸發(fā)展成為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的熒光分析。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用熒光分析zui多的是熒光顯微技術(shù)，基本工具為熒光顯微鏡。但一般的熒光顯微鏡某些情況下熒光的亮度不足，使觀察困難隨著光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)發(fā)展出的激光共聚焦顯微鏡，操作更加方便，實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性提高，使受激熒光的應(yīng)用更加廣泛。
2 、發(fā)光生物發(fā)光
在生物發(fā)光領(lǐng)域中zui容易被人們所接受的發(fā)光現(xiàn)象就是以螢火蟲(chóng)的閃光為代表的發(fā)光生物發(fā)光。現(xiàn)在，已了解各種發(fā)光生物發(fā)光的基本反應(yīng)，在這個(gè)領(lǐng)域中也取得了一些新的進(jìn)展，例如在體外重組蟲(chóng)熒光素酶，用基因工程技術(shù)在大腸桿菌中表達(dá)；人工合成熒光素；體外模擬細(xì)菌發(fā)光體系已獲成功；細(xì)菌的發(fā)光基因已被提出，同樣也已用基因工程方法在大腸桿菌中表達(dá)。水母發(fā)光蛋白已經(jīng)分離純化，一級(jí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)清楚。由于生物發(fā)光的量子效率*，所以研究生物發(fā)光能量的轉(zhuǎn)化具有重要的理論與實(shí)際意義。近年來(lái)被廣泛應(yīng)用的發(fā)光蛋白，如GFP、YFP、CFP 等，其發(fā)光原理就是源自動(dòng)物的自發(fā)發(fā)光，從而為生物醫(yī)學(xué)研究提供了新的手段。
3 、化學(xué)發(fā)光
化學(xué)發(fā)光是在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中(主要為氧化還原反應(yīng))發(fā)出可見(jiàn)光的現(xiàn)象。化學(xué)發(fā)光反應(yīng)是由兩個(gè)關(guān)鍵步驟組成：激發(fā)和發(fā)射。許多化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)能釋放足夠的自由能而把參加反應(yīng)的物質(zhì)之一激發(fā)到能發(fā)射光的電子激發(fā)態(tài)，生成一種激發(fā)態(tài)產(chǎn)物，在它回到基態(tài)時(shí)，剩余能量轉(zhuǎn)變成光子能量產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。隨著化學(xué)發(fā)光物質(zhì)合成技術(shù)的進(jìn)步，化學(xué)發(fā)光在生物醫(yī)學(xué)及其它領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，將化學(xué)發(fā)光與免疫反應(yīng)結(jié)合起來(lái)建立的化學(xué)發(fā)光免疫測(cè)定法和化學(xué)發(fā)光標(biāo)記是繼熒光標(biāo)記，放射性核素標(biāo)記，酶標(biāo)記三大標(biāo)記技術(shù)之后，發(fā)展起來(lái)的檢測(cè)技術(shù)。
4、生物超微弱發(fā)光
隨著生物發(fā)光研究的進(jìn)一步深入，發(fā)現(xiàn)人體的器官、組織、細(xì)胞、乃至大分子都在發(fā)光，不過(guò)發(fā)光強(qiáng)度更弱。這些有關(guān)生物超微弱發(fā)光(ultra- weak bioluminescence)的研究課題，構(gòu)成了當(dāng)前生命科學(xué)發(fā)展前沿中的一個(gè)極其重要的研究領(lǐng)域——生命系統(tǒng)的超微弱光子輻射(ultra- weak photon emission from living system) 。20世紀(jì)60~70 年代以來(lái)，各國(guó)先后出現(xiàn)了一些研究小組專門進(jìn)行這方面的探討，如日本的稻場(chǎng)文男小組(1991)研究了鼠肝核的超微弱天然光子發(fā)射；德國(guó)F.A. Popp小組提出了“生物光子"概念和一系列的相干理論。目前研究已涉及到細(xì)胞、亞細(xì)胞乃至生物大分子的層次。越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)表明，DNA 是生物超微弱發(fā)光的一個(gè)輻射源。
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