萤火虫什么时候发光

篇一：萤火虫的发光行为

萤火虫的发光

蒋志帆 生技1001 102202106

摘要：萤火虫(鞘翅目，萤科 )是自然界常见的生物，地球上很多地方都可以在夏天的夜晚看到它们。科学家对它们的研究可以追溯到上世纪初，并且持续至今，依然有很多问题吸引着人们。本文就萤火虫的发光行为、机制、功能意义及其在各方面的应用作出了综合性的论述。

关键字：萤火虫、发光行为、发光机制、应用

1.发光的类型

发光是由于一个分子或原子中的电子吸收能量后，跃迁到较高的能级，由于激发态的不稳定性，当它从较高的能级再自发跃迁到基态的时候，就会发出一个光子，这就是所说的发光。

根据分子受激发的方式不同，可分为化学发光，生物发光，电发光，荧光等等。手机屏幕和按键的背景光是二极管发光，来自于电；有些荧光壁画或夜光手表，在关了灯后依然灼灼生辉，这时看到的是磷光；演唱会上挥舞的荧光棒和荧光手镯其实是化学发光，是通过里面化学试剂的反应而发光；萤火虫的光也不是荧光（因为荧光属于光发光，即分子是通过光激发而达到激发态的），它是生物发光。

2.萤火虫的发光

2.1萤火虫的发光机制

60 年代 Hopkins 大学的 William McElroy、Emil White与 Howard Seliger 就北美萤火虫 Photinus pyralis 是如何发光的做了开创性的基础研究[1]。关于它的反应机理，一个普遍被接受的机制是，萤火虫萤光素（D-luciferin，D-LH2）在萤光素酶（luciferases，Luc）的活性点与其结合，在三磷酸腺苷（ATP），Mg2+和 O2的作用下，由酶催化产生激发态氧化萤光素（OxyLH2）。在 OxyLH2退激的过程中，产生可见光。简单来说，就是荧光素在萤光素酶的催化下被氧化，同时消耗ATP，产生了可见光。它每产生100次闪光需要6微

克ATP[2]。

2.2 萤火虫发光较电灯泡发光的优点

通常，物体被加热到500℃以上时就开始发出暗红色的光，温度进一步升高，物体就开始发更强的光，爱迪生就是以此发明了电灯。如白炽灯的灯丝温度为2000℃以上，可想而知，这样的光源要伴随着大量热的散发，因此大部分能量也随着这些热效应而浪费掉了。而生物发光并不像这些光线那样产生热效应，所以又称之为冷光（但不仅仅只有生物发光是冷光，像荧光一般也没有热效应）。通常情况下灯泡只有10%的功率用以发光,其余的90%全都转化成热浪费了。而萤火虫灯却不发热,可以使其功率全部用以发光。很明显，冷光的能量利用效率要远大于伴随着热效应的发光。一直以来，发明萤火虫灯是照明工程师们梦寐以求的愿望。

3.萤火虫成虫发光的生物学意义

3.1 两性交配中的信号交流

O sten Sacken 首先描述了萤火虫的发光行为作为其性别识别信号。利于两性求偶交配是目前公认的成虫自发荧光的基本也是最重要的功能[3]。 动物学家们已经探明,雄性萤火虫并非凭借雌性萤火虫的色彩,亮度或闪光的持续时间来辨认自己的情侣,而是以雄性萤火虫呼应自己的闪光速度为依据。萤火虫这种雌雄两性之间的闪光形式有其一定的规律,而且非常稳定。就好象各种小鸟在交配前唱出各种不 同的歌声一样。

3.2 捕食信号

少数种类萤火虫成虫利用光信号捕食异种萤火虫。比如美洲 Photuris属一些种类的雌萤,它们能破译某些异种萤火虫如 Photinus的特异性闪光信号, 进而模拟异种雌萤的回应信号来吸引并捕食雄萤, 这种现象称为侵略性拟态或捕食应答[4]。

3.3 警告防御

某些取食者如蜥蜴误食萤火虫成虫后会导致厌食甚至致死的现象[5]，证实成虫的发光除了找寻配偶之外，还有警告等其它生物的作用。

4.应用领域

用萤光虫尾部提取物可以测定各种生物体或其器官、组织内的ATP含量及能量代谢情况。用萤光素酶系检测ATP方法已日益广泛

地应用于生物化学、生物物理及植物生理学等各方面。

在环境污染监控方面，利用生物荧光分析细菌污染已成为全世界最快的分析方法；在生物工程、分子生物学领域则可以利用生物荧光作为报告基因检测目标基因以及细胞内 ATP 水平[6]；核酸领域中用于标记核酸，可作为基因水平下的超敏感和选择性的生物分析工具，如重组细胞生物传感器、免疫分析和核酸杂交系统[7]；基因学中测定 DNA 片段序列，可应用于临床诊断和药物开发等生物体外和体内持续检测过程[8]，如基因表达，蛋白质－蛋白质相互间作用和疾病的进程。和传统分析方法相比，此系列技术不论在时间耗费和灵敏度上都显示了很大的优势，应用前景很广阔。

5.讨论

持续警戒发光也会引来天敌或者不怕光的取食者的注意, 并且发光代谢反应需要消耗能量 ATP的代价也是昂贵的。当遭遇或者吸引捕食者的几率很高时, 这一行为是发育过程中必要的代谢? 还是既能带来利益又会带来风险的防御信号? 或许还是其它的原因?这些都需要深入研究。同时，光信号和化学信号的关系在萤火虫的生存和繁殖过程中都具有重要意义, 但是二者发挥作用中的关系还需要进一步证明, 特别是卵和幼虫的发光行为与体内某些化学物质或者化学反应的关系。

参考文献

[1] Mc Elroy W. D., DeLuca M. and Travis J. Science 1967, 157, 50

[2](美)w.D麦克尔罗伊著 (杨松榆等译)，1978，细胞生理学与生物化学,科学出版社,69页

[3] Sivin sk i J. 1981. The n ature and poss ib le functions of lum in escen ce inColeop tera larvae[ J] . Th e Co leopterists Bu llet in, 35: 167~ 179.

[4] L loyd JE. 1980. M ale Photuris f iref lies m im ic sexual signals of theirfem ales prey[ J] . S cien ce, 210: 669 ~ 671.

[5] S ivin sk i J. 1981. The n ature and poss ib le functions of lum in escen ce inColeop tera

larvae[ J] . Th e Co leopterists Bu llet in, 35: 167~ 179.

[6] Greer L. and Szalay A. A. Luminescence 2002,17, 43

[7] Chiu N H L, Chxistopoulos T K. Anal Chem, 1996,68(14):2304－2308

[8] Deb D. K., Srivastava K. K, Srivastava R. And Srivastava B. S. Biochem. Biophys. Res.Commun. 2000, 279, 457

篇二：萤火虫会发光的秘密

萤火虫会发光的秘密

什邡市师古小学三年级三班 刘静

炎热的夏天到了，晚上我和几个小伙伴到小区的花园里州萤火虫玩。只见一只只萤火虫提着一个个小灯笼在花丛中飞来飞去，真是有趣极了！回到家躺在床上，我忽然想到萤火虫为什么会放光呢？ 于是，我查阅了很多资料，终于发现了萤火虫发光的秘密。夜晚人们可以看到萤火虫一闪一闪地飞行，这是由于萤火虫体内一种称作虫萤光素酶的化学物质与氧气相互作用，从而产生的光亮。这种被称作虫萤光素酶的化学物质像开关一样启动这种反应，当萤火虫产生虫萤光素酶的时候，这种反应就开始了，萤火虫便会发出一闪一闪的光亮。

荧火虫的种类很多，在它们的腹部末端都有一个能发出绿色光辉的发光器官。它们白天伏在草丛中，夜晚飞出来活动。尾部的那盏绿色的小灯，把夜空装点得同幻境一般。难怪有人看了会害怕。荧火虫不仅成虫可以发光，就连卵、幼虫、蛹也会发光。成虫的腹部末端有个发光器。雄虫的发光器为两节，雌虫为一节。在发光器的透明皮肤下面有发光层和反光层。发光层呈黄白色，是一种叫作荧火素的蛋白质发光物质。当荧火虫呼吸时，这种荧火素便和吸进的氧化合成荧光素酶，于是，它们的尾部就开始一闪一闪地发光了。

萤火虫发光的目的，除了要照明外，还有求偶、警戒、诱捕等用

途。这也是它们沟通的工具。不同种类萤火虫的发光发光方式、发光频率及颜色不同，它们藉此来传达不同的讯息。

哦，原来荧火虫是这样发光的啊！

篇三：萤火虫为什么会发光

萤火虫为什么会发光？

大洋小学 五（2）班 朱梦雅

夏天的傍晚，当人们走过树林旁，或是走进小河边的草丛中，经常能看到边飞边闪耀着美丽光亮的萤火虫。如果我们能抓住许多只萤火虫，把它们关进透明的小玻璃瓶里，就能做成一盏不用电池的活“电灯”。萤火虫为什么会发光?它发光的秘密在哪里？

仔细观察萤火虫我们可以发现:原来这个发光的小“灯”位于萤火虫腹部的第六节和第七节之间，那里有一部分表皮特别薄，薄的简直透明。在这层薄膜里面，就是萤火虫的小“灯”——发光器官。通过查找资料，我知道这个发光器官由发光层、反射层和透明层三部分组成。发光层里有15000多个发光细胞，细胞里有荧光素和荧光素酶，荧光素酶能使荧光素和氧发生反应而发光。发光层就好比是电灯泡里的灯丝，而透明层就好比玻璃灯泡。那么，荧光素发光时所需要的氧气是哪里来的呢？那是由发光器周围的气管供给的。氧气充足的时候，光就明亮；氧气不充足时，光就暗淡，甚至不发光。这样就发出忽明忽暗的闪光来。 萤火虫黑夜发光，白天它是不是也发光呢？我们可以做这样一个实验：在黑暗中，萤火虫发出光亮，然后用非常细的一束光线照射在萤火虫的眼睛上。这时候，萤火虫的小“灯”立刻熄灭了。可见，萤火虫在白天是不发光的。

萤火虫发出的光是一种冷光，它不会产生热。科学家根据萤

火虫的发光原理，已经成功地制出了能发冷光的荧光粉，涂在日光灯管的内壁上。日光灯的灯丝通电以后，温度很低，只有四十多摄氏度，消耗的电能很少，而发光的效率却是白炽灯的四五倍。所以日光灯受到人们的欢迎。

篇四：萤火虫发光之谜

萤火虫发光之谜

淡淡地掠过一丝丝的风，我倚着竹凳，细细地品味着那盛夏之景。突然，眼前的几点萤光匆匆飘来，使我对这可爱的小东西不胜着迷。

萤火虫在我家院子里盘旋了好几圈，我试着伸出双手。它似乎听到了我的心声，慢慢地落在我的手上。我轻轻地捧起它，仔细地观察着。几乎失去了光芒的它就像一只黄褐色的小甲虫。它的头部长着两根丝状的触角，背上那两个白色的翅膀时常从外壳中伸出来，但不过一会儿又会收回去，还有六只小而细的足。

我看着那只有趣的萤火虫，有两个疑问在我脑海里几乎同时出现了，使我百思不得其解。我琢磨着：它为什么会发光呢？于是，我把它装进玻璃瓶，来到我的书房，郑重地翻开书。经上网查找，我终于找到了答案。

原来，萤火虫的发光器官由一小簇特殊的大细胞组成，周围分布着许多小神经和小气管。在这些细胞中含有一种奇妙的物质，叫做萤光素。萤火虫呼吸的时候，氧气从小气管进入细胞，和萤光素结合，在另一种物质萤光酶的作用下，发生化学反应，发出光来。可以简写成一个简单的公式：氧气+萤光素。

在了解萤火虫发光的秘密后，我茅塞顿开。可瓶中的莹火虫却似乎并不知乐，它的光已全无踪影。此时又一个疑问在我脑中迅速闪出：“萤火虫在亮光下为什么不发光了呢？”我继续在网上查找。原来，萤火虫的眼睛感受到光亮刺激的时候，眼神经末梢立刻向脑神经中枢报告：“天亮了！”它的脑神经中枢再向周围的小神经发出命令：“熄灯！”

白天，当接到“熄灯”的命令以后，就关闭小气管，停止向发光细胞供给氧气，于是小“灯”就熄灭了。萤火虫这样巧妙地控制发光，一点也不浪费能量。

我拿着那个玻璃瓶，又来到了庭院中，让它自由地飞向夜空。只见它发出了与刚才同样的萤光，便轻盈地扑翅向前方飞去，在漆黑的夜幕中隐隐地闪动着。我久久地望着它们，顿时感到：在生活中，我们应该要学会发现问题，观察问题并解决问题。

就在那个夏日之夜，我发现了丛草中的那点光，领略到了当年杜牧“轻罗小扇扑流萤”的心境，在美丽而弱小的萤光中，我看到了身边处处有科学。

篇五：萤火虫为什么会一闪一闪的发光

萤火虫为什么会一闪一闪的发光？

萤火虫的光有的黄绿，有的橙红，亮度也各不相同。它们发光的部分是在腹部最后两节。这两节在白天是灰白色，在黑夜才能发出光亮。光是通过透明的表皮而发出。 表皮下面是一些能发光的细胞。 发光细胞的下面是另一些能发射光线的细胞，其中充满着小颗粒，称为线粒体。线粒体能把身体里所吸收的养分氧化，合成某种含有能量的物质。 发光细胞还含有两种特别的成分：一种叫做荧光素， 一种叫做荧光酶。荧光素和含能量的物质结合，在有氧气时，受荧光酶的催化作用，使化学能转化为光能，于是产生光亮。萤火虫常常一闪一闪地发光，是因为它能控制对发光细胞的氧气供应的缘故。

字数作文