萤火虫发光原理
萤火虫的发光原理简单来团冲兄说,就是荧光素在催化下发生的一连串复杂生化反应;而光即是这个过程中所释放的能量。
萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成,如果将发光器的构造比喻塌袭成汽车的车灯,发光细胞就有如车灯的灯泡,而反射层细胞就有如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。所以虽然只是小小的光芒,在黑暗中却让人觉得相当明亮。
而萤火虫的发光器会发光,起始于传至发光细胞的神经冲动,使得原本处于抑制状态的荧光素被解除抑制。
萤火虫的发光细胞内发光细胞中有两类化学物质,一类被称作荧光素,另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP,并与氧气发生反应,反应中产生激发态的判并氧化荧光素,当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子,从而发光。
由于反应所产生的大部分能量都用来发光,只有2~10%的能量转为热能,所以当萤火虫停在我们的手上时,我们不会被萤火虫的光给烫到,所以有些人称萤火虫发出来的光为“冷光”。
1、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。萤火虫的发光,简单来说,是荧光素(luciferin)在催化下发生的一连串复杂生化反应;而光即是这个过程中所释放的能量。由于不同种类的萤火虫,发光的型式不同,因此在种类之间自然形成隔离。萤火虫中绝大多数的种类是雄虫有发光器,而雌虫无发光器或发光器较不发达。虽然我们印象中的萤火虫大多是雄虫有两节发光器、雌虫一节发光器,但这种情况仅出现于熠萤亚科中的熠萤属(Luciola)及脉翅萤属(Curtos)。因为像台湾窗萤(Pyrocoelia analis),雌雄都有两节发光器,两者最大的区别在于雌虫为短翅型,而雄虫则为长翅型。
2、萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯,发光细胞就有如车灯的灯泡,而反射层细胞就有如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。所以虽然只是小小的光芒,在黑暗中却让人觉得相当明亮。
3、而萤火虫的发光器会发光,起始于传至发光细胞的神经冲动,使得原本处于抑制状态的荧光素被解除抑制。而萤火虫的发光细胞内有一种含磷的化学物质,称为荧光素,在荧光素的催化下氧化,伴随产生的能量便以光的形式释出。由于反应所产生的大部分能量都用来发光,只有2~10%的能量转为热能,所以当萤火虫停在我们的手上时,我们不会被萤火虫的光给烫到,所以有些人称萤火虫发出来的光为“冷光”。
当一个雄性萤火虫想和一个雌性萤火虫交配的时候,它的腹部就开始像灯一样以一定频率闪烁起来,它期待着它的情人有所反应,闪烁起一样的灯光。但是这些小家伙是怎么点亮它们的灯光的呢?人类一直不得其解。《科学》杂志刊登论文初步揭示了这一秘密。
萤火虫的腹部有数千个称为光细胞。这些发光细胞里含有两种化学物质——荧光素和荧光酵素。当氧气进入细胞时会促成这两种物质发生化学反应而发光。
科学家把萤火虫放入一个空盒子里,在盒子里注入氧气和一氧化氮。为什么注入一氧化氮?因为科学家们最近几年发现,一氧化氮是生物体内的一种非常重要的气体。在动物的许多生理反应中,一氧化氮都是重要的讯号分子,它们能够控制人和动物的血压,控制心脏跳动,控制人类的记忆等,它也是哺乳动物性器官勃起过程中的一种必需因素。
当科学家增加空盒子里的一氧化氮的时候,他们发现,萤火虫的腹部开始闪烁并持续发亮,但是当停止一氧化氮供应的时候,萤火虫的“灯笼”会灭掉。
知道一氧化氮有助于萤火虫发光后,科学家开始寻找细胞内一氧化氮的来源。他们发现制造一氧化氮的酵素就坐落在会发光的光细胞旁。
研究小组推测:萤火虫体内的神经讯号会启动一氧化氮的制造。当一氧化氮制造完成并送到光细胞后,就关闭细胞里通过消耗氧来产生能量的线粒体,让氧气能够进入光细胞。所以,关闭了“发电厂”——线粒体的同时,实际上也就点亮了萤火虫的灯光。
萤火虫发光的过程,可以用来说明一部分生物发光的机制。腺瞟吟核青三磷酸(简称ATP)是生物体细胞用以贮存能量的一种化合物,ATP可以与萤火虫体内的荧光素发生作用,形成一种荧光瞟吟化合物,这个化合物在荧光酶的催化作用下,在有氧存在时,产生荧光。所以,这种发光是一种化学发光,在发光时并不产生热量。
故答案为:×
萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯,发光细胞就有如车灯的灯泡,而反射层细胞就有如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。所以虽然只是小小的光芒,在黑暗中却让人觉得相当明亮。
而萤火虫的发光器会发光,起始于传至发光细胞的神经冲动,使得原本处于抑制状态的荧光素被解除抑制。而萤火虫的发光细胞内有一种含磷的化学物质,称为荧光素,在荧光素的催化下氧化,伴随产生的能量便以光的形式释出。由于反应所产生的大部分能量都用来发光,只有2~10%的能量转为热能,所以当萤火虫停在我们的手上时,我们不会被萤火虫的光给烫到,所以有些人称萤火虫发出来的光为“冷光”。
至于萤火虫发光的目的,早期学者提出的假设有求偶、沟通、照明、警示、展示及调节族群等功能;但是除了求偶、沟通之外,其它功能只是科学家观察的结果,或只是臆测。直到近几年,才有学者验证了警示说:1999年,学者奈特等人发现,误食萤火虫成虫的蜥蜴会死亡,证实成虫的发光除了找寻配偶之外,还有警告其它生物的作用;学者安德伍德等人在1997年以老鼠做的试验,证实幼虫的发光对于老鼠具警示作用。