発光のメカニズム

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発光のメカニズム

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/16 08:46 UTC 版)

「ホタル」の記事における「発光のメカニズム」の解説

発光するホタルの成虫は、腹部の後方の一定の体節に発光器を持つ。幼虫は、腹部末端付近の体節に発光器を持つものが多いが、より多くの体節に持っている場合もある。 ホタルの発光物質はルシフェリンと呼ばれ、ルシフェラーゼという酵素とATPがはたらくことで発光する。発光は表皮近くの発光層で行われ、発光層の下には光を反射する反射層もある。ホタルに限らず、生物の発光は電気による光源と比較すると効率が非常に高く、熱をほとんど出さない。このため「冷光」とよばれる。

発光のメカニズム

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2008/09/11 11:34 UTC 版)

「バイオフォトン」の記事における「発光のメカニズム」の解説

ホタルや夜光虫のような生物発光では発光基質ルシフェリンと発光酵素ルシフェラーゼによって生化学反応で生じるエネルギーの大部分が光となって放出される。一方、バイオフォトンに関与する生化学反応は主にミトコンドリアにおける細胞呼吸などの酸化還元反応と言われており、そこで生じるエネルギーの内、フォトンとして放出されるのはごく僅かである。これは関与する分子のうち比較的高いエネルギーを持った後にそのエネルギーを光として放出する分子が確率的に少なく、ほとんどの分子は生化学反応を通して生理活動を行った後に熱としてエネルギーを放出するためである。比較的高いエネルギーを持った分子、すなわち活性酸素やラジカルなどがこの過程に関わっている。以上のことから明らかなように、バイオフォトンと同様な発光現象は、生物でしか観測されないわけではなく、同様の化学反応を起こして観測することが可能である。特に酸化還元反応はエネルギーの発生が比較的大きく、分子が持つ平均エネルギーが高くなるので、光を放出可能な状態に励起される分子の数も多くなる。これ以外の化学反応でも量子力学的に決まるある確率で反応に付随する発光があるはずであるが、観測できないほど弱い場合もある。ちなみに、ホタルや夜光虫では、熱として放出されるより光として放出されるエネルギーが大きくなる化学反応が利用されている。