ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応

ホタルなどが行う生体発光の反応。反応の基質がルシフェリンで、反応の触媒として働く酵素がルシフェラーゼ。¹

ホタル生物発光はホタルルシフェリン（以下、単にルシフェリンと呼ぶ）にルシフェラーゼタンパク質を混ぜると起きるため、発光反応は「ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応」と呼ばれる。²

ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応の全容³

まず、マグネシウムイオン（Mg²⁺）の存在下で、ルシフェリンがATPと反応を起こしてルシフェリルAMPができる。

$$ルシフェリン + ATP ⇄ ルシフェリルAMP + PPi$$

次に、ルシフェリルAMPが酸素と反応して励起状態のオキシルシフェリンを生成する。

$$ルシフェリルAMP + O₂ ⇄ オキシルシフェリン + CO₂ + AMP + H⁺$$

そして、生成された励起状態のオキシルシフェリンが、基底状態に戻る際のエネルギー差が光となって放出される。

発生する光の量はATPの量に比例する。⁴