在探索微观世界的漫长征程中，科学家曾长期在黑暗中摸索。那些微小的粒子、复杂的结构，如同隐藏在深处的宝藏，难以被发现和了解。而荧光探针的出现如同一盏明灯，照亮了微观世界……
来自大自然的启迪
在自然界中，有一些生物，例如水母、珊瑚、海葵等，可以在光的照射下发出彩色的荧光，这得益于它们体内存在的荧光蛋白。
受到这个启发，科研人员研发出了荧光探针——一种具有发光本领的分子或材料，当它遇到目标物时，会发出特定的荧光信号。凭借这些荧光信号，科研人员就能够轻松地在复杂的微观体系中追踪和识别目标物，深入了解它们的变化规律。
荧光探针缘何发光？
那么，这些荧光信号是如何产生的呢？当荧光探针吸收了特定波长的光（例如紫外线）后，因为获得了能量，其内部的电子会变得异常活跃，从低能量级跃迁到高能量级。
但是，这种状态极不稳定，电子很快又会回到原来的低能量级。根据能量守恒定律，在这个过程中，能量没有消失，而是以光的形式释放出来，即荧光信号。这有点像给气球充气（吸收能量），然后松手（释放能量）。
每个荧光探针的分子都有特定的形状和组成。如果荧光探针分子结构简单，共轭体系小，它可能会发出蓝光（波长较短）；如果分子结构复杂，共轭体系大，它可能会发出红光（波长较长）。
因此，科研人员可以用荧光探针标记细胞膜上的蛋白质，观察这些蛋白质是如何在细胞膜上移动的，通过这种方式更好地理解细胞的生理功能。
荧光探针的构成
荧光探针主要由3个关键部分组成：荧光基团、识别基团、连接基团。
荧光基团：它是整个探针的“小太阳”，负责发出荧光信号。
识别基团：碰到目标物时，识别基团会与目标物进行特异性结合，如抗原-抗体相互作用、酶-底物特异性反应等，因此，它们会紧紧结合在一起。结合成功后，荧光基团周围的环境一旦发生变化，荧光信号就会跟着改变。
连接基团：它就像一座桥梁，将荧光基团和识别基团稳固地连在一起。
撰文 | 田思超
责任编辑 |牛一名 高琳 段阳阳
运营编辑 | 段阳阳 岳焕琦
质量审核 | 业蕾
❖ 文章来源：《知识就是力量》杂志
《荧光探针：让微观世界“闪闪发光”》 ❖
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