荧光素是最受欢迎的多功能生物荧光底物之一。在萤火虫和几种其它甲虫中发现了萤火虫荧光酶/荧光素。通过中间体dioxetanone介导作用，荧光素酶氧化ATP激活的荧光素。萤火虫荧光素酶在ATP的辅助下氧化荧光素产生荧光。这个反应发生的几秒内在560nm处的化学荧光达到最高峰，当荧光素和ATP都超量存在的条件下，发射光与荧光素酶的活性成比例关系。萤火虫荧光素酶很早以前就用于与抗体结合形成偶联物，作为免疫分析中用荧光素作为底物进行检测的标签。与HRP和碱性***酸酶相比，荧光素酶不耐化学修饰。这个酶的一个特殊的优点是，除了高灵敏度外，在哺乳动物组织中内源性荧光素酶的活性很低。荧光素酶另一个重要的作用是用于卫生监测。荧光素酶/荧光素系统可用于检测污染，因为产生荧光所需的ATP存在于所以活体生物中。这种类型的ATP生物荧光特性足以保证对食品表面的检测，无论是在加工制作工程中设备的污染还是产品的污染都能检出。