자체형광물질은 생체물질에 많이 존재하고 있다., 그림 2와 같은 Tryptophan(trp), Tyrosine(tyr), phenylalanine(phe) 등의 방향족 아미노산 (Aromatic amino acids), NADH, Flavins, Puridoxyl 유도체, chlorophyll, 등이 있으며, 외부 형광 물질로 Dansyl, Fluorescein, Rhodamine 등이 있다.

[그림 2] Intrinsic biochemical fluorophores
(Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Ed., Joseph R.Lakowicz 에서 발췌함)

이 중 대표적 아미노산인 Tryptophan(trp)와 Tyrosine(tyr)의 특성을 좀 더 상세하게 살펴 보자. 단백질 중의 Tryptophan 잔기(residue)의 Indole 그룹은 자외선 영역에서 흡수 및 방출을 일으킨다. Tyrosine은 Tryptophan과 비슷한 양자 효율을 가지고 있으나, 방출스펙트럼은 그림 3과 같이 Tryptophan 보다 좁게 나타나는 특성을 가지고 있다.

[그림 3] Emission spectra of the Fluorescent amino acids in water of pH 7.0
(Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Ed., Joseph R.Lakowicz 에서 발췌함)

그림 3에서 보면 Tyrosine 의 형광세기가 비교적 강하게 나타나지만, 단백질상태의 Tyrosine는 형광세기가 점차적으로 줄어든다(Fluorescence quenching). 그 이유는 Tyrosine이 펩타이드 사슬과 반응하거나 Tryptophan으로 에너지 전이가 일어나기 때문이라고 알려져 있다. 단백질 변성(Denaturation)시에 Tyrosine의 방출세기는 증가한다. Tryptophan의 방출세기는 주도 분자 구조 환경에 따라 달라지며, 이 같은 특성은 단백질의 입체구조 해석에 사용된다. 참고로 단백질 방출 파장 측정 시 최대 방출 파장이 옮겨지는 (Shift) 현상은 여러 가지 현상으로부터 요소로부터 기인되는데, 보통 리간드의 결합, 단백질-단백질 간의 결합, 단백질의 펼쳐짐(Unfolding) 등이 영향을 준다고 알려져 있다. Tryptophan의 형광 소멸시간 (Fluorescence lifetime)은 1ns~6ns으로 알려져 있다.