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Bioluminescência

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A bioluminescência é a luz produzida por uma reação química dentro de um organismo vivo. A bioluminescência é um tipo de quimioluminescência , que é simplesmente o conceito de uma reação química em que é produzida luz. (A bioluminescência é quimiluminescência que ocorre dentro de um organismo vivo.).

A bioluminescência é um ” luz fria “. Luz fria significa menos do que 20% da luz que gera térmica de radiação ou de calor.

A maioria dos organismos bioluminescentes são encontrados no oceano. Estes bioluminescentes marinhos espécies incluem peixes, bactérias e geléias. Alguns organismos bioluminescentes, incluindo vaga-lumes e fungos, são encontrados em terra. Quase não há organismos bioluminescentes nativos de água doce habitats.

Química

A reação química que resulta em bioluminescência requer duas substâncias químicas exclusivas: luciferina ea luciferase ou seja fotoproteína. Luciferin é o composto que realmente produz luz. Em uma reação química, a luciferina é chamado o substrato . A cor bioluminescente (amarelo em vaga-lumes, esverdeado em lanternfish) é um resultado do arranjo de moléculas de luciferina.

Alguns organismos bioluminescentes produzir ( sintetizar ) luciferina por conta própria. Dinoflagellate s, por exemplo, bioluminesce em uma cor verde-azulado.

Dinoflagelados bioluminescentes são um tipo de plâncton organismos marinhos-minúsculo que às vezes pode fazer com que a superfície do oceano a brilhar na noite.

Alguns organismos bioluminescentes não sintetizam luciferina. Em vez disso, eles absorvem-lo através de outros organismos, quer como alimento ou em uma simbiótica relação. Algumas espécies de peixes aspirante, por exemplo, obter luciferina através do “camarão semente” que consomem. Muitos animais marinhos, como lulas, casa bioluminescentes bactérias em seus órgãos de luz. As bactérias e lulas têm uma relação simbiótica.

A luciferase é uma enzima . Uma enzima é um produto químico (chamado um catalisador ) que interage com um substrato para afetar a velocidade de uma reação química. A interação da luciferase com oxidada (oxigênio adicionado) luciferina cria um subproduto, chamado oxiluciferina. Mais importante ainda, a reação química cria luz.

Dinoflagelados bioluminescentes produzem luz usando uma reação luciferina-luciferase. A luciferase foi encontrado em dinoflagelados está relacionada com a química verde clorofila encontrado em plantas.

Ecossistemas dinoflagelados bioluminescentes são raros, principalmente formando em água quente lagoa s com aberturas estreitas para o mar aberto.

Dinoflagelados bioluminescentes reunir nessas lagoas ou baías, ea abertura estreita os impede de escapar. Toda a lagoa pode ser iluminado à noite.

A maioria das reações bioluminescentes envolvem luciferina e luciferase. Algumas reações, no entanto, não envolvem uma enzima (luciferase). Essas reações envolvem um produto químico chamado um fotoproteína . Fotoproteï combinar com luciferinas e oxigênio, mas precisa de outro agente, muitas vezes, um íon de cálcio elemento, para produzir luz.

Fotoproteï só recentemente foram identificados e biólogos e químicos ainda estão estudando suas propriedades químicas incomuns. Fotoproteï foram estudadas pela primeira vez em geléias de cristal bioluminescentes encontrados ao largo da costa oeste da América do Norte. O fotoproteína em geléias de cristal é chamado de “proteína verde fluorescente” ou GFP.

A bioluminescência não é a mesma coisa que a fluorescência , no entanto. O florescimento não envolver uma reação química. Em fluorescência, uma luz estimulante é absorvida e reemitida. A luz fluorescente é visível apenas na presença da luz estimulante. A tinta utilizada nos marcadores fluorescentes é fluorescente. fosforescência é semelhante ao florescence, excepto a luz fosforescente é capaz de re-emitem luz por períodos mais longos de tempo.

Adaptações

A bioluminescência é usada por coisas para caçar viver presa , defender contra predadores s, encontrar companheiros, e executar outras vitais atividades.

Adaptações defensivas

Algumas espécies luminesce para confundir os atacantes. Muitas espécies de lulas, por exemplo, flash para assustar predadores, como peixes. Com o peixe assustado pego de surpresa, a lula tenta escapar rapidamente.

A lula vampiro exibe uma variação deste comportamento defensivo. Como muitos lulas de águas profundas, a lula vampiro carece de sacos de tinta. (Squid que vivem perto da superfície do oceano ejetar tinta escura para deixar seus predadores no escuro.) Em vez disso, a lula vampiro ejeta pegajoso bioluminescente muco , que pode surpreender, confundir e atrasar predadores, permitindo que o squid para escapar.

Muitas espécies marinhas usam uma técnica chamada counterillumination para se proteger. Muitos predadores, como tubarões, caça de baixo. Eles olham de cima, onde a luz solar cria sombras sob presas. Counterillumination é um tipo de camuflagem contra esse comportamento predatório.

Counterillumination uso Hatchetfish. Hatchetfish têm órgãos que produzem luz que apontam para baixo. Eles ajustam a quantidade de luz que vem de suas barrigas para coincidir com a luz que vem de cima. Ao ajustar sua bioluminescência, eles disfarçam suas sombras e tornar-se praticamente invisível aos predadores olhando para cima.

Alguns animais bioluminescentes, tais como estrelas frágeis, pode separar as partes do corpo para distrair predadores. O predador segue o braço brilhante da estrela frágil, enquanto o resto do animal rasteja longe no escuro. (Estrelas frágeis, como toda estrela do mar s, pode voltar a crescer os braços.).

Quando alguns animais separar as partes do corpo, eles separar-los em outros animais. Quando ameaçados, algumas espécies de pepino do mar pode romper as peças luminescentes de seus corpos para os peixes nas proximidades. O predador vai seguir o brilho sobre o peixe, enquanto o pepino do mar rasteja para longe.

Biólogos pensam que algumas espécies de tubarões e baleias podem tirar proveito de bioluminescência defensiva, mesmo que eles não são bioluminescent si. Um cachalote, por exemplo, pode procurar um habitat com grandes comunidades de plâncton bioluminescente, que não fazem parte da dieta da baleia. Como predadores do plâncton (peixe) aproximar-se do plâncton, no entanto, os seus alertas de brilhantes a baleia. A baleia come o peixe. O plâncton em seguida, ligue as suas luzes.

Algumas larvas de insetos (apelidado de “pirilampos”) acende para avisar os predadores que eles são tóxicas . Os sapos, pássaros e outros predadores sabe que consumir estas larvas irá resultar em doença e possível morte.

Adaptações ofensivas

A bioluminescência pode ser usado para atrair presas ou procurar presas.

O predador mais famoso de usar a bioluminescência pode ser o tamboril, que usa bioluminescência para atrair presas. O tamboril tem uma enorme cabeça, dentes afiados, e uma fina crescimento longo, carnoso (chamado de filamento ) no topo de sua cabeça. No final do filamento é uma bola (chamado o esca ) que o tamboril pode acender-se. Peixes menores, curioso sobre o ponto de luz, nadar em um olhar mais atento. Até o momento a vítima vê as enormes mandíbulas, escuras do tamboril por trás da esca brilhante, pode ser tarde demais.

Outros peixes, como um tipo de dragonfish chamado loosejaws, utilizam a bioluminescência para procurar presas. Loosejaws ter adaptar ed para emitir luz vermelha; a maioria dos peixes só pode ver a luz azul, assim loosejaws têm uma enorme vantagem quando eles acendem uma área circundante. Eles podem ver a sua presa, mas suas presas não podem vê-los.

Atração

Pirilampos adultos, também chamados de vaga-lumes, são bioluminescentes. Eles acendem para atrair parceiros. Embora ambos os vaga-lumes machos e fêmeas pode luminescente, na América do Norte vaga-lumes piscando mais são do sexo masculino. O padrão de seus flashes diz fêmeas próximas que espécies de vaga-lume são eo que eles estão interessados em acasalamento.

Fonte: education.nationalgeographic.com

Bioluminescência

Processo bioquímico utilizado por muitos animais e algas marinhas, resultando na produção de luz. O processo é feito através da oxidação de uma proteína chamada Luciferina por uma enzima chamada Luciferase.

A bioluminescência é produzida por componentes do fitoplâncton, principalmente dinoflagelados como a Noctiluca. Esta alga é a responsável pelos pontos de luz azul-esverdeada produzidos na areia das praias e na água, visíveis durante a noite. Muitos invertebrados também produzem luz, principalmente os crustáceos, como os camarões, vermes, equinodermas e lulas. Os peixes são os únicos vertebrados capazes de produzir luz.

A bioluminescência se dá principalmente em órgãos especiais denominados fotóforos, os quais estão presentes em locais específicos do corpo e em quantidades variáveis, dependendo da espécie em questão.

Estes órgãos luminosos são formados por um tecido fotogênico, no qual a reação bioquímica se processa, ligado a terminações nervosas que transmitem o comando para a produção de luz.

Em outros casos de bioluminescência, não são os fotóforos que produzem luz, mas bactérias luminescentes aprisionadas em pontos específicos do corpo de algumas espécies de peixes. Como neste caso não há o controle nervoso deste processo, comumente existem membranas que podem cobrir e descobrir o sítio luminoso de acordo com a necessidade do peixe.

O Brasil é o país com a maior diversidade de espécies luminescentes no mundo, entre elas vaga-lumes que produzem os mais belos espetáculos da natureza, como as chamadas larvas ‘trenzinho’, que emitem luz em duas cores. Com a devastação das florestas, no entanto, essa esplêndida riqueza está se perdendo.

A bioluminescência é um processo característico em peixes das regiões profundas dos oceanos, onde há a rarefação ou mesmo a ausência total de luz natural.

Fonte: ambientalistasemrede.org, National Geographic e denisevianaoceano.blogspot.com.br

Bioluminescência

Ainda que a capacidade de emitir luz seja notória em alguns animais, como o vaga-lume, o sistema biológico que causa o processo não é muito conhecido.

A faculdade que têm certos seres vivos de emitir luz sem necessidade de fontes externas de energia denomina-se bioluminescência. Sua característica é a energia não se dissipar em forma de calor. Por isso, a luz emitida é fria.

Os seres luminescentes não se restringem a um grupo determinado de espécies animais ou vegetais, mas se distribuem em um terço dos diversos grupos sistemáticos dos animais identificados, embora não se conheça nenhum caso entre anfíbios, répteis, mamíferos e aves, nem tampouco entre as plantas. Grande número de seres luminescentes são marinhos, enquanto na água doce só há na verdade uma única espécie bioluminescente, uma lapa (Latia neritoides), natural da Nova Zelândia. Há casos que não podem ser considerados como de luminescência no sentido estrito. Um exemplo é o camarão hotaru ebi das águas do lago Suva, no Japão, que não é luminescente por si mesmo, mas devido a uma bactéria que o infecta e provoca sua morte em 24 horas. Em terra firme, quase todos os seres que emitem luz são de vida noturna.

Função da bioluminescência

As espécies dotadas dessa propriedade utilizam-na para diversos fins. Existem muitas hipóteses sobre a origem da luminescência. Nas bactérias, cogita-se a possibilidade de que a luminescência decorra da atmosfera isenta de oxigênio das primeiras eras geológicas, isso porque na produção de luz por processo enzímico elimina-se oxigênio, tóxico naquela época. Algumas bactérias mantiveram sua luminescência, ainda que se tenham adaptado ao oxigênio atmosférico e marítimo. Em insetos como Photinus pyralis, uma espécie de vaga-lume da América do Norte, a luminescência visa o êxito do acasalamento. Quando a temperatura é de 25o C, o macho emite clarões durante um terço de segundo a intervalos de 5,5s. A fêmea responde a esse sinal com uma demora exata de 2s em relação ao do macho e, ato contínuo, este responde à fêmea. Se a resposta não demorasse exatamente 2s, o macho não enviaria um segundo sinal à fêmea, evitando-se assim um cruzamento estéril entre espécies diferentes. Em outros casos a luminescência serve de proteção, como acontece com certos peixes mesopelágicos que produzem luminosidade em sua zona ventral, confundindo-se com a claridade do céu aos olhos de seus predadores. Também a usam como defesa os grandes calamares abissais para fugir, quando expulsam uma substância luminescente. Em outros casos, a luz emitida é utilizada para caçar as presas ou para reconhecimento da espécie.

Localização e bioquímica

A bioluminescência pode produzir-se em órgãos chamados fotóforos, cuja origem costuma ser glandular, ou por associação com microrganismos luminescentes, como ocorre em muitos peixes abissais. Se a luz emitida provém de uma glândula, seu controle se desenvolve por impulsos nervosos ou mediante hormônios; se provém de simbiose (associação entre duas espécies com benefício para ambas) com bactérias luminescentes, estas costumam alojar-se em determinadas partes do animal, que pode controlar a luminescência com o movimento dessa parte de seu corpo, com a expansão e contração de melanóforos, ou mesmo com uma membrana escura interposta.

A produção de luminescência deve-se a reações químicas do organismo, catalisadas por enzimas específicas. Basicamente, a reação consiste na oxidação de substâncias, chamadas luciferinas, mediante enzimas denominadas luciferases. Ao oxidar-se, o composto químico passa a um estado de alta energia, desprendendo um fóton (visível) e voltando a seu estado de baixa energia, mais estável que o de alta. Assim se produz a luz. Essa oxidação do substrato enzimático é comum nos peixes abissais. No vaga-lume registra-se uma ativação da luciferina pelo ATP (adenosina trifosfato ou trifosfato de adenosina, molécula que armazena energia), antes da oxidação pelo oxigênio.

Fonte: biomania.com

Bioluminescência

O termo bioluminescência (do grego: bios vida e do latim: lumem luz) significa a capacidade de um determinado organismo gerar luz fria através de uma reação química, com a catalisação e oxidação da proteína denominada luciferina pela enzima luciferase.

Na natureza, dependendo do grupo, são observadas diferenças nos mecanismos químicos que resultam nessa atividade, porém, a luciferina e luciferase estão presentes em todas as reações dessa natureza. (VIVIANI, 2009 apud HERRING, 1987). Esse fenômeno ocorre em uma grande diversidade de organismos, sendo encontrados nos filos Cnidaria (hidrozoa, scyphozoa e antozoa), Ctenophora, Mollusca (gastrópodes, bivalves e cefalópodes), Annelida (poliquetas e oligoquetos), Arthropoda (insetos, crustáceos e miriápodes), Echinodermata e Chordata (urocordados e peixes), mas não são conhecidos em plantas, anfíbios, répteis, aves ou mamíferos.(BECHARA, 1994). A bioluminescência pode ser utilizada para comunicação intraespecífica, através de padrões e freqüência das luzes, tendo elevada importância nos processos reprodutivos. Outra função importante da bioluminescência é a sinalização interespecífica, cujo intuito principal é o de atração da eventual presa para uma emboscada, ou o contrário, o mimetismo para desestimular um predador, imitando outro animal ou simulando um tamanho corpóreo maior que o real, ambos associados a um comportamento defensivo. Peixes abissais ainda utilizam o recurso com forma de iluminar, como uma lanterna, o crepúsculo marinho (VIVIANI 2009 & BECHARA, 1994). A hipótese da origem da bioluminescência bacteriana, segundo estudiosos, está associada ao início da história biológica terrestre, onde as formas de vida predominantes eram as bactérias anaeróbias. Para essas bactérias, o gás oxigênio é tóxico, e com o aumento da quantidade livre desse gás na atmosfera, resultante da respiração das novas formas de vida, as cianobactérias, foi preciso desenvolver um mecanismo para metabolizar a molécula de O2, gerando o fenômeno que conhecemos como bioluminescência, que perdura até hoje. (SELINGER, et al. 1965)

Os registros históricos da bioluminescência são encontrados em períodos inferiores há 3000 anos, muito embora, os seres humanos tenham se estabelecido em comunidades agrícolas há 10.000 anos na China e na Mesopotâmia, o que permitiu certa organização das informações. As descrições escritas de observações da luminescência só aparecem muito mais tarde (LEE, 2009). Quimicamente, o mecanismo de ação da bioluminescência em vagalumes (Lampyridae) pode ser explicado da seguinte forma, a luciferase catalisa a oxidação da luciferina por oxigênio, ativada por MgATP (Figura 1). Na primeira etapa da catálise enzimática, a luciferase atua como adenil-transferase, adenilando a luciferina a partir de ATP e liberando pirofosfato. Esta etapa é essencialmente semelhante à reação de ativação de ácidos graxos e outros ácidos carboxílicos aromáticos catalisados pelas acylCoA:sintetases (VIVIANI, 2009 apud DELUCA & MCELROY, 1978).

Em seguida a luciferase atua como oxigenase, removendo o próton do carbono alfa a carbonila, tornando-o suscetível ao ataque por oxigênio molecular, com a produção do intermediário dioxentanônico, cuja clivagem produz dióxido de carbono e oxiluciferina excitada (VIVIANI, 2009). A luciferase possui uma seqüência sinalizadora Ser-Lys-Leu que fará com que esta luciferase seja digerida após a tradução para peroxissomas, nas organelas as quais estão associadas nos fotocitos (GLOUD et al., 1967) Reação = luciferina + O2?lntermediário peroxídico?oxiluciferina*s?oxiluciferina + h?. Como exemplo de exceção à regra, o sistema bioluminescente de fungos é o único no qual a luminescência aparentemente não é catalisada por enzimas. (VIVIANI, 2009 apud WILSON & HASTINGS, 1998). Através da deconvolução espectral, foi sugerido que a coloração da luz emitida, seja controlada pelo sítio ativo das luciferases dos lampirideos (BRANCHINI et al 2004). Sendo que o ceto-fenolato determinaria a luz vermelha, o enol/fenolato emitiria a luz laranja e o enlato/fenolato seria o emissor da luz verde (VIVIANI, 2009 apud VIVIANI & OHMIYA, 2006). A estrutura do sítio ativo da luciferase verde é mais estabilizada do que a da luciferase vermelha.

A explicação para esta diferença de espectro de bioluminescência está mais relacionada às mudanças conformacionais durante a etapa de emissão de luz do que na composição de resíduos do sítio ativo (VIVIANI 2009 apud VIVIANI et al 2007). A mudança do pH, poderia alterar a polaridade do sítio ativo, impedindo a entrada de água, deslocando o espectro para vermelho(VIVIANI, 2009 apud VIVIANI et al., 2007,2008). Os rendimentos quânticos da bioluminescência são em geral elevados, isso se deve aos sítios ativos das luciferinas, que fornecem microambientes altamente protetivos para o produto excitado, evitando que este se desative por outros processos não radioativos. As luciferases constituem, portanto, casos especiais de oxigenases otimizadas para a emissão de luz (VIVIANI, 2009). Existem três tipos de bioluminescência, aquela resultante da simbiose com bactérias, a bioluminescência intracelular e a bioluminescência extracelular. O fenômeno resultante da bioluminescência por simbiose com bactérias, é bem mais difundido, em animais marinhos, em vermes, moluscos, celenterados, equinodermos e peixes, do que em outros grupos animais. De forma geral, em algumas partes do corpo do animal, existem pequenas bexigas, que servem para armazenar as bactérias produtoras de luz, denominadas fotóforos, que na maioria dos casos, são controlados pelo sistema nervoso do hospedeiro, existindo ainda, mecanismos que controlam a intensidade e frequência do processo (SELINGER, et al. 1965). A bioluminescência intracelular é gerada por células especificas, localizadas em órgãos, próximos a pele, geralmente com células refletoras que irão intensificar a luz emitida. Nos pirilampos, uma placa de cristais de urato é a responsável por intensificar a luz, já em certos peixes, placas de guanina são utilizadas como material refletor, sendo frequentemente encontradas em lulas e dinoflagelados (SELINGER, et al. 1965). Nos Cefalópodos, a bioluminescência é uma característica comum e complexa há uma grande porcentagem desses animais de arco bioluminescente, os órgãos que produzem luz são muito complexos possuindo lentes, refletores, íris, filtros de Interferência, telas de pigmentos, e persianas (JOHNSEN, et al. 1999). Na bioluminescência extracelular, os reagentes e catalisadores (luciferina e luciferase) são sintetizados e armazenados em vesículas dentro das células especificas. Quando há sinal de necessidade, estas substâncias são expulsas para fora do corpo produzindo uma nuvem de luz. Geralmente, pode ser utilizada para afugentar os predadores, sendo comum, em crustáceos e alguns cefalópodes abissais. (SELINGER, et al. 1965) Na superfície terrestre, os insetos constituem o grupo mais numeroso em espécies luminescentes.

É sabido que neles a emissão luminosa é controlada neurologicamente: os fotóforos, com fotócitos ricos em mitocôndrias (fonte ATP), possuem muitos terminais nervosos e traqueolas, que controlam a entrada de oxigênio (BECHARA, 1994) Nesta ordem foram descritas espécies luminescentes nos gêneros Lipuras e Neanuras, entretanto as funções biológicas e a natureza química da bioluminescência permanecem completamente obscuras (HARVEY, 1952). Esta Família é composta por coleópteros conhecidos como pirilampos ou vagalumes. Alimentam-se, principalmente, de lesmas e caramujos e vivem em torno de 1 a 3 anos. As fêmeas dos vagalumes botam os ovos em árvores apodrecidas, sendo geralmente ápteras e, juntamente, com as suas larvas, são bioluminescentes. É um grupo diverso que possui cerca de 1700 espécies conhecidas. (BUZZI, 2010). O lamperídeos possui em seu abdômen, órgãos luminosos de coloração amarelo-esverdeado, ausente nas formas imaturas. Uma função desse fenômeno nesses insetos é a atração do sexo oposto, sendo que o mecanismo é espécie-específico, ou seja, cada espécie possui um ritmo de iluminação característico (BUZZI, 2010). Outra função da bioluminescência para o grupo, tem a ver com a predação. Fêmeas de algumas espécies imitam as luzes de espécies diferentes, atraindo machos que se deslocam para reprodução, mas que acabam sendo predados (TRIPLEHORN & JONNSON, 2011). Os elaterídeos são fitófagos na fase adulta, sendo encontrados, em flores, sob a casca de arvores ou folhagens. As formas larvais podem ser encontradas alimentando-se, em locais com matéria orgânica em decomposição, como troncos de árvores podres, ou se configuram como espécies daninhas, atacando sementes recém-plantadas e raízes de plantas cultivadas, entre elas feijão, algodão,batatas, milho etc. São descritas aproximadamente 7.000 espécies no mundo Na fase adulta as lanternas estão localizadas na forma de vesículas ovaladas sobre o pro tórax que emitem luz contínua na região do verde, e uma lanterna abdominal que é ativada somente durante o vôo, que também emite luz contínua, mas em geral a coloração é avermelhada em relação às lanternas torácicas (BECHARA, 1994 & BUZZI, 2010).

Considerações Finais

A bioluminescência é um fenômeno não muito raro e deveria ser mais estudada, pois, pode facilitar a vida do ser humano através do uso de lâmpadas bioluminescentes ou associadas à nanotecnologia, poderia ser empregada na iluminação pública ou em ambientes internos devido à alta rentabilidade e por ser uma energia renovável de baixo custo. A bioluminescência também é empregada como marcadores genéticos nos sequenciadores de ultima geração, como 474 e Illumina tornando os processos de sequenciamento mais eficazes quando comparados a outros métodos.

Referências Bibliográficas

BECHARA, E.J.H. Vagalumes: Da Química à Biotecnologia. Química Nova. Vol. 17. 3.ed. 1994 BRANCHINI, B. R.; SOUTHWORTH, T. L.; MAGYAR R. A.; GONZALEZ, M. C.; RUGGIERO, M. C.; STROH J. G. Alternative mechanism of bioluminescence color determination in firefly luciferase. Biochemistry, 2004. BRUSCA, R. C.; BRUSCA, G. J. Invertebrados. 2.ED. Rio de Janeiro, Guanabara Hoogan, 2007. BUZZI, Z. J. Entomologia Didática. 5. ED. Curitiba, UFPR, 2010. GLOUD, S. J., KELLER G. A. and SUBRAMANI S.; Identification of a peroxisomal targeting signal at the carboxy terminus of firefly luciferase. J.cell boil. (1987). HARVEY, E. N., Bioluminescence. New York, Academic Press. 1952 JOHNSEN, S.; BALSER E. J.; FISHER E. C.; WIDDER E. A. bioluminescence in the deep-sea cirrate octopod Stauroteuthis sytensis verril (mollusca: cephalopoda) Marine Science Division, Harbor Branch Oceonografiphic Institution, ft. pierce, Florida; and Department of Biology, Illinois Wesleyan University, Bloomington Illinois (1999) TRIPLEHORN, C. A,; JONNSON N.F. Estudo dos insetos. 7. ED. São Paulo, Cengage Learning, 2011. SELINGER, H. H. Y W. D. MCELROY Light: Physical and Biological Action. New York: Academic Press. 1965. VIVIANI, V.R. Luciferases em vagalumes: Estrutura, função e aplicação em bioanálise e biomageamento Laboratório de Bioluminescência e Biotecnologia-UNISO Universidade Federal de São Carlos Campus de Sorocaba, SP, Brasil 2009.

Fonte: www.unimep.br

Bioluminescência

A bioluminescência é a emissão de luz fria e visível por organismos vivos. Ela ocorre em variados organismos (bactérias, fungos, algas, celenterados, moluscos, artrópodes, peixes), principalmente no ambiente marinho. No ambiente terrestre ela ocorre em fungos, anelíedeos, moluscos e principalmente nos insetos. Ela serve principalmente para finalidades de comunicação biológica.

A bioluminescência é gerada por reações químicas altamente exotérmicas, catalizadas enzimaticamente, nas quais a energia das ligações químicas de compostos orgânicos é convertida preferencialmente em luz visível. Nestas reações, moléculas genericamente denominadas de luciferinas são oxidadas por oxigênio, produzindo moléculas eletrônicamente excitadas que decaem emitindo luz. Estas reações são catalizadas por enzimas chamadas de luciferases.

A bioluminescência constitui uma das assinaturas da vida, e por esta razão ela serve como um excelente bioindicador desde o nível molecular até o nível ambiental, e como excelente reagente bioanalítico e marcador celular e de expressão gênica.

Nosso laboratório investiga a bioluminescência de organismos da fauna brasileira sob os aspectos bioquímico, evolutivo, ambiental e biotecnológico, enfatizando o estudo da relação entre estrutura, função, evolução e aplicações bioanaliticas das enzimas luciferases.

Fonte: www.biolum.ufscar.br

Bioluminescência

A bioluminescência é a capacidade dos seres vivos para produzir luz . Muitas vezes, isso é feito por simbiose. Neste, o maior organismo contém, muitas vezes, em um especial do órgão , microorganismos que fazem a luz. Eukaryote protistas têm especiais organelas, e algumas bactérias também produzem luz. A bioluminescência é o resultado de processos químicos, em que a energia produzida é libertado como a luz visível. A bioluminescência tem aparecido muitas vezes durante a evolução.

ATP (adenosina tri-fosfato), a fonte de energia biológica, reage com a luciferina , com o auxílio da enzima luciferase para proporcionar um complexo intermediário. Este complexo se combina com o oxigênio para produzir um composto altamente quimioluminescente (brilhantemente brilhante).

O papel da Gamma Proteo bactérias na produção de luz é discutida em pormenor nas obras de referência. A capacidade para a produção de luz é uma extensão do normal metabolismo : todas as reações químicas produzem poucos fotões. A luz visível é produzida quando aumenta a produção de fotões. No caso das bactérias, a função original do que a reação estava, provavelmente, para desintoxicar oxigênio excessivo.

Bioluminescência
Vaga-lume

Bioluminescência
Exemplo de uma espécie de cogumelos bioluminescentes …

Bioluminescência
… Brilhando com as luzes apagadas.

Os oceanos

A bioluminescência é principalmente um fenômeno marinho.

“É a principal fonte de luz na maior fração do volume habitável da Terra, o oceano profundo. Em contraste, a bioluminescência é essencialmente ausente (com algumas exceções) em água doce, mesmo em Lago Baikal “.

A bioluminescência é encontrado no mar em todos os níveis:. planctônicas , pelágicos e bentônicos organismos. Alguns grupos planctônicos, tais como dinoflagelados e ctenóforos (geléias pente) usá-lo na maioria das espécies. Mais alto mar da vida marinha uso bioluminescência de uma forma ou de outra. Normalmente, a emissão de luz marinha pertence ao azul e verde espectro de luz , os comprimentos de onda que podem transmitir através da água do mar mais facilmente.

Atração

Bioluminescência
Pirilampo comum.

A bioluminescência é usada como isca para atrair presas por vários peixes de águas profundas, como o tamboril . A isca pendurada sobre a cabeça do peixe atrai pequenos animais para dentro da distância de ataque. Alguns peixes, no entanto, usam uma isca não bioluminescente.

O tubarão cookiecutter usa bioluminescência para camuflagem, mas uma pequena mancha em sua barriga permanece escuro e aparece como um pequeno peixe de grandes peixes predadores como o atum e cavala. Quando estes peixes tentam consumir o “peixe pequeno”, eles são mordidos pelo tubarão, o que arranca os pequenos circulares “cortador de biscoito em forma de” pedaços de carne de seus hospedeiros.

Dinoflagelados têm uma torção interessante sobre esse mecanismo. Quando um predador de plâncton é detectado através do movimento na água, os luminesces dinoflagelados. Este, por sua vez, atrai os predadores ainda maiores que irá consumir o predador.

Atrair parceiros é uma função importante da bioluminescência. Isto é visto em vaga-lumes , que usam a piscar periódicas em seus abdomens para atrair parceiros na época de acasalamento. No ambiente marinho, isso só foi bem documentado em certas pequenas ostrácodes crustáceos , mas pode ser bastante comum.

Biotecnologia

Organismos bioluminescentes são alvo de muitas áreas de pesquisa. Sistemas de luciferase são largamente utilizados no campo da engenharia genética . Eles também têm sido utilizados em investigação biomédica, para dar etiquetas de algumas células visíveis. luciferina podem ser adicionados a moléculas e células para torná-los visíveis ao microscópio . “Esse mercado é agora vale cerca de 20 bilhões de libras. Se você entrar em um hospital e ter um exame de sangue que mede virais proteínas , câncer de proteínas, hormônios , vitaminas , bactérias proteínas, drogas , é quase certo usar esta técnica “.

A estrutura do photophores , os órgãos produtores de luz em organismos bioluminescentes, estão sendo investigados por designers industriais.

Organismos bioluminescentes

Esta é uma lista de organismos que têm a bioluminescência visível:

Organismos terrestres

Animais

Artrópodes vaga-lumes pirilampos minhocas da estrada de ferro certasmoscas mycetophilid certos centopeias, como Geophilus carpophagus. certos milípedes como Motyxia. Quantula striata Anelídeos Fungos – Um total de 71 espécies são bioluminescentes, incluindo espécies de Armillaria , Omphalotus , Mycena , Gerronema , Pleurotus . Cogumelos Jack O’Lantern cogumelo ( Omphalotus olearius ) fungo fantasma ( nidiformis Omphalotus ) Cogumelo de mel Panellus stipticus

Peixe

Tubarão charuto Peixe lanterna Gulper enguia Lanternfish Peixe aspirante Pineconefish Viperfish

Vaga-lumes

Apesar do seu nome, vaga-lumes são besouros que usam uma reação enzimática que envolve um composto químico chamado luciferina para produzir sua típica luz intermitente esverdeada. Bem como, possivelmente, alertando predadores sobre sua toxicidade, acredita-se que o objetivo principal de seu abdômen piscando é atrair parceiros.

Invertebrados marinhos

Cnidaria Canetas Mar corais Aequorea victoria , uma água-viva certas Ctenophores certos equinodermes (por exemplo Ophiurida ) certos crustáceos ostracodes copépodes krill duas espécies de chaetognaths certos moluscos alguns nudibrânquios , lesmas do mar Octopods Bolitaenidae ordem Teuthida Lula Colossal Mastigoteuthidae Sepiolidae Lula vampiro

Microorganismos

Dinoflagelados (eg Noctiluca scintillans , Pyrodimium bahamense ). Vibrionaceae (por exemplo Vibrio fischeri , Vibrio harveyi , Vibrio phosphoreum ) Os membros da marinha bacteriana família Shewanellaceae , Shewanella hanedai e Shewanella woodyi são bioluminescentes.

Referências

Hastings JW 1983. Diversidade biológica, mecanismos químicos, e as origens evolutivas de sistemas bioluminescentes. J. Mol. Evol. 19 , P309. Dyer, Betsey Dexter 2003. Um guia de campo para bactérias . Cornell, NY Capítulo 8, p126. BALOWS, Albert et al. 1.992. Os procariontes: um manual sobre a biologia das bactérias . Springer Verlag, Nova Iorque.página web de Steven Haddock Bioluminescência: [1] Haddock SHD Moline MA e processo JF 2010. A bioluminescência no mar. Ann. Rev. Marinha Sci. 2 :293-343 Biolum página web: http://www.lifesci.ucsb.edu/ ~ biolum / functions.html 7,0 7,1 Jovem RE & Roper CF 1976. Countershading bioluminescente em animais midwater: evidência de lula viva. Ciência . 191 :1046-8. PMID 1251214 Rincon, Paul 2013. A luz fantástica:. Brilho aproveitamento da natureza BBC News . Ciência e Ambiente [2] carpophagus Geophilus – uma centopéia – Família: Geophilidae . Imprensa Plant. Retirado em 20 de outubro de 2011. miriápodes: centopéias estranhas . Herper.com. Recuperado em 20 outubro de 2011 Bryner, Jeanna (2009). “cogumelos Glow-in-the-dark descoberto” . Ciência ao Vivo . Retirado 6 de outubro de 2009 . “Interpretativo eco-passeios mais brilhante baía brilhante do mundo” . Biobay . Retirado 15 de novembro, 2011.

Fonte: simple.wikipedia.org

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