Como ocorre e qual a finalidade da bioluminescência

A bioluminescência, um tipo de quimioluminescência, é a luz produzida por uma reação química dentro de um organismo vivo cuja maioria pode ser encontrada no oceano. Dentre as espécies marinhas bioluminescentes incluem peixes, bactérias e geléias, além de organismos bioluminescentes terrestres como vagalumes e fungos. A existência de organismos bioluminescentes nativos em água doce é rara.

Químicamente a bioluminescência é o resultado de uma reação química entre a luciferina e luciferase ou fotoproteína. Sendo que a luciferina é o composto que realmente produz luz. Dependendo do arranjo estrutural das moléculas da luciferina a bioluminescência exibirá uma cor, por exemplo, amarela no caso dos vaga-lumes e esverdeada para os peixes lanterna. O mecanismo da bioluminescência é baseado na reação da enzima luciferase com a luciferina oxidada para produzir oxiluciferina e a emissão de luz. Ou então, fotoproteínas se combinan com as luciferinas e o oxigênio na presença de cálcio cujo resultado é a emissão de luz.

reação bioluminescência com luciferina

Reação da luciferina com oxigênio e com a ATP, sendo catalisada pela enzima luciferase, produzindo oxiluciferina, AMP (Adenosina monofosfato ou Monofosfato de adenosina), Pirofosfato (PPi) e luz

Bioluminescência não é a mesma coisa que fluorescência, entretanto. A floração não envolve uma reação química. Na fluorescência, uma luz estimulante é absorvida e reemitida. A luz fluorescente só é visível na presença da luz estimulante.

A Química da Luciferina

É o ácido (4S)-2-(6-hidroxi-1,3-benzotiazol-2-il)-4,5-di-hidro-1,3-tiazol-4-carboxílico, fórmula C11H8N2O3S2 – 280,32 g/mol é uma substância sólida (T.F. 202 – 204 °C) na condição ambiente.

A Luciferina, cujo nome vem do latim lucifer (portador de luz ou que traz a luz), é uma classe de pigmentos. Ela pode ser obtida por meio de síntese e comercializada por indústrias de química fina. É utilizada em inúmeras aplicações envolvendo a quantificação de ATP para fins analíticos e clínicos. Entre estas aplicações destacam-se:

  • Monitoração de biomassa;
  • Avaliação da contaminação microbiológica de alimentos, bebidas, águas e fluídos biológicos;
  • Avaliação da viabilidade celular;
  • Ensaio de atividades enzimáticas envolvendo o consumo ou formação de ATP.

Cinco tipos comuns de luciferinas

  1. Luciferina de pirilampo (benzotiazol): encontrada em pirilampos, o substrato da enzima luciferase.
  2. Luciferina bacteriana (mononucleótido de flavina): encontrada em bactérias, alguns cefalópodes da ordem Sepiolida e alguns peixes. Consiste num ácido carboxílico de cadeia longa e um fosfato de riboflavina reduzido.
  3. Luciferina de dinoflagelados (tetrapirrol): derivado da clorofila encontrado em dinoflagelados, frequentemente os responsáveis pelo fenómeno de fosforescência nocturna na superfície de oceanos. Um tipo semelhante de luciferina é encontrado no krill.
  4. Vargulina: encontrada em determinados peixes de águas profundas, especificamente ostracodes e peixes pertencentes ao género Porichthys. É uma imidazolopirazina.
  5. Coelenterazina: é encontrada em radiolários, ctenóforos, cnidários, lulas, copépodos, quetognatas, peixes e camarões. Encontra-se ligada à proteína aequorina.

Estruturas químicas de luciferinas

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Tipos de luz bioluminescente

A maioria dos organismos usa seus órgãos de luz para piscar por períodos de menos de um segundo a cerca de 10 segundos. Esses flashes podem ter uma cor dependendo do ambiente onde vive a espécie e/ou organismo:

  • A maior parte da bioluminescência marinha e terrestre é expressa azul-esverdeada pois são mais facilmente visíveis no fundo do oceano e a maioria dos organismos marinhos são sensíveis apenas às cores azul-esverdeadas.
  • A bioluminescência terrestre também pode exibir cor amarela, como vaga-lumes e fungos.

Fonte:

National Geographic

Química Nova interativa

Wikipédia

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