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Bioluminiscencia

1890
  • Raphaël Dubois
Organismos bioluminiscentes en un entorno de laboratorio para la investigación bioquímica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Bioluminescence is the production and emission of light by a living organism. It is a naturally occurring form of quimioluminiscencia where energy is released by a chemical reaction in the form of light emission. The primary reaction involves a light-emitting pigment, a luciferin, and an enzyme, a luciferase, which catalyzes the reaction, typically with oxygen as a co-reactant.

La bioluminiscencia ha evolucionado de forma independiente muchas veces en diversas ramas de la vida, desde bacterias y hongos hasta insectos y peces de aguas profundas. La química subyacente, aunque diversa, suele seguir un patrón común. Una enzima (luciferasa) actúa sobre un sustrato (luciferina) para producir un estado intermedio excitado. Por ejemplo, en las luciérnagas, la enzima luciferasa cataliza la reacción de la luciferina de luciérnaga con trifosfato de adenosina (ATP) y magnesio para formar adenilato de luciferilo. A continuación, este complejo reacciona con el oxígeno molecular para crear un peróxido intermedio altamente inestable, que se descompone en oxiluciferina en un estado excitado y libera AMP. La oxiluciferina excitada emite entonces un fotón, produciendo el característico resplandor amarillo verdoso. La alta eficiencia de muchos sistemas bioluminiscentes (los rendimientos cuánticos pueden aproximarse a 1) significa que casi toda la energía se libera en forma de luz, con muy poco calor, lo que le ha valido el nombre de ‘luz fría’. Esta eficacia y la especificidad de la reacción enzima-sustrato han convertido a los sistemas de luciferasa en herramientas inestimables en biotecnología, sobre todo como genes informadores para estudiar la expresión génica y la función de las proteínas.

UNESCO Nomenclature: 2302
- Bioquímica

Tipo

Proceso biológico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observación de organismos brillantes (por ejemplo, luciérnagas, madera brillante) a lo largo de la historia
  • desarrollo de la enzimología y comprensión de las interacciones enzima-sustrato
  • aislamiento y caracterización de moléculas orgánicas
  • avances en genética y biología molecular permitiendo la clonación de genes (para ensayos de reportero)

Aplicaciones

  • Genes reporteros en biología molecular (ensayo de luciferasa)
  • Imágenes biomédicas de procesos celulares y progresión de enfermedades en animales vivos
  • Monitoreo ambiental de toxicidad (por ejemplo, ensayos bacterianos)
  • desarrollo de nuevas tecnologías de iluminación
  • descubrimiento y selección de fármacos

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Plantas genéticamente modificadas que brillan como iluminación ambiental
  • Árboles bioluminiscentes para iluminar las calles de la ciudad
  • Pruebas de diagnóstico médico en las que las bacterias diseñadas para producir luz mueren en presencia de un patógeno específico, lo que hace que la luz se apague.
  • Levadura autoiluminante para las industrias cervecera y panadera para monitorear la fermentación
  • Sensores bioluminiscentes para detectar minas terrestres mediante la reacción a trazas químicas explosivas en el suelo.
  • Pez mascota brillante (ya existe, pero se puede ampliar a otras mascotas/patrones)
  • Tinta bioluminiscente para impresión de seguridad y anti-falsificación
  • Aerosoles agrícolas que hacen que las plagas brillen para una identificación más fácil y una eliminación específica
  • árboles de Navidad bioluminiscentes
  • Monitoreo en tiempo real de la calidad del agua mediante organismos que cambian su emisión de luz en respuesta a los contaminantes
Relacionado con: bioluminiscencia, luciferina, luciferasa, organismo vivo, emisión de luz, luciérnaga, ATP, gen informador, luz fría, bioquímica.

Contexto histórico

1890
1955
1980
1880
1897
1970

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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