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Bioluminescence

1890
  • Raphaël Dubois
Organismes bioluminescents en laboratoire pour la recherche biochimique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Bioluminescence is the production and emission of light by a living organism. It is a naturally occurring form of chimiluminescence 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 bioluminescence a évolué indépendamment à de nombreuses reprises dans diverses branches du vivant, des bactéries et des champignons aux insectes et aux poissons des grands fonds. La chimie sous-jacente, bien que diverse, suit généralement un schéma commun. Une enzyme (la luciférase) agit sur un substrat (la luciférine) pour produire un intermédiaire à l'état excité. Par exemple, chez les lucioles, l'enzyme luciférase catalyse la réaction de la luciférine avec l'adénosine triphosphate (ATP) et le magnésium pour former l'adénylate de luciféryle. Ce complexe réagit ensuite avec l'oxygène moléculaire pour créer un intermédiaire peroxyde très instable, qui se décompose en oxyluciférine à l'état excité et libère de l'AMP. L'oxyluciférine excitée émet alors un photon, produisant la lueur jaune-vert caractéristique. La grande efficacité de nombreux systèmes bioluminescents (les rendements quantiques peuvent approcher 1) signifie que presque toute l'énergie est libérée sous forme de lumière, avec très peu de chaleur, ce qui lui vaut le nom de « lumière froide ». Cette efficacité et la spécificité de la réaction enzyme-substrat ont fait des systèmes de luciférase des outils inestimables en biotechnologie, notamment en tant que gènes rapporteurs pour étudier l'expression des gènes et la fonction des protéines.

UNESCO Nomenclature: 2302
- Biochimie

Taper

Processus biologique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • observation d'organismes lumineux (par exemple, lucioles, bois lumineux) à travers l'histoire
  • développement de l'enzymologie et compréhension des interactions enzyme-substrat
  • isolement et caractérisation de molécules organiques
  • progrès en génétique et biologie moléculaire permettant le clonage de gènes (pour les tests de gènes rapporteurs)

Applications

  • gènes rapporteurs en biologie moléculaire (dosage de la luciférase)
  • imagerie biomédicale des processus cellulaires et de la progression des maladies chez les animaux vivants
  • surveillance environnementale de la toxicité (par exemple, dosages bactériens)
  • développement de nouvelles technologies d'éclairage
  • découverte et criblage de médicaments

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • plantes génétiquement modifiées qui brillent comme éclairage ambiant
  • des arbres bioluminescents pour éclairer les rues de la ville
  • tests de diagnostic médical où les bactéries conçues pour produire de la lumière meurent en présence d'un pathogène spécifique, provoquant l'extinction de la lumière
  • levure auto-éclairante pour les industries brassicoles et boulangères pour surveiller la fermentation
  • capteurs bioluminescents pour détecter les mines terrestres en réagissant aux traces chimiques explosives dans le sol
  • poisson de compagnie lumineux (existe déjà, mais peut être étendu à d'autres animaux de compagnie/modèles)
  • encre bioluminescente pour l'impression de sécurité et la lutte contre la contrefaçon
  • pulvérisations agricoles qui font briller les nuisibles pour faciliter leur identification et leur élimination ciblée
  • arbres de Noël bioluminescents
  • surveillance en temps réel de la qualité de l'eau à l'aide d'organismes qui modifient leur intensité lumineuse en réponse aux polluants
Lié à : bioluminescence, luciférine, luciférase, organisme vivant, émission de lumière, luciole, ATP, gène rapporteur, lumière froide, biochimie.

Contexte historique

1890
1955
1980
1880
1897
1970

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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