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जैव प्रकाशिनेसेंस

1890
  • Raphaël Dubois
Bioluminescent organisms in a laboratory setting for biochemical research.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

Bioluminescence is the production and emission of light by a living organism. It is a naturally occurring form of chemiluminescence 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.

जीव-प्रकाश का विकास जीव-जगत की विभिन्न शाखाओं में कई बार स्वतंत्र रूप से हुआ है, जीवाणुओं और कवकों से लेकर कीटों और गहरे समुद्र की मछलियों तक। इसकी अंतर्निहित रसायन प्रक्रियाएँ विविध होते हुए भी, सामान्यतः एक समान पैटर्न का अनुसरण करती हैं। एक एंजाइम (ल्यूसिफरेज) एक सब्सट्रेट (ल्यूसिफेरिन) पर क्रिया करके एक उत्तेजित अवस्था वाला मध्यवर्ती यौगिक बनाता है। उदाहरण के लिए, जुगनुओं में, ल्यूसिफरेज एंजाइम जुगनुओं के ल्यूसिफेरिन की एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) और मैग्नीशियम के साथ अभिक्रिया कराकर ल्यूसिफेरिल एडेनिलेट बनाता है। यह यौगिक फिर आणविक ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके एक अत्यंत अस्थिर पेरोक्साइड मध्यवर्ती यौगिक बनाता है, जो उत्तेजित अवस्था में ऑक्सील्यूसिफेरिन में विघटित होकर एएमपी मुक्त करता है। उत्तेजित ऑक्सील्यूसिफेरिन फिर एक फोटॉन उत्सर्जित करता है, जिससे विशिष्ट पीली-हरी चमक उत्पन्न होती है। कई जीव-प्रकाश प्रणालियों की उच्च दक्षता (क्वांटम उपज 1 के करीब पहुँच सकती है) का अर्थ है कि लगभग सारी ऊर्जा प्रकाश के रूप में मुक्त होती है, और बहुत कम ऊष्मा उत्पन्न होती है, इसलिए इसे "शीतल प्रकाश" कहा जाता है। एंजाइम-सब्सट्रेट प्रतिक्रिया की इस दक्षता और विशिष्टता ने ल्यूसिफरेज प्रणालियों को जैव प्रौद्योगिकी में अमूल्य उपकरण बना दिया है, विशेष रूप से जीन अभिव्यक्ति और प्रोटीन कार्य का अध्ययन करने के लिए रिपोर्टर जीन के रूप में।

UNESCO Nomenclature: 2302
जैव रसायन विज्ञान

Type

जैविक प्रक्रिया

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • इतिहास भर में चमकने वाले जीवों (जैसे, जुगनू, चमकती लकड़ी) का अवलोकन
  • एंजाइम विज्ञान का विकास और एंजाइम-सब्सट्रेट अंतःक्रियाओं की समझ
  • कार्बनिक अणुओं का पृथक्करण और लक्षण वर्णन
  • आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान जीन क्लोनिंग की अनुमति देना (रिपोर्टर परख के लिए)

आवेदन

  • आणविक जीवविज्ञान में रिपोर्टर जीन (ल्यूसिफेरेज परख)
  • जीवित जानवरों में कोशिकीय प्रक्रियाओं और रोग की प्रगति का जैवचिकित्सा संबंधी चित्रण
  • विषाक्तता के लिए पर्यावरणीय निगरानी (उदाहरण के लिए, जीवाणु परीक्षण)
  • नई प्रकाश प्रौद्योगिकियों का विकास
  • दवा की खोज और स्क्रीनिंग

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे जो परिवेशी प्रकाश के रूप में चमकते हैं
  • शहर की सड़कों को रोशन करने के लिए जैवप्रकाशित पेड़
  • चिकित्सा निदान परीक्षण जिनमें प्रकाश उत्पन्न करने के लिए संशोधित बैक्टीरिया एक विशिष्ट रोगजनक की उपस्थिति में मर जाते हैं, जिससे प्रकाश बुझ जाता है।
  • शराब बनाने और बेकिंग उद्योगों में किण्वन की निगरानी के लिए स्व-प्रकाशित खमीर
  • मिट्टी में मौजूद विस्फोटक रसायनों के अंशों पर प्रतिक्रिया करके बारूदी सुरंगों का पता लगाने के लिए जैवप्रकाशित सेंसर।
  • चमकने वाली पालतू मछली (पहले से मौजूद है, लेकिन इसे अन्य पालतू जानवरों/पैटर्न तक विस्तारित किया जा सकता है)
  • सुरक्षा मुद्रण और नकली उत्पादों की रोकथाम के लिए जैवप्रकाशित स्याही
  • कृषि छिड़काव जो कीटों को चमकीला बना देते हैं, जिससे उनकी पहचान करना और उन्हें लक्षित करके हटाना आसान हो जाता है।
  • जैवप्रकाशित क्रिसमस वृक्ष
  • प्रदूषकों के प्रति प्रतिक्रिया में प्रकाश उत्सर्जन को बदलने वाले जीवों का उपयोग करके जल गुणवत्ता की वास्तविक समय में निगरानी करना।
संबंधित विषय: जैवप्रकाशन, ल्यूसिफेरिन, ल्यूसिफरेज, जीवित जीव, प्रकाश उत्सर्जन, जुगनू, एटीपी, रिपोर्टर जीन, ठंडा प्रकाश, जैव रसायन।

ऐतिहासिक संदर्भ

जैव प्रकाशिनेसेंस

Bovine insulin amino acid structure analysis in biochemistry lab.

इंसुलिन की प्राथमिक अमीनो अम्ल संरचना

फ्रेडरिक सैंगर ने 1955 में बोवाइन इंसुलिन के संपूर्ण अमीनो एसिड अनुक्रम का निर्धारण किया, जो जैव रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण उपलब्धि थी। उन्होंने खुलासा किया कि इंसुलिन दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से मिलकर बना होता है: एक 'ए' श्रृंखला जिसमें 21 अमीनो एसिड होते हैं और एक 'बी' श्रृंखला जिसमें 30 अमीनो एसिड होते हैं, जो दो डाइसल्फाइड बंधों द्वारा जुड़े होते हैं। यह पूर्ण रूप से अनुक्रमित होने वाला पहला प्रोटीन था, जिसने यह सिद्ध किया कि प्रोटीनों की विशिष्ट संरचनाएं होती हैं।
Scientist performing bottom-up synthesis of nanomaterials in a laboratory.

बॉटम-अप नैनोमटेरियल संश्लेषण

बॉटम-अप संश्लेषण रासायनिक या भौतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से परमाणु या आणविक अग्रदूतों से नैनोमैटेरियल्स का निर्माण करता है। यह दृष्टिकोण स्व-संयोजन या नियंत्रित निक्षेपण पर आधारित है, जिससे उच्च शुद्धता और आकार एवं संरचना पर सटीक नियंत्रण वाले पदार्थों का निर्माण संभव होता है। सामान्य विधियों में सोल-जेल संश्लेषण, रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीवीडी), आणविक बीम एपिटैक्सी (एमबीई) और कोलाइडल संश्लेषण शामिल हैं।
1890
1955
1980
1880
1897
1970
Chemist measuring nitroglycerin in a historical laboratory, physical chemistry.

नाइट्रोग्लिसरीन का विस्फोट रसायन विज्ञान

नाइट्रोग्लिसरीन एक ऑक्सीजन-पॉजिटिव विस्फोटक है, जिसका अर्थ है कि इसमें कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक मात्रा से अधिक ऑक्सीजन मौजूद होती है। इसके परिणामस्वरूप गैसीय उत्पादों में अत्यंत तीव्र, ऊष्माक्षेपी अपघटन होता है। इसके विस्फोट का संतुलित रासायनिक समीकरण है: [latex]4 C_3H_5(NO_3)_3(l) rightarrow 12 CO_2(g) + 10 H_2O(g) + 6 N_2(g) + O_2(g)[/latex]। इस अभिक्रिया से आयतन में भारी वृद्धि होती है।
Biochemist conducting enzyme catalysis experiments in a laboratory.

एंजाइम उत्प्रेरण (जैव उत्प्रेरण)

एंजाइम प्रोटीन होते हैं जो जैविक उत्प्रेरक (बायोकैटलिस्ट) के रूप में कार्य करते हैं। ये उल्लेखनीय विशिष्टता और दक्षता प्रदर्शित करते हैं, और अक्सर सामान्य शारीरिक परिस्थितियों (तापमान, पीएच) में प्रतिक्रियाओं को लाखों गुना तेज कर देते हैं। यह प्रतिक्रिया एंजाइम के एक विशिष्ट क्षेत्र में होती है जिसे सक्रिय स्थल कहा जाता है, जो लॉक-एंड-की या प्रेरित-फिट तंत्र के माध्यम से सब्सट्रेट को बांधता है।
UV-curing machine curing inks in a laboratory, polymer chemistry application.

पॉलिमर यूवी-क्योरिंग

यूवी-क्योरिंग एक तीव्र फोटोकेमिकल प्रक्रिया है जिसमें स्याही, कोटिंग और चिपकने वाले पदार्थों को तुरंत सुखाने के लिए उच्च तीव्रता वाले पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग किया जाता है। यूवी ऊर्जा तरल पदार्थ में मौजूद फोटोइनिशिएटर्स को सक्रिय करती है, जिससे एक पॉलीमराइजेशन प्रतिक्रिया शुरू होती है जो अणुओं को आपस में जोड़ती है और तरल को एक सेकंड के अंश में ठोस में परिवर्तित कर देती है।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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