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Bioluminescência

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

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

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

A bioluminescência evoluiu independentemente diversas vezes em vários ramos da vida, desde bactérias e fungos até insetos e peixes de águas profundas. A química subjacente, embora diversa, geralmente segue um padrão comum. Uma enzima (luciferase) atua sobre um substrato (luciferina) para produzir um intermediário em estado excitado. Por exemplo, em vaga-lumes, a enzima luciferase catalisa a reação da luciferina do vaga-lume com adenosina trifosfato (ATP) e magnésio para formar adenilato de luciferila. Esse complexo reage então com oxigênio molecular para criar um intermediário peróxido altamente instável, que se decompõe em oxiluciferina em um estado excitado e libera AMP. A oxiluciferina excitada emite um fóton, produzindo o brilho amarelo-esverdeado característico. A alta eficiência de muitos sistemas bioluminescentes (os rendimentos quânticos podem se aproximar de 1) significa que quase toda a energia é liberada como luz, com muito pouco calor, o que lhe valeu o nome de "luz fria". Essa eficiência e especificidade da reação enzima-substrato tornaram os sistemas de luciferase ferramentas indispensáveis ​​em biotecnologia, particularmente como genes repórteres para o estudo da expressão gênica e da função proteica.

UNESCO Nomenclature: 2302
Bioquímica

Tipo

Processo biológico

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Observação de organismos bioluminescentes (ex.: vaga-lumes, madeira bioluminescente) ao longo da história.
  • Desenvolvimento da enzimologia e compreensão das interações enzima-substrato
  • isolamento e caracterização de moléculas orgânicas
  • avanços na genética e biologia molecular permitindo a clonagem de genes (para ensaios repórteres)

Aplicações

  • genes repórteres em biologia molecular (ensaio de luciferase)
  • Imagens biomédicas de processos celulares e progressão de doenças em animais vivos
  • monitoramento ambiental para toxicidade (ex.: ensaios bacterianos)
  • desenvolvimento de novas tecnologias de iluminação
  • descoberta e triagem de medicamentos

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • genetically engineered plants that glow as ambient lighting
  • bioluminescent trees to light city streets
  • medical diagnostic tests where bacteria engineered to produce light die in the presence of a specific pathogen, causing the light to go out
  • self-illuminating yeast for brewing and baking industries to monitor fermentation
  • bioluminescent sensors for detecting landmines by reacting to explosive chemical traces in the soil
  • glowing pet fish (already exists, but can be expanded to other pets/patterns)
  • bioluminescent ink for security printing and anti-counterfeiting
  • agricultural sprays that make pests glow for easier identification and targeted removal
  • bioluminescent Christmas trees
  • real-time monitoring of water quality using organisms that change their light output in response to pollutants
Relacionado a: bioluminescência, luciferina, luciferase, organismo vivo, emissão de luz, vaga-lume, ATP, gene repórter, luz fria, bioquímica.

Contexto histórico

1890
1955
1980
1880
1897
1970

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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