Luciferina (molècula)

Les luciferinas són composts que s'utilisen per a l'obtenció de llum en organismes bioluminiscentes. Per mig de l'activitat catalítica de l'enzima luciferasa corresponent, reaccionen en oxigen (oxidació). Pel canvi, la majoria dels grups funcionals eliminats de la luciferina lliberen energia en forma de llum. Tant les luciferinas com les luciferasas són tàxon específica, és dir característiques de cada espècie.

Història

Al començament de el XVIII René Réaumur va observar que la pols seca i mòlt d'organismes bioluminiscentes lluïa en posar-los en contacte en aigua. Les primeres investigacions sobre el sistema de luciferina-luciferasa se li atribuïxen al francés Raphaël Dubois, que en 1885 va descobrir per mig del seu treball en luciérnagas i en el bivalvat Pholas dactylus en 1887, que en el fenomen de la Bioluminiscencia existien un parell de substàncies; una d'elles es consumia en presència de l'atra, la qual actuava com a catalisador i la conseqüència del qual era l'emissió de llum per part d'alguns organismes. Dita substància que es consumia es va denominar luciferina, la qual no es destruïx per la calor. L'atre component lábil a la calor, descrit per Dubois es va denominar luciferasa. Hui en dia, la luciferasa és la enzima que convertix la luciferina en associat reduït.^[1]

Les següents investigacions varen ser realisades pel nortamericà Edmund Newton Harvey a principi de el XX.^[2] Ell va trobar que hi ha una especificidad del sistema luciferina-luciferasa para diferents espècies. Aixina, luciferinas d'una espècie no poden ser produïda per una atra espècie. Per últim, qualsevol sistema bioluminiscente requerix oxigen, lo que ya havia segut observat per Robert Boyle en el XIX.

Propietats

Segons pareix els sistemes bioluminiscentes no guarden relació evolutiva entre ells, és dir no són homòlecs. Dits processos es presenten en uns 17 grups d'insectes diferents i en per lo manco unes 700 espècies adicionals, en la seua gran majoria marines.^[3] S'han desenrollat una gran cantitat d'estudis filogenético dels sistemes luciferina-luciferasa, i s'han trobat més de 30 orígens independents.^[4]

Definició

La definició clàssica parla de que el complex luciferasa-luciferina és el que proporciona la llum. La luciferasa, per mig de l'utilisació d'oxigen, modifica a la luciferina. En alguns casos es fa us de cofactores com ATP o ions. La luciferina oxidada pansa a un estat de transició I i despuix alcança freqüentment una descarboxilación i molts passos intermijos fins a un substrat P^* actius eléctricament. Este es descompon ràpidament (pocs nanosegundos) en el seu substrat base P i emet durant est processe fotons. Normalment les luciferinas modificades són també fluoróforos, ya que al irradiarlos en llum poden passar a un estat activat.

Principis

Per a passar al substrat activat P^*, es requerix bioquímicamente de molta energia. L'emissió de fotons en una llongitut d'ona de 500nm (verda, energia d'aproximadament 2 eV/fotó) s'utilisa 250 kJ/mol- en comparació: la hidrólisis de ATP a ADP +P llibera 30kJ/mol. Ademés només es pot lliberar energia en un pas.

El principi més recurrent és la creació d'un tetra anell de dioxetano, com per eixemple dioxetano (α-peroxilactona). Despuix d'una exitosa descarboxilación es genera el substrat activat.

En alguns casos la fluorescència no actua com s'espera, per eixemple en estudis en vitro (en tubos d'ensaig). Per a això existixen moltes causes. Aixina s'emeten en el complex enzima-luciferina durant l'oxidació diferencies que les luciferinas lliures a l'estímul de la llum. A voltes l'energia es trasllada a un segon fluoróforo, com succeïx per eixemple en l'aequorina a GFP en Aequorea victòria.

Eficiència quàntica Q

Si la transformació d'una luciferina per la seua luciferasa corresponent és eficient, es determina l'eficiència quàntica Q. Se li definix com el número de fotons emesos per molècula transformada de luciferina.^[5] Per la definició, el punt màxim és Q=1, açò vol dir, que per cada molècula transformada de luciferina un fotó de llum es llibera. La major eficiència quàntica que s'ha comprovat és la de la luciérnaga Photinus pyralis en Q=0.41.

Referències

↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
↑ Harvey, EN. Bioluminescence. Academic, New York 1952.
↑ Hastings, JW. Bioluminescence. (N. Sperelakis, ed.)., in: Cell Physiology, Dritte Edition, Academic Press, NY., 1115–1131.
↑ Herring PJ. (1987): Systematic distribution of bioluminescence in living organisms, in: J Biolumin Chemilumin, 1 (3); 147–163; PMID 3503524.
↑ E. H. White et al.: The chemi- and bioluminescence of firefly luciferin: an efficient chemical production of electronically excited states. In: Bioorg. Chem. Bd. 1, Nr. 1–2, 1971, S. 92–122, doi:10.1016/0045-2068(71)90009-5.

Este artícul conté una traducció derivada de «Luciferina (molécula)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».

[2] Harvey, EN. Bioluminescence. Academic, New York 1952.

[3] Hastings, JW. Bioluminescence. (N. Sperelakis, ed.)., in: Cell Physiology, Dritte Edition, Academic Press, NY., 1115–1131.

[4] Herring PJ. (1987): Systematic distribution of bioluminescence in living organisms, in: J Biolumin Chemilumin, 1 (3); 147–163; PMID 3503524.

[5] E. H. White et al.: The chemi- and bioluminescence of firefly luciferin: an efficient chemical production of electronically excited states. In: Bioorg. Chem. Bd. 1, Nr. 1–2, 1971, S. 92–122, doi:10.1016/0045-2068(71)90009-5.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]