Bioluminescenza: reazioni

La bioluminescenza è quel fenomeno per il quale è prodotta luce da parte di alcuni organismi viventi grazie ad alcune reazioni chimiche in cui l’energia chimica viene convertita in energia luminosa.

Gli organismi viventi in grado di dar luogo a bioluminescenza possono essere:

  • di origine terrestre come le lucciole e alcuni tipi di vermi e funghi
  • di organismi marini come alghe, meduse, batteri e pesci.

Questi organismi ricorrono alla bioluminescenza per vari scopi come: comunicazione, difesa, attacco, predazione e mimetismo.

La radiazione luminosa che è prodotta è di diversi colori e, in particolare, blu, verde e giallo. Le emissioni blu si verificano da parte di specie che vivono nelle profondità oceaniche, quelle verdi da organismi che vivono lungo la costa e quelle gialle nelle specie terrestri.

Pochi organismi possono emettere più di un colore come ad esempio il verme della ferrovia la cui testa si illumina di rosso mentre il suo corpo si illumina di verde.

L’emissione di luce da animali e funghi ha ispirato la curiosità e interesse dell’umanità fin dai tempi antichi di Aristotele ma solo nella metà del XIX secolo il naturalista italiano Paolo Panceri annotò nelle sue pubblicazione l’esistenza di organismi luminosi. Si deve giungere al XX secolo, quando fu creato il termine, per avere maggiori conoscenze

Bioluminescenza e reazione

Il fenomeno della bioluminescenza è dovuto a una reazione di ossidoriduzione tra un substrato appartenente alla famiglia delle luciferine con l’ossigeno.

Le luciferine sono composti eterocicli che in presenza di ossigeno e di ATP danno luogo alla formazione di ossiluciferina, AMP, CO2fosfato e con produzione di luce:
Luciferina + O2+ ATP → Ossiluciferina + AMP + CO2 +Pi + Luce

Vi sono vari tipi di luciferina le cui strutture sono molto diverse tra loro e, affinché si abbia produzione di luce, necessitano di un enzima detto luciferasi specifico a seconda della reazione. A seconda del tipo di luciferina si ha luce di colori diversi: ad esempio nella reazione

luciferina-luciferasi

si ha emissione di luce gialla.

Vi sono reazioni che provocano bioluminescenza che non sono catalizzate dalla luciferasi. Coinvolgono infatti le fotoproteine enzimi che, in presenza di luciferina, ossigeno e spesso uno ione come Ca2+, mostrano bioluminescenza.

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