بیو لومینسانس چیست؟

بیو لومینسانس چیست؟ در این مقاله از مجله علمی آسو به بیو لومینسانس و اهمیت و کار برد های آن پرداخته ایم.

به طور کلی نور در اقیانوس ها دارای دو منشاء طبیعی اصلی است؛ منبع اصلی، شامل نور خورشید، ماه و ستارگان و بخش دیگر آن شامل نورهایی با منشاء زیستی است که توسط جانوران دریایی تولید می‌شود؛ به علاوه در دهانه آتشفشان‌های دریایی در بستر دریا، دمای بالا موجب انجام واکنش‌های شیمیایی می‌شود که دلیل ساطع شدن منبع دیگری از نور مرئی (هر چند بسیار ضعیف) است.

کلمه بیو لومینسانس از دو کلمه بیو و لومینسانس تشکیل شده که بیو به معنی موجود زنده و لومینسانس به معنی انتشار نور سرد است منظور از نور سرد این است که کمتراز 20 درصد تابش حرارتی تولید می‌شود یعنی برخلاف اکثر واکنش‌های زیستی معمول که انرژی به صورت گرما به محیط داده می‌شود، انرژی این واکنش به صورت انرژی نورانی ساطع می‌شود. توانايی انتشار نور، يكی از مهمترين ويژگی‌های اكثر موجودات اعماق درياها است که باعث ایجاد تنها نور قابل مشاهده در عمق ۱۰۰۰ متری می‌شود.

بیو لومینسانس چه اهمیتی دارد؟

در واقع بیو لومینسانس تولید و نشر نور، در اثر انجام یک واکنش شیمیایی آنزیمی است که منجر به تولید نور می‌شود لازم به ذکر است که این واکنش می تواند هم در سلول و هم در خارج سلول رخ بدهد. این‌واکنش شامل اکسیداسیون یک ماده به عنوان سوبسترا در حضور یک آنزیم است.

این سوبسترا معمولا لوسیفرین (luciferin) است که توسط آنزیم لوسیفراز (luciferase) یا سایر فوتوپروتئین‌ها در حضور اکسیژن، اکسید می‌شود که حاصل آن تابش شعاع نوری است. در اصل واکنش شیمیایی دخیل در این پدیده باید به اندازه کافی انرژی داشته باشد تا بتواند یک مولکول برانگیخته را ایجاد نماید که آن هم به نوبه خود بتواند با تابش فوتون نوری به حالت غیربرانگیخته ی اولیه بازگشت نماید. نکته مهم، تفاوت زیست تابی با پدیده‌های دیگری چون فلوئورسانس و فسفرسانس است. چرا که این دو پدیده وابسته به جذب فوتون نور هستند.

اهمیت تکاملی بیو لومینانس شامل موارد زیر می شود:

استتار
دفاع
جلب طعمه
جلب جفت
برقراری ارتباط

کاربرد‌های بیو لومینسانس شامل موارد زیر است:

سیستم بیو لومینسانس کرم شب تاب به عنوان روشی برای اندازه‌گیری(ATP آدنوزین تری فسفات) ،که یک مولکول ناقل انرژی در واکنش‌های سوخت و سازی حیاتی است، استفاده می‌شود.
پروتئین‌های حساس به کلسیم در ماهی ژله‌ای از قبیل آکوآرین (acquiring) در نشان دادن کلسیم داخل سلولی است. که تنظیم کننده‌ی بسیاری از واکنش‌های مختلف سلولی است استفاده می‌شود. پروتئین لومینسنت دیگری همراه با آکوارین که از ماهی ژله‌ای استخراج شده است. پروتئین سبز (GAP; green fluorescent protein) است که استفاده از آن به طور وسیعی در حال گسترش است. به عنوان یک نشانگر با کارایی بالا برای سلول‌های زنده در تحقیقات زیستی و همچنین ابزاری در تشخیص‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

رایج‌ترین کاربرد بیو لومینسانس در تحقیقات علوم زیستی، استفاده از آن به عنوان گزارشگرهای ژنتیکی، به طور مثال برای فرابینی دینامیک نسخه برداری ژنتیکی، است. لوسیفراز کرم شب تاب معمولا بهترین گزینه برای این منظور است. لوسیفراز کرم شب تاب یک پروتئین 61 کیلودالتونی تک پار است که برروی لوسیفرین، ATP و اکسیژن اثر کرده و در نتیجه‌ی این واکنش نور سبزـ زرد با طول موج 560 تولید می‌شود.

سه جنس از باکتری‌های تابنده به شرح زیر است:

ویبریو
فتو باکتریوم
Xenorhabus

نتیجه‌گیری:

باکتری های لومینسانس ماده خود القاء کننده را تولید و ترشح می کنند که ژن تولید لومینسانس را القا می کند. این ماده می تواند آزادانه از غشای سلولی وارد یا خارج بشود. به علاوه خاصیت لومینسانس می‌تواند مزایای زیادی مثل جذب جفت و طعمه و… برای موجود داشته باشد. انسان نیز از این خاصیت بی‌ بهره نمانده و در علوم زیستی از آن سود برده است.

منابع:

tofico.ir
zist-garmsar.blog.ir
maribio.com
biosis.ir