Пути возникновения биолюминесценции

Санкт-Петербургский государственный университет

Академическая гимназия им. Д.К. Фаддеева

Пути возникновения

биолюминесценции

Индивидуальный проект (исследовательская работа)

химико-биологический профиль обучения,

образовательная программа «Биология»

Выполнил: Степанов Георгий Романович

11 Б класс

Руководитель: Вишняков А.Э., доцент каф. зоологии беспозвоночных биологического факультета СПбГУ

Санкт-Петербург

2021

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЧТО ТАКОЕ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ?        3

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ        4

РАЗНООБРАЗИЕ РЕАГЕНТОВ, УЧАСТВУЮЩИХ В РЕАКЦИЯХ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ        5

ФУНКЦИИ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ        7

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ        9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        11

РЕФЕРЕНСЫ И ЦИТИРОВАНИЯ:        12

ЧТО ТАКОЕ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ?

Биолюминесценция – это излучение света живым организмом, специальная форма хемилюминесценции, катализируемая биологическими ферментами. Свет чаще всего находится в «холодном» диапазоне и возникает в результате специфического биохимического механизма, включающего химические процессы, практически всегда уникальные для данного организма – различаются субстраты, ферменты и квантовый выход, отношение числа эмитированных из вещества фотоэлектронов к числу фотонов (составляет от 0,1 у морских бактерий до 1 у светлячков) .

Основную реакцию биолюминесценции можно представить такой формулой:

Люциферин + O2 -> P + hv (под воздействием люциферазы).

Морфологически биолюминесценция может протекать в разных местах тела биолюминесцентного организма. В основном она происходит в покровах тела организма и в специализированных органах - фотофорах

Биолюминесцентные организмы встречаются в основном в морской среде (около 80% всех видов), однако известны как пресноводные, так и сухопутные биолюминесцентные организмы. Биолюминесценция также представлена практически для всех крупных систематических групп морских организмов. Например, наибольший процент биолюминесцентных видов в типе Гребневики (лат. Ctenophora).

Цвет биолюминесцентного света также различается от организма к организму. В основном, конечно, преобладает синий – это объясняется тем, что среда жизни у большинства таких организмов морская, а свет с именно такой длиной волны (λср. ≈ 470 нм), который воспринимается как синий, быстрее всего проходит через толщу воды. Однако, у организмов, живущих ближе к берегу, начинает преобладать другой цвет – зелёный, так как пропускная способность воды уменьшается из-за увеличения мутности воды. Все другие цвета – фиолетовый, жёлтый, оранжевый и красный – встречаются очень редко, а функции излучения света именно в таком спектре остаются неизвестны.

Различается и способ излучения света: от постоянного свечения биолюминесцентных бактерий до очень быстро мигающего непостоянного света у Миктофовых (лат. Myctophidae).

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Свет в ходе реакции биолюминесценции генерируется, благодаря высвобождению энергии в ходе химической реакции. Все реакции биолюминесценции в той или иной степени включают в себя кислородное окисление молекулы, выделяющей свет. Интенсивность выделяемого света скорее всего коррелирует со скоростью протекания реакции – чем она быстрее, тем интенсивнее свет. Существует два основных пути биолюмиинесценции: путь, где используется люцифераза, и путь, где используется фотопротеин.