Bioluminescentie en fluorescentie zijn wetenschappelijke fenomenen die te maken hebben met de emissie van licht,

Bioluminescentie is de productie en emissie van licht door een levend organisme. Het is een soort chemiluminescentie. Bioluminescentie komt veel voor bij gewervelde zeedieren en ongewervelde dieren, evenals in sommige schimmels, micro-organismen, waaronder enkele bioluminescente bacteriën, en terrestrische geleedpotigen zoals vuurvliegjes.

Fluorescentie, anderzijds, is de emissie van licht door een stof die licht of andere elektromagnetische straling heeft geabsorbeerd. Het is een vorm van luminescentie. In de meeste gevallen, het uitgestraalde licht heeft een langere golflengte en dus minder energie dan de geabsorbeerde straling.

Bioluminescentie versus fluorescentie

Bioluminescentie

Bioluminescentie wordt veroorzaakt door chemische reacties in levende wezens.

Bioluminescentie is een chemisch proces waarbij een enzym een ​​substraat afbreekt, en een van de producten van deze reactie is licht.

gloeiende paddestoel

De fundamentele chemische reactie bij bioluminescentie omvat een lichtgevend molecuul en een enzym, gewoonlijk luciferine en luciferase genoemd, respectievelijk.

Het enzym luciferase katalyseert de oxidatie van luciferine. Bij sommige soorten, luciferase vereist andere cofactoren, zoals calcium- of magnesiumionen en soms een energiedragend adenosinetrifosfaat (ATP) molecuul.

Er is weinig evolutionaire variatie in luciferines: een, vooral, coelenterazine, wordt gevonden in 11 verschillende dierlijke fylogenetische groepen, hoewel sommige dieren het via hun dieet krijgen. In tegenstelling tot, luciferasen variëren sterk tussen verschillende soorten, bewijs leveren dat bioluminescentie meer dan 40 tijden in de evolutionaire geschiedenis.

Luciferine is een verbinding die daadwerkelijk licht produceert. Bij een chemische reactie, luciferine wordt een substraat genoemd. De bioluminescente kleur (geel in vuurvliegjes, groenachtig in lantaarnvliegen) is het resultaat van de rangschikking van luciferinemoleculen.

Sommige bioluminescente organismen produceren (synthetiseren) luciferine zelf. dinoflagellaten, bijvoorbeeld, bioluminescentie in een blauwgroene kleur. Bioluminescente dinoflagellaten zijn een soort plankton, kleine mariene organismen die het oceaanoppervlak soms 's nachts laten gloeien.

Sommige bioluminescente organismen synthetiseren geen luciferine. In plaats daarvan, ze nemen het op via andere organismen, hetzij als voedsel of als onderdeel van een symbiotische relatie.

Bijvoorbeeld, sommige soorten witvissen verkrijgen luciferine via de “zaad garnalen” zij consumeren. Veel zeedieren, zoals inktvissen, bioluminescente bacteriën in hun lichtorganen bevatten. Bacteriën en inktvissen hebben een symbiotische relatie.

Luciferase is een enzym. Een enzym is een chemische stof (een katalysator genoemd) dat interageert met een substraat en de snelheid van een chemische reactie beïnvloedt.

Wanneer luciferase interageert met geoxideerd (met toevoeging van zuurstof) luciferine, een bijproduct genaamd oxyluciferine wordt gevormd. Belangrijker, de chemische reactie produceert licht.

Bioluminescente dinoflagellaten produceren licht via de luciferine-luciferasereactie. De luciferase die in dinoflagellaten wordt aangetroffen, is gekoppeld aan het groene chemische chlorofyl dat in planten aanwezig is.

Bioluminescente ecosystemen van dinoflagellaten zijn zeldzaam, meestal gevormd in warmwaterlagunes met nauwe toegang tot de open zee. Bioluminescente dinoflagellaten komen samen in deze lagunes of baaien, en de smalle opening voorkomt dat ze ontsnappen.

De meeste bioluminescente reacties hebben betrekking op luciferine en luciferase. Echter, sommige reacties vinden plaats zonder het enzym (luciferase). Bij deze reacties is een chemische stof betrokken die een fotoproteïne wordt genoemd. De fotoproteïnen combineren met luciferine en zuurstof, maar ze hebben een andere agent nodig, vaak het element calciumion, licht produceren.

Het gebruik van bioluminescentie door dieren omvat antiluminescentiemaskering, andere dieren imiteren, bv. prooi aantrekken, en het signaleren van andere individuen van dezelfde soort, bv. om vrienden aan te trekken.

In het laboratorium, op luciferase gebaseerde systemen worden gebruikt in genetische manipulatie en biomedisch onderzoek. Onderzoekers onderzoeken ook het gebruik van bioluminescente systemen voor straat- en decoratieve verlichting, en er is een bioluminescente plant gecreëerd.

Biologen en ingenieurs bestuderen de chemicaliën en omstandigheden die verband houden met bioluminescentie om te zien hoe mensen het proces kunnen gebruiken om het leven gemakkelijker en veiliger te maken.

Groen fluorescerend eiwit (GFP), bijvoorbeeld, is een waardevolle “reportergen. Reportergenen zijn chemicaliën (genen) die biologen hechten aan andere genen die ze bestuderen.

GFP-reportergenen zijn gemakkelijk te identificeren en te meten, meestal door hun fluorescentie. Hierdoor kunnen wetenschappers de activiteit van het onderzochte gen volgen en controleren — de expressie ervan in de cel of de interactie met andere chemicaliën.

Andere toepassingen zijn meer experimenteel. Bijvoorbeeld, bioluminescente bomen kunnen belangrijke straten en snelwegen helpen. Dit zou de behoefte aan elektriciteit verminderen.

Bioluminescente gewassen en andere planten kunnen gloeien als ze water of andere voedingsstoffen nodig hebben, of wanneer ze klaar zijn om te oogsten. Dit zou de kosten voor boeren en agribusiness verlagen.

Fluorescentie

led lampen

Fluorescentie is een fysiek proces waarbij licht elektronen in een fluorofoor activeert naar een hogere energietoestand, en wanneer het elektron terugvalt naar zijn grondtoestand, het zendt een foton uit.

Fluorescentie is een lid van de alomtegenwoordige familie van luminescentieprocessen waarin gevoelige moleculen licht uitzenden uit elektronen-geëxciteerde toestanden die zijn gecreëerd door ofwel een fysieke (bijv., lichtabsorptie), mechanisch (wrijving), of chemisch mechanisme.

Het genereren van luminescentie door excitatie van een molecuul door fotonen van ultraviolet of zichtbaar licht is een fenomeen dat fotoluminescentie wordt genoemd., die formeel is onderverdeeld in twee categorieën:, fluorescentie en fosforescentie, afhankelijk van de elektronische configuratie van de aangeslagen toestand en het emissiepad.

Fluorescentie is de eigenschap van bepaalde atomen en moleculen om licht op een bepaalde golflengte te absorberen en vervolgens na korte tijd licht met een langere golflengte uit te zenden, genaamd de levensduur van de fluorescentie.

Het proces van fosforescentie vindt op dezelfde manier plaats als fluorescentie, maar met een veel langere levensduur van de aangeslagen toestand.

Fluorescentie treedt meestal op wanneer de geabsorbeerde straling zich in het ultraviolette gebied van het spectrum bevindt en dus onzichtbaar is voor het menselijk oog, terwijl het uitgestraalde licht zich in het zichtbare gebied bevindt;, waardoor het fluorescerende materiaal een aparte kleur krijgt die alleen zichtbaar is bij blootstelling aan ultraviolet licht.

Fluorescerende materialen stoppen bijna onmiddellijk met gloeien nadat de stralingsbron stopt, in tegenstelling tot fosforescerende materialen, die nog enige tijd licht blijven geven.

Fluorescentie wordt in de natuur ook vaak aangetroffen in sommige mineralen en in vele biologische vormen in alle rijken van het leven. Het wordt soms biofluorescentie genoemd om aan te tonen dat de fluorofoor afkomstig is van een levend organisme. Echter, vaak, een stof kan fluorescerend zijn, zelfs als het organisme dood is.

Fluorescentie heeft veel nuttige toepassingen, inclusief mineralogie, edelsteenkunde, medicijn, chemische sensoren (fluorescentie spectroscopie), fluorescerende etikettering, kleurstoffen, biologische detectoren, detectie van kosmische straling, vacuüm fluorescerende displays, en kathodestraalbuizen.

De meest voorkomende dagelijkse toepassing is in energiebesparende TL- en LED-lampen, waar fluorescerende coatings worden gebruikt om kortgolvig ultraviolet of blauw licht om te zetten in langgolvig geel licht, waardoor het warme licht van spaarlampen wordt nagebootst.

vergelijkingstabel