Bioluminescens og fluorescens er vitenskapelige fenomener som er opptatt av lysutslipp,

Bioluminescens er produksjon og utslipp av lys fra en levende organisme. Det er en slags kjemiluminescens. Bioluminescens er utbredt hos marine virveldyr og hvirvelløse dyr, så vel som i noen sopper, mikroorganismer, inkludert noen bioluminescerende bakterier, og terrestriske leddyr som ildfluer.

Fluorescens, på den andre siden, er utslipp av lys fra et stoff som har absorbert lys eller annen elektromagnetisk stråling. Det er en form for luminescens. I de fleste tilfeller, det utsendte lyset har en lengre bølgelengde og derfor mindre energi enn den absorberte strålingen.

Bioluminescens vs Fluorescens

Bioluminescens

Bioluminescens er forårsaket av kjemiske reaksjoner i levende ting.

Bioluminescens er en kjemisk prosess der et enzym bryter ned et substrat, og et av produktene av denne reaksjonen er lett.

glødende sopp

Den grunnleggende kjemiske reaksjonen i bioluminescens involverer et lysemitterende molekyl og et enzym, vanligvis kalt luciferin og luciferase, henholdsvis.

Enzymet luciferase katalyserer oksidasjonen av luciferin. I noen arter, luciferase krever andre kofaktorer, slik som kalsium- eller magnesiumioner og noen ganger et energibærende adenosintrifosfat (ATP) molekyl.

Det er liten evolusjonær variasjon i luciferiner: en, spesielt, coelenterazine, er funnet i 11 forskjellige fylogenetiske dyregrupper, selv om noen av dyrene får det gjennom kostholdet. I motsetning, luciferases varierer mye mellom forskjellige arter, gir bevis for at bioluminescens har skjedd mer enn 40 ganger i evolusjonær historie.

Luciferin er en forbindelse som faktisk produserer lys. I en kjemisk reaksjon, luciferin kalles et substrat. Den bioluminescerende fargen (gul i ildfluer, grønnaktig i lanternfluer) er resultatet av arrangementet av luciferin-molekyler.

Noen bioluminescerende organismer produserer (syntetisere) luciferin selv. Dinoflagellates, for eksempel, bioluminescens i en blågrønn farge. Bioluminescerende dinoflagellater er en type plankton, små marine organismer som noen ganger får havoverflaten til å lyse om natten.

Noen bioluminescerende organismer syntetiserer ikke luciferin. I stedet, de absorberer det gjennom andre organismer, enten som mat eller som en del av et symbiotisk forhold.

For eksempel, noen arter av minnow fisk får luciferin gjennom “frø reker” de spiser. Mange marine dyr, slik som blekksprut, inneholder bioluminescerende bakterier i deres lette organer. Bakterier og blekksprut er i et symbiotisk forhold.

Luciferase er et enzym. Et enzym er et kjemisk stoff (kalt en katalysator) som samhandler med et substrat og påvirker hastigheten på en kjemisk reaksjon.

Når luciferase samhandler med oksidert (med tilsetning av oksygen) luciferin, det dannes et biprodukt kalt oksylusiferin. Enda viktigere, den kjemiske reaksjonen produserer lys.

Bioluminescerende dinoflagellater produserer lys via luciferin-luciferase-reaksjonen. Luciferasen som finnes i dinoflagellater er knyttet til det grønne kjemiske klorofyllen som finnes i planter.

Bioluminescerende dinoflagellat økosystemer er sjeldne, for det meste dannes i laguner med varmt vann med smal tilgang til åpent hav. Bioluminescerende dinoflagellater samles i disse lagunene eller buktene, og den smale åpningen hindrer dem i å rømme.

De fleste bioluminescerende reaksjoner involverer luciferin og luciferase. derimot, noen reaksjoner oppstår uten enzymet (luciferase). Disse reaksjonene involverer et kjemikalie som kalles fotoprotein. Fotoproteinene kombineres med luciferin og oksygen, men de trenger en annen agent, ofte elementet kalsiumion, å produsere lys.

Bruk av bioluminescens av dyr inkluderer antiluminescensmaskering, imitere andre dyr, f.eks. for å tiltrekke seg byttedyr, og signaliserer andre individer av samme art, f.eks. for å tiltrekke seg kamerater.

I laboratoriet, luciferasebaserte systemer brukes i genteknologi og biomedisinsk forskning. Forskere utforsker også bruken av bioluminescerende systemer for gatebelysning og dekorativ belysning, og en bioluminescerende plante er opprettet.

Biologer og ingeniører studerer kjemikaliene og forholdene knyttet til bioluminescens for å se hvordan mennesker kan bruke prosessen for å gjøre livet enklere og tryggere.

Grønt fluorescerende protein (GFP), for eksempel, er en verdifull “reportergen. Reportergener er kjemikalier (gener) at biologer fester seg til andre gener de studerer.

GFP-reportergener identifiseres og måles enkelt, vanligvis av deres fluorescens. Dette gjør det mulig for forskere å overvåke og kontrollere aktiviteten til genet som studeres — dens uttrykk i cellen eller dets interaksjon med andre kjemikalier.

Andre bruksområder er mer eksperimentelle. For eksempel, bioluminescerende trær kan hjelpe store gater og motorveier. Dette vil redusere behovet for strøm.

Bioluminescerende avlinger og andre planter kan lyse når de trenger vann eller andre næringsstoffer, eller når de er klare til å høste. Dette vil redusere kostnadene for bønder og landbruksvirksomheter.

Fluorescens

ledede lamper

Fluorescens er en fysisk prosess der lys aktiverer elektroner i en fluorofor til en høyere energitilstand, og når elektronet faller tilbake til bakken, den avgir en foton.

Fluorescens er et medlem av den allestedsnærværende familien av luminescensprosesser der mottakelige molekyler avgir lys fra elektron-eksiterte tilstander skapt av enten en fysisk (f.eks., lysabsorpsjon), mekanisk (friksjon), eller kjemisk mekanisme.

Generering av luminescens ved eksitering av et molekyl med fotoner av ultrafiolett eller synlig lys er et fenomen som kalles fotoluminescens, som formelt er delt inn i to kategorier, fluorescens og fosforesens, avhengig av den elektroniske konfigurasjonen av den eksiterte tilstanden og utslippsbanen.

Fluorescens er egenskapen til visse atomer og molekyler for å absorbere lys ved en viss bølgelengde og deretter avgi lys ved en lengre bølgelengde etter kort tid, kalte fluorescensens levetid.

Prosessen med fosforcens skjer på samme måte som fluorescens, men med en mye lengre levetid for den begeistrede tilstanden.

Fluorescens oppstår vanligvis når den absorberte strålingen er i den ultrafiolette regionen av spekteret og dermed usynlig for det menneskelige øye, mens det utsendte lyset er i det synlige området, som gir det fluorescerende materialet en tydelig farge som bare kan sees når den utsettes for ultrafiolett lys.

Fluorescerende materialer slutter å gløde nesten umiddelbart etter at kilden til stråling opphører, i motsetning til fosforescerende materialer, som fortsetter å avgi lys i noen tid.

Fluorescens finnes også ofte i naturen i noen mineraler og i mange biologiske former i alle livets riker. Det kalles noen ganger biofluorescens for å vise at fluoroforen kommer fra en levende organisme. derimot, i mange tilfeller, et stoff kan være fluorescerende selv om organismen er død.

Fluorescens har mange nyttige applikasjoner, inkludert mineralogi, gemmologi, medisin, kjemiske sensorer (fluorescens spektroskopi), fluorescerende merking, fargestoffer, biologiske detektorer, kosmisk stråleoppdagelse, vakuum fluorescerende skjermer, og katodestrålerør.

Den vanligste hverdagsapplikasjonen er i energisparende lysstoffrør og LED-lamper, hvor fluorescerende belegg brukes til å konvertere kortbølget ultrafiolett eller blått lys til langbølget gult lys, og dermed etterligne det varme lyset fra energisparende glødepærer.

Sammenligningstabell