Bioluminescência e fluorescência são fenômenos científicos relacionados à emissão de luz,

Bioluminescência é a produção e emissão de luz por um organismo vivo. É uma espécie de quimioluminescência. A bioluminescência é prevalente em vertebrados e invertebrados marinhos, bem como em alguns fungos, microorganismos, incluindo algumas bactérias bioluminescentes, e artrópodes terrestres, como vaga-lumes.

Fluorescência, por outro lado, é a emissão de luz por uma substância que absorveu luz ou outra radiação eletromagnética. É uma forma de luminescência. Na maioria dos casos, a luz emitida tem um comprimento de onda maior e, portanto, menos energia do que a radiação absorvida.

Bioluminescência vs Fluorescência

Bioluminescência

A bioluminescência é causada por reações químicas em seres vivos.

A bioluminescência é um processo químico no qual uma enzima decompõe um substrato, e um dos produtos desta reação é a luz.

cogumelo brilhante

A reação química básica na bioluminescência envolve uma molécula emissora de luz e uma enzima, geralmente chamado de luciferina e luciferase, respectivamente.

A enzima luciferase catalisa a oxidação da luciferina. Em algumas espécies, luciferase requer outros cofatores, como íons de cálcio ou magnésio e, às vezes, um trifosfato de adenosina portador de energia (ATP) molécula.

Há pouca variação evolutiva nas luciferinas: 1, em particular, coelenterazina, é encontrado em 11 diferentes grupos filogenéticos de animais, embora alguns dos animais consigam isso por meio de sua dieta. Em contraste, as luciferases variam amplamente entre as diferentes espécies, fornecendo evidências de que a bioluminescência ocorreu mais do que 40 tempos na história evolutiva.

Luciferina é um composto que realmente produz luz. Em uma reação química, luciferina é chamada de substrato. A cor bioluminescente (amarelo em vaga-lumes, esverdeado em lanternas) é o resultado do arranjo das moléculas de luciferina.

Alguns organismos bioluminescentes produzem (sintetizar) luciferina em si. Dinoflagelados, por exemplo, bioluminescência em uma cor verde-azulada. Os dinoflagelados bioluminescentes são um tipo de plâncton, minúsculos organismos marinhos que às vezes fazem a superfície do oceano brilhar à noite.

Alguns organismos bioluminescentes não sintetizam luciferina. Em vez de, eles absorvem através de outros organismos, seja como alimento ou como parte de uma relação simbiótica.

Por exemplo, algumas espécies de peixes minnow obtêm luciferina através do “camarão semente” eles consomem. Muitos animais marinhos, como lulas, contêm bactérias bioluminescentes em seus órgãos de luz. Bactérias e lulas estão em uma relação simbiótica.

Luciferase é uma enzima. Uma enzima é uma substância química (chamado de catalisador) que interage com um substrato e afeta a taxa de uma reação química.

Quando a luciferase interage com o oxidado (com a adição de oxigênio) luciferina, um subproduto chamado oxiluciferina é formado. Mais importante, a reação química produz luz.

Dinoflagelados bioluminescentes produzem luz através da reação luciferina-luciferase. A luciferase encontrada nos dinoflagelados está ligada à clorofila química verde presente nas plantas.

Ecossistemas dinoflagelados bioluminescentes são raros, principalmente formando-se em lagoas de água quente com acesso estreito ao mar aberto. Dinoflagelados bioluminescentes se reúnem nessas lagoas ou baías, e a abertura estreita os impede de escapar.

A maioria das reações bioluminescentes envolvem luciferina e luciferase. Contudo, algumas reações ocorrem sem a enzima (luciferase). Essas reações envolvem uma substância química chamada fotoproteína. As fotoproteínas combinam com luciferina e oxigênio, mas eles precisam de outro agente, frequentemente o elemento íon cálcio, para produzir luz.

O uso de bioluminescência por animais inclui mascaramento de antiluminescência, imitando outros animais, por exemplo. atrair presas, e sinalizando outros indivíduos da mesma espécie, por exemplo. atrair companheiros.

No laboratório, sistemas baseados em luciferase são usados ​​em engenharia genética e pesquisa biomédica. Os pesquisadores também estão explorando o uso de sistemas bioluminescentes para iluminação pública e decorativa, e uma planta bioluminescente foi criada.

Biólogos e engenheiros estão estudando os produtos químicos e as condições associadas à bioluminescência para ver como as pessoas podem usar o processo para tornar a vida mais fácil e segura.

Proteína fluorescente verde (GFP), por exemplo, é um valioso “gene repórter. Genes repórteres são produtos químicos (genes) que os biólogos atribuem a outros genes que estão estudando.

Genes repórter GFP são facilmente identificados e medidos, geralmente por sua fluorescência. Isso permite que os cientistas monitorem e controlem a atividade do gene que está sendo estudado — sua expressão na célula ou sua interação com outros produtos químicos.

Outros usos são mais experimentais. Por exemplo, árvores bioluminescentes podem ajudar grandes ruas e rodovias. Isso reduziria a necessidade de eletricidade.

Culturas bioluminescentes e outras plantas podem brilhar quando precisam de água ou outros nutrientes, ou quando eles estão prontos para a colheita. Isso reduziria custos para agricultores e agronegócios.

Fluorescência

lampadas de led

A fluorescência é um processo físico no qual a luz energiza os elétrons em um fluoróforo para um estado de energia superior, e quando o elétron volta ao seu estado fundamental, emite um fóton.

Fluorescência é um membro da família onipresente de processos de luminescência em que moléculas suscetíveis emitem luz de estados de excitação de elétrons criados por um (v.g., absorção de luz), mecânico (atrito), ou mecanismo químico.

A geração de luminescência por excitação de uma molécula por fótons de luz ultravioleta ou luz visível é um fenômeno denominado fotoluminescência, que é formalmente dividido em duas categorias, fluorescência e fosforescência, dependendo da configuração eletrônica do estado excitado e do caminho de emissão.

Fluorescência é a propriedade de certos átomos e moléculas de absorver luz em um determinado comprimento de onda e, posteriormente, emitir luz em um comprimento de onda mais longo após um curto período de tempo, chamado de vida útil da fluorescência.

O processo de fosforescência ocorre de forma semelhante à fluorescência, mas com uma vida útil muito mais longa do estado de excitação.

A fluorescência geralmente ocorre quando a radiação absorvida está na região ultravioleta do espectro e, portanto, invisível ao olho humano, enquanto a luz emitida está na região visível, que dá ao material fluorescente uma cor distinta que só pode ser vista quando exposto à luz ultravioleta.

Materiais fluorescentes param de brilhar quase imediatamente depois que a fonte de radiação cessa, ao contrário de materiais fosforescentes, que continuam a emitir luz por algum tempo.

A fluorescência também é frequentemente encontrada na natureza em alguns minerais e em muitas formas biológicas em todos os reinos da vida. Às vezes é chamado de biofluorescência para mostrar que o fluoróforo vem de um organismo vivo. Contudo, em muitos casos, uma substância pode ser fluorescente mesmo se o organismo estiver morto.

A fluorescência tem muitas aplicações úteis, incluindo mineralogia, gemologia, remédio, sensores químicos (espectroscopia de fluorescência), rotulagem fluorescente, tinturas, detectores biológicos, detecção de raios cósmicos, monitores fluorescentes a vácuo, e tubos de raios catódicos.

A aplicação diária mais comum é em lâmpadas fluorescentes e LED de economia de energia, onde revestimentos fluorescentes são usados ​​para converter ultravioleta de onda curta ou luz azul em luz amarela de onda longa, imitando assim a luz quente de lâmpadas incandescentes economizadoras de energia.

Gráfico de comparação