Bioluminescence na fluorescence ni hali za kisayansi zinazohusika na chafu ya nuru,

Bioluminescence ni uzalishaji na chafu ya nuru na kiumbe hai. Ni aina ya chemiluminescence. Bioluminescence imeenea katika uti wa mgongo wa baharini na uti wa mgongo, na pia katika kuvu fulani, vijidudu, pamoja na bakteria kadhaa za bioluminescent, na arthropods za ardhini kama vile fireflies.

Fluorescence, Kwa upande mwingine, chafu ya nuru na dutu ambayo imechukua nuru au mionzi mingine ya umeme. Ni aina ya mwangaza. Katika hali nyingi, nuru iliyotolewa ina urefu wa urefu mrefu na kwa hivyo nguvu ndogo kuliko mionzi inayofyonzwa.

Bioluminescence vs Fluorescence

Uchunguzi wa bioluminescence

Bioluminescence husababishwa na athari za kemikali ndani ya vitu vilivyo hai.

Bioluminescence ni mchakato wa kemikali ambayo enzyme huvunja substrate, na moja ya bidhaa za athari hii ni nyepesi.

uyoga unaong'aa

Mmenyuko msingi wa kemikali katika bioluminescence unajumuisha molekuli inayotoa mwanga na enzyme, kawaida huitwa luciferin na luciferase, mtawaliwa.

Enzme luciferase huchochea oxidation ya luciferin. Katika spishi zingine, luciferase inahitaji cofactors zingine, kama vile ioni ya kalsiamu au magnesiamu na wakati mwingine adenosine triphosphate inayobeba nishati (ATP) molekuli.

Kuna tofauti kidogo ya mageuzi katika luciferins: moja, hasa, coelenterazine, hupatikana katika 11 vikundi tofauti vya phylogenetic ya wanyama, ingawa wanyama wengine huipata kupitia lishe yao. Tofauti, luciferases hutofautiana sana kati ya spishi tofauti, kutoa ushahidi kwamba bioluminescence imetokea zaidi ya 40 mara katika historia ya mabadiliko.

Luciferin ni kiwanja ambacho kweli hutoa mwanga. Katika mmenyuko wa kemikali, luciferin inaitwa substrate. Rangi ya bioluminescent (manjano katika fireflies, kijani kibichi katika taa za taa) ni matokeo ya mpangilio wa molekuli za luciferin.

Viumbe kadhaa vya bioluminescent huzalisha (kuunganisha) luciferin wenyewe. Dinoflagellates, kwa mfano, bioluminescence katika rangi ya hudhurungi-kijani. Dinoflagellates za bioluminescent ni aina ya plankton, viumbe vidogo vya baharini ambavyo wakati mwingine hufanya uso wa bahari ung'ae usiku.

Viumbe vingine vya bioluminescent haziunganishi luciferin. Badala yake, wanainyonya kupitia viumbe vingine, ama kama chakula au kama sehemu ya uhusiano wa upendeleo.

Kwa mfano, spishi zingine za samaki wa minnow hupata luciferin kupitia “kamba kamba” wao hutumia. Wanyama wengi wa baharini, kama squid, vyenye bakteria ya bioluminescent katika viungo vyao vyepesi. Bakteria na ngisi wako katika uhusiano wa upendeleo.

Luciferase ni enzyme. Enzyme ni dutu ya kemikali (inaitwa kichocheo) ambayo huingiliana na substrate na huathiri kiwango cha athari ya kemikali.

Wakati luciferase inaingiliana na iliyooksidishwa (na kuongeza ya oksijeni) luciferin, bidhaa inayoitwa oxyluciferin huundwa. Muhimu zaidi, mmenyuko wa kemikali hutoa mwanga.

Dinoflagellates za bioluminescent hutoa mwanga kupitia athari ya luciferin-luciferase. Luciferase inayopatikana kwenye dinoflagellates imeunganishwa na kemikali ya kijani kibichi iliyopo kwenye mimea.

Mifumo ya ikolojia ya dinoflagellate ya bioluminescent ni nadra, zaidi hutengeneza katika rasi za maji ya joto na ufikiaji finyu wa bahari wazi. Dinoflagellates za bioluminescent hukusanyika katika hii rasi au ghuba, na ufunguzi mwembamba huwazuia kutoroka.

Athari nyingi za bioluminescent zinajumuisha luciferin na luciferase. Walakini, athari zingine hufanyika bila enzyme (luciferase). Athari hizi zinajumuisha kemikali inayoitwa photoprotein. Photoproteins zinachanganya na luciferin na oksijeni, lakini wanahitaji wakala mwingine, mara nyingi elementi kalsiamu ion, kuzalisha mwanga.

Matumizi ya bioluminescence na wanyama ni pamoja na masking antiluminescence, kuiga wanyama wengine, k.m. ili kuvutia mawindo, na kuashiria watu wengine wa aina hiyo hiyo, k.m. ili kuvutia wenzi.

Katika maabara, mifumo ya luciferase hutumiwa katika uhandisi wa maumbile na utafiti wa biomedical. Watafiti pia wanachunguza matumizi ya mifumo ya bioluminescent kwa taa za barabarani na mapambo, na mmea wa bioluminescent umeundwa.

Wanabiolojia na wahandisi wanasoma kemikali na hali zinazohusiana na bioluminescence kuona ni jinsi gani watu wanaweza kutumia mchakato kufanya maisha kuwa rahisi na salama.

Protini ya kijani ya umeme (GFP), kwa mfano, ni ya thamani “mwandishi geni. Jeni la mwandishi ni kemikali (jeni) kwamba wanabiolojia hushikamana na jeni zingine wanazojifunza.

Jeni la mwandishi wa GFP hutambuliwa na kupimwa kwa urahisi, kawaida na mwangaza wao. Hii inaruhusu wanasayansi kufuatilia na kudhibiti shughuli za jeni linalojifunza — usemi wake kwenye seli au mwingiliano wake na kemikali zingine.

Matumizi mengine ni ya majaribio zaidi. Kwa mfano, miti ya bioluminescent inaweza kusaidia barabara kuu na barabara kuu. Hii itapunguza hitaji la umeme.

Mazao ya bioluminescent na mimea mingine inaweza kung'aa wakati inahitaji maji au virutubisho vingine, au wakati wako tayari kuvuna. Hii itapunguza gharama kwa wakulima na biashara za kilimo.

Fluorescence

taa zilizoongozwa

Fluorescence ni mchakato wa mwili ambao taa hupa nguvu elektroni kwenye fluorophore kwenda hali ya juu ya nishati, na wakati elektroni inarudi kwenye hali yake ya ardhi, inatoa picha.

Fluorescence ni mshiriki wa familia inayopatikana mahali pote ya michakato ya mwangaza ambayo molekuli zinazohusika hutoa mwanga kutoka kwa majimbo yenye msisimko wa elektroniki iliyoundwa na mwili (mf., ngozi ngozi), mitambo (msuguano), au utaratibu wa kemikali.

Kizazi cha mwangaza kwa msisimko wa molekuli na picha za mwangaza wa jua au mwanga unaoonekana ni jambo linaloitwa photoluminescence, ambayo imegawanywa rasmi katika makundi mawili, fluorescence na phosphorescence, kulingana na usanidi wa elektroniki wa hali ya msisimko na njia ya chafu.

Fluorescence ni mali ya atomi na molekuli fulani ili kunyonya nuru kwa urefu fulani wa wimbi na baadaye kutoa mwangaza kwa urefu mrefu zaidi baada ya muda mfupi, inaitwa maisha ya fluorescence.

Mchakato wa phosphorescence hufanyika vile vile kwa fluorescence, lakini kwa maisha marefu zaidi ya hali ya msisimko.

Fluorescence kawaida hufanyika wakati mnururisho wa kufyonzwa uko katika eneo la ultraviolet ya wigo na kwa hivyo hauonekani kwa macho ya mwanadamu, wakati taa iliyotolewa iko katika eneo linaloonekana, ambayo inatoa nyenzo ya fluorescent rangi tofauti ambayo inaweza kuonekana tu ikifunuliwa na nuru ya ultraviolet.

Vifaa vya umeme huacha kung'aa karibu mara tu baada ya chanzo cha mionzi kukoma, tofauti na vifaa vya phosphorescent, ambayo yanaendelea kutoa mwanga kwa muda.

Fluorescence pia hupatikana katika maumbile katika madini kadhaa na katika aina nyingi za kibaolojia katika falme zote za maisha. Wakati mwingine huitwa biofluorescence kuonyesha kwamba fluorophore hutoka kwa kiumbe hai. Walakini, katika visa vingi, Dutu inaweza kuwa na umeme hata ikiwa kiumbe kimekufa.

Fluorescence ina matumizi mengi muhimu, pamoja na madini, gemolojia, dawa, sensorer za kemikali (mwangaza wa mwangaza), uwekaji alama ya umeme, rangi, wachunguzi wa kibaolojia, kugundua mionzi ya cosmic, maonyesho ya utupu wa umeme, na mirija ya cathode ray.

Matumizi ya kawaida ya kila siku ni katika taa za kuokoa nishati na taa za LED, ambapo mipako ya umeme hutumika kubadilisha mawimbi mafupi au mwanga wa samawati kuwa nuru ya mawimbi marefu, na hivyo kuiga nuru ya joto ya balbu za incandescent za kuokoa nishati.

Chati ya kulinganisha