La bioluminescence, principe et fonctionnement

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  • Publié le : 17 octobre 2009
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Chapitre 1 : Principe & fonctionnement

1- Définition de la bioluminescence :
La bioluminescence ou lumière du vivant, comme expliqué précédemment est la création et l’émission de lumière par un organisme vivant. Beaucoup d’invertébrés présentent cette aptitude (lucioles par exemple). Les seuls vertébrés qui produisent cette réaction sont des poissons (opisthoproctes). Dans le milieuvégétal, seuls les algues monocellulaires du type des Dinoflagellés sont bioluminescents (il en existe environ 2000 espèces). Enfin pour finir, il y a très peu de champignons et de bactéries bioluminescentes mais il en existe néanmoins. Cependant cette lumière émise est dite « froide » car moins de 20% de cet éclat engendre de la chaleur. Il existe trois types de bioluminescence : la bioluminescenceintracellulaire, la bioluminescence extracellulaire et la bioluminescence produite à partir d’une symbiose avec des bactéries lumineuses.

2- Les différents types de bioluminescence :
De nombreuses espèces de calamars utilisent la bioluminescence intracellulaire qui consiste en une bioluminescence produite par des cellules spécialisées du corps. La lumière est alors émise à travers la peau del’animal comme sur la photo ci contre.
La bioluminescence extracellulaire, elle, est accomplie à l’aide de la réaction entre la luciférine et la luciférase (une enzyme). (Réaction précisée et expliquée plus bas). Une fois achevée, la réaction est souvent entreposée sous la peau d’où la lumière se propage.
La bioluminescence qui est produite grâce à la fusion de bactéries luminescentes sesitue uniquement chez les animaux marins. Ces bactéries vivent en symbiose avec leurs hôtes, se concentrent alors dans leurs organes spécialisés et les rendant luminescents. C’est le type de bioluminescence le plus rependu.

3- La réaction et la molécule de la luciférine :
A partir de plusieurs milliers de vers luisants ramassés près de Baltimore, William McElroy et coll, ont isolé lesprincipaux composés biochimiques impliqués dans l’mission de lumière de la luciole: la luciférase (un catalyseur) et la luciférine.
Ainsi au fil du temps
et des découvertes nous pouvons de nos jours affirmer que cette réaction est une oxydation de la luciférine ainsi que de la luciférase. Cela entraîne la mutation de la luciférine en oxyluciférine excitée qui est énergiquement instable. L’émission dephotons produisant la lumière à lieu lors du retour de l’oxyluciférine à l’état stable.

[pic] Représentation tridimensionnelle & Représentation de CRAM d’une molécule de luciférine
Code couleur :
jaune=soufre ; bleu=azote ; noir=carbone ; rouge=oxygène ; blanc=hydrogène.

4- L’ATP :
L’Adénosine triphosphate [ATP] est une molécule présente dans tous les organismes vivants, elle estla principale source d'énergie immédiatement disponible pour l'activité des cellules. L'ATP est un produit du métabolisme cellulaire, dans des organites spéciaux appelées mitochondries. Comme les fonctions d'échange énergétique de l'ATP et les fonctions catalytiques (accélérateur) des enzymes sont intimement liées, l'ATP se comporte comme une coenzyme, (molécule organique de petite taille denature non protéique, indispensables au fonctionnement des enzymes). La partie adénosine de la molécule est constituée d'adénine (l’un des principaux composants des gènes), et de ribose (sucre ayant cinq atomes de carbone). Il y a, de plus, rattaché au ribose, trois triphosphate qui son composé chacun d'un atome de phosphore et de quatre atomes d'oxygène. Les deux liaisons entre les trois groupes dephosphate sont hautement énergétiques, ce qui signifie qu'elles sont relativement faibles et libèrent leur énergie dès que les enzymes les rompent.

5- Réaction en détail du cas de la luciole :
1 – L’ATP se lie avec la luciférine après avoir été au préalable lié avec l’ion magnésium Mg²+. Le Mg ATP sert de support à l’enzyme, la luciférase.
2 – C’est alors que la luciférine réagit...
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