Биолюминесценция механизм

Механизмы биолюминесценции еще мало изучены, хотя они представляют очень большой интерес. [c.481]

Для поддержания жизни все организмы должны обладать определенными механизмами, с помощью которых энергия, освобождающаяся в результате таких химических реакций, как окисление пищевых веществ, могла бы использоваться в реакциях и процессах, протекающих с потреблением энергии, вместо того чтобы рассеиваться в виде тепла. Энергия необходима для биосинтеза, когда новое живое вещество образуется в процессах роста и воспроизведения, для осмотической работы, связанной с поглощением и секрецией, для механической работы при движении, особенно развитом у высших животных, а также для таких специальных процессов, как биолюминесценция у светляков или возникновение разрядов в электрических органах рыб. [c.77]

Восприятие растением сезонных изменений с помощью фотопериодизма связано не только с рецепцией световых и темновых сигналов, но и с передачей этих сигналов внутренним биологическим часам, на существование которых указывают легко наблюдаемые циркадные ритмы. Такие ритмы были обнаружены во многих процессах, включая движения листьев, фотосинтез, деление клеток и биолюминесценцию у водорослей, а также в активности некоторых клеточных ферментов. В то время как амплитуда и фаза ритмических колебаний чувствительны к температуре, период в большинстве случаев практически не зависит от нее. Механизм создания периодичности и природа температурной компенсации не ясны, но есть некоторые данные в пользу того, что ритмы связаны с циклическими изменениями в мембранах. [c.387]

Реакции хеми- и биолюминесценции являются окислительно-восстановительными реакциями, механизм которых сложен и для большинства систем недостаточно изучен. В процессе реакции образуется большое количество нестабильных короткоживущих продуктов, одним из которых является продукт, находящийся в электронно-возбужденном состоянии. Переход этого продукта в основное состояние сопровождается излучением видимого света. Квантовый выход люминесцентных систем определяется эффективностью образования электронно-возбужденного продукта и квантовым выходом его флуоресценции. Значение его измеряется отношением количества излученных фотонов к количеству прореагировавших молекул исходных соединений. [c.124]

Несмотря на большой интерес, который издавна (уже начиная с Бойля — XVII в.) исследователи уделяли хемилюминесцентпым реакциям, механизм этих реакций до сих нор не может считаться окончательно выясненным. За последние десятилетия интерес к хемилюминесценции возрос в связи с открытием таких хемилюминесцентных реакций, которые отличаются исключительно большой яркостью, а также в связи с успехами, достигнутыми в работах по выделению люциферина и люциферазы— соединений, обусловливающих биолюминесценцию. [c.138]

Из всего сказанного ясно, что предлагаемая вниманию советского читателя книга С. Рида как нельзя более актуальна и своевременна. Первые пять глав этой книги носят в основном физикохимический характер и дают вполне доступное и вместе с тем достаточно глубокое и соответствующее современному состоянию науки представление об электронных уровнях энергии, триплетных возбужденных состояниях, спектрах сложных молекул и механизмах их возбуждения. Весь излагаемый материал широко иллюстрируется примерами применения этих представлений к отдельным молекулам и реакциям, что можно считать вполне достаточным в качестве физического введения в проблему. В гл. VI сжато, но вполне ясно и полно рассмотрены основные механизмы передачи энергии электронного возбуждения как внутри молекулы, так и между молекулами. Наконец, в последних трех главах рассмотрены три фундаментальных биологических явления—биолюминесценция, зрение и явления, возникающие при действии излучения большой энергии на живой организм при этом учитывается главным образом участие в них возбуждсипых электронных состояний. Выбор именно этих трех биологических явлений носит, конечно, субъективный характер, и можно пожалеть, что автор не включил в их число явление фотосинтеза, где результаты изучения вопроса о роли возбужденных состояний, в частности триплетных, оказались в последние годы особенно плодотворными. Однако никто не может объять необъятного , и мы смело рекомендуем книгу Рида вниманию всех лиц, интересующихся вопросами современной физико-химической биологии и особенно вопросами биоэнергетики. Мы глубоко убеждены в том, что она будет весьма полезна очень широким кругам советских биологов, биохимиков и биофизиков. [c.7]

Хотя при биолюминесценции не обязательно должно происходить окисление 3-аминофтальгидразида, все же такую реакцию стоит изучить, так как ее предполагаемый механизм вполне можно использовать для объяснения биолюминесцентных реакций. Первым наблюдал эту реакцию Альбрехт [2], но мы здесь рассмотрим более поздние работы [3, 4]. Основные экспериментальные факты [c.166]

Имеющиеся данные о биохимии люминесценции светляков не позволяют предположить участие в этом процессе перекисного механизма , но у молекулы дипиримидопиразина вoз южнo образование перекисного мостика в нескольких положениях. Процессы биолюминесценции встречаются очень редко и у организмов различного вида сильно отличаются друг от друга. Поэтому, изучая люминесцирующие организмы, вряд ли удастся обнаружить какую-либо специфическую биохимическую реакцию общего характера, играющую важную роль в процессе люминесценции. Может быть, самый важный вывод, который можно сделать из изучения этого процесса, сводится к тому, что в реакциях in vivo могут образовываться возбужденные молекулы, энергия которых на 70 ккал выше энергии основного состояния. Некоторые из таких реакций мы можем обнаружить благодаря случайно возникающей флуоресценции. Если учесть сравнительно редкое возникновение флуоресценции органических молекул в водном растворе при комнатной температуре, то можно, не колеблясь, сказать, что в процессах обмена веществ должно образовываться гораздо больше таких молекул, возбужденных до высоких уровней, чем удается фактически обнаружить благодаря излучению света. [c.179]

Возбужденные молекулы могут также образоваться при химической реакции (хемилюминесценция) ([31, гл. 11). Хемилюминесценция в живых системах называется биолюминесценцией ([18], гл. 7). Хорошо известным примером является светящийся организм светляка или зеленая фосфоресценция , наблюдаемая в океане в субтропических широтах и обусловленная микроскопическим планктоном динофлагеллата 78]. Мириады этих крошечных организмов при волнении воды излучают короткие вспышки света. Различные виды медуз и ракообразных также люминесцируют. Свет возникает от возбужденных молекул, которые получаются химическим путем при окислении люциферина в присутствии энзима, называемого люцифера-зой. В последние годы было проведено интенсивное исследование механизма этой реакции и результаты работ собраны в книге Свет и жизнь [16] . [c.94]

Механизм участия аденозинтрифосфорной кислоты в биолюминесценции заключается в том, что АТФ с помощью люциферазы присоединяется к карбоксильной группе люциферина с образованием аденилата люциферина [c.572]

Большинство реакций, протекающих с потреблением энергии, получает эту энергию за счет расщепления АТР. Существуют два главных механизма, с помощью которых может использоваться энергия у ТР. Благодаря реакциям, катализируемым синтетазами, процесс биосинтеза может быть непосредственно сопряжен с расщеплением одной или другой пирофосфатной связи АТР. Подобный же результат может быть достигнут при одновременном действии киназы и фосфорилазы киназа катализирует перенос фосфатной группы с АТР на первый компонент реакции, который затем при участии фосфорилазы переносится из соединения с фосфатом на второй компонент реакции, так что в результате освобождается ортофосфат. Мышечное сокращение и сокращение других контрактильных систем зависит от АТР и вызывает ее расщепление. Показано также, что осмотическая работа (например, при секреции желудочного сока или при переносе ионов сквозь мембраны), биолюминесценция и возникновение электрического потенциала также связаны с расщеплением АТР. [c.82]

В этой связи следует упомянуть о биолюминесценции. Биолюминесценция у бактерий, по-видимому, возникала много раз независимо, и таксономия светящихся бактерий сложна [833]. Мак-Элрой и Зелигер [1232, 1233, 1683] предположили, что люминесценция у бактерий появилась как один из первых механизмов защиты от кислорода. Полагают, что светящиеся бактерии образуют вещества, быстро реагирующие со свободным кислородом при нормальной температуре таким образом, что энергия реакции в основном или полностью высвобождается в виде света. При этом кислород отводится от других возможных его мишеней , реакции с которыми причинили бы организму вред. Как правило, для люминесценции достаточно низкого давления кислорода. [c.142]

Существование биоритмов у микробов с коротким временем генерации подтверждено Л. Ю. Бержанской (1971), установившей высокочастотный ритм биолюминесценции у фотобактерий. Более того, обнаружена зависимость роста от времени суток даже у эшерихий, отличающихся, как известно, самой короткой продолжительностью времени генерации (Guillot, 1971). Известно, что прокариоты зависят от внешней среды больше, чем эукариоты. Механизмы гомеостаза у них менее совершенны, но рецепция сигналов средовых факторов клеточной стенкой осуществляется одинаково (Berridge, 1975). Осциллятором, поддерживающим автономный циркадианный ритм у одноклеточных, могут быть цепь биохимических реакций, флуктуации интенсивности распада и синтеза молекул, окисления и восстановления (Гудвин, 1966). [c.78]

У разных организмов процесс биолюминесценции имеет общую основу особое соединение, люциферин, окисляется под действием фермента люциферазы. Строение люциферинов различно у разных организмов, но для нас важен лишь тот факт, что во всех случаях идет прямое и энергичное окисление с использованием свободного кислорода. Вот почему Мак-Элрой и Зелигер [10] сделали вывод, что биолюминесценция — древний механизм защиты от кислорода, развившийся в эпоху начала органического фотосинтеза и сохранившийся в условиях кислородной атмосферы лишь у тех организмов, для которых свечение по каким-то причинам оказалось полезным само по себе. [c.156]

Для генерации света в природе используются различные биохимические процессы. Простейшим из них, в смысле компонентов, является биолюминесценция у небольших рачков Сург1сНпа Ы1депс1оф1. [52]. Механизм биолюминесценции этих организмов достаточно хорошо изучен и служит основой для описания испускания света и другими [c.488]

К исходу суток обилие фитопланктона редко возвращается к начальному, что наблюдалось также в условиях стратифицированного Сиверского озера (Маркевич и др., 1982). Из трех рассматриваемых для водохранилищ случаев в одном отмечен тренд к нарастанию хлорофилла, в другом - к снижению, а в третьем - отсутствию каких-либо изменений. Вероятно каждая ситуация зависит от фазы сезонной сукцессии сообщества. Суточные флуктуации активности фитопланктона связаны с изменениями скоростей фотосинтеза и клеточного деления, питательных потребностей, плавучести, биолюминесценции и т.д. Обилие водорослей в течение суток регулируется ритмикой их размножения (Елизарова, 1982), ритмикой питания зоопланктона (Крючкова, 1989), миграциями подвижных форм и переносом с токами воды пассивных . Репродукция фитопланктона происходит в основном в вечерние или ночные часы, а потребление фитофагами - в ночное время (Maulood et al., 1978). Суточный период, соизмеримый со скоростями роста водорослей, рассматривается как некий экологический масштаб, в пределах которого реализуются механизмы физиологической адаптации, позволяющие оптимизировать удельную фотосинтетическую продуктивность (Reynolds, 1990). В ответ на изменения освещенности изменяется содержание пигментов в клетке. В этом проявляется хроматическая адаптация, происходящая в период, соизмеримый с временем генерации (от нескольких часов до нескольких суток), и у новых поколений развиваются новые фотосинтетические возможности. [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология