Réaction biochimique

 Une réaction biochimique, est l'ensemble des phénomènes liés à la transformation chimique d'une substance en une autre substance à l'intérieur d'un être vivant, à l'intérieur des cellules. La réaction de la bioluminescence est une réaction enzymatiques, quand un être vivant veut créer sa propre lumière. 

Voici la réaction chimique d'une luciole pour produire cette précieuse lumière:

réaction chimique de la bioluminescence chez les luciole

Cette réaction à plusieurs étapes durant laquelle le groupement appelé R ne changera jamais. Dans cette réaction nous avons comme substrat ( molécule qui se lie avec une enzyme pour ensuite former un produit différent) principale la luciférine et comme enzyme  la luciférase.

 l'ATP (adénosine triphosphate est la molécule présent dans tous les organisme vivant, qui permet l'énergie nécessaire à d'autre réaction  du métabolisme ).

Cette molécule est constituée d'adénosine, c'est à dire d'adénine  .

 (partie contenant le bleu, le gris le blanc) et de ribose( partie contenant le gris, le blanc et le rouge) puis elle finit sa constitution avec 3 phosphate ( partie contenant le jaune et le rouge).

Un autre facteur très important pour le début de la réaction est le magnésium qui permet d'activer l'ATP, une fois l'ATP activé elle en fera de même avec le subsrat. Une fois la luciférase liée au substrat l'ATP se défait de deux phosphore, elle devient donc de l'AMP ( adénosine monophosphate).

La seconde étape de cette réaction, met en scène le complexe enzyme/substrat ainsi que des molécules de O2 (dioxygène) qui ce à ce complexe nous avons donc un complexe oxydé péroxyde ( ce complexe possède une plus grande quantité d'oxygène que d'autre composé chimique). Ce complexe va donc devenir instable, et commencer à s'exciter. Une molécule exciter à une durée de vie très courte. On l'a dit exciter car elle quitte sont état fondamentale pour y revenir peu après. Ce qui explique que peux de temps après le complexe redevient stable, en perdant des atomes de carbonne. Le complexe fait sa décarboxylation. Une fois ces atomes de Carbonne relachés nous observons une émission de photon, de lumière. La luciférase se libère pour pouvoir recrée cette réaction, qui se déroule dans les mitochondries de l'organisme. Ce phénomène est très répandu dans le monde marins et dans tout le règne animal. 

 

 

Cependant il existe aussi une autre réaction pour permettre à l'organisme vivant de produire sa lumière. C'est le cas des bactéries. Dans cette réaction la lucifériene est  constituée de flavine mononucléotide réduite (FMNH2) et l'energie apportée par le NADPH ( nicotinamide adémine dinucléotide réduite) au lieu de l'ATP. Cette réaction passera aussi par une oxydation catalysée par la luciférase bactiérienne. Le complexe oxydé éxcité émet un photon, et la réaction peut se reproduire.

L'intensité de la lumière émise dépend de la concentration des différentes éspèces chimiques. Les différentes couleurs observée selon les espèces sont dû au longueurs des ondes, mais aussi au pH et à la température. Dans des conditions normales, la lumière émise est jaune-verte. Si le PH est acide, cette lumière devient rouge. Pour des températures supérieures à 25°C la lumière émise est rouge.

émission de la bioluminescence

Ces réactions différentes de bioluminscence peuvent être :

*Une bioluminescence intracellulaire, qui est générée par des cellules spécialisées du corps des animaux pluricellulaires, se sont les photocytes. La lumière et ensuite émise vers l'extérieur, à travers la peau ou intensivé grâce à des "lentilles" comme les cristaux d'urate chez les lucioles ou les plaques de guanine chez certaines épèces de poissons. Les organes responsable de la transmition cellulaire sont les photophores, ils sont composé de cellules glandulaires. Dans ces cellules se trouvent des petits "tubes" qui oriente la lumière vers une grosse cellule ayant pour rôle celle d'une lentille. Ce type de bioluminescence est celle de nombreuses éspèces de calamars ou autres animaux marins. Comme l'emplectonema (vers marin) qui possède des photocytes partout sur le corps.

 

 

 *Une bioluminescence extracellulaire ,est réalisée à partir de la réaction entre luciférine et luciférase. Ces composants dont stockés dans des glandes de la peau ou sous la peau elle-même. L'explusion et le melange de ces produit s'effectue dans le milieu externe de l'animal, souvent à cause de l'excitation de l'animal qui lache l'enzyme et le substrat dans son environnement.

Comme chez le pholas dactylus. Lorsque l'animal est perturbé, les produits de sécrétion accumulés dans les glandes sont versés dans le siphon. Puis ils sont mélangés entre eux avant d'être rejetés dans l'eau comme un nuage de lumière.

 

*Une bioluminescence à l'aide de bactéries. A différents endroits de l'organisme, les êtres vivants disposent de petites vacuoles appelé photophore qui renferme des bactéries luminescentes. La lumière est produite quand la densité des bactéries est élevée. Ces bactéries "brillantes" présente chez certaines plantes et animaux peuvent être même des fois située dans l'appareil digestif d'un animal. Elles aident à la digestion des aliment, ce sont des bactéries symbiotiques. Parmi les poissons lumineux, l'Anomalops et le photoblepharon vivant des les mers idonésiennes possèdent sous chaque oeil, un organe lumineux ovale qui renferme une glande composée de nombreuses bactéries.

                                                                  

Le gène de la luciférase de la luciole a été cloné en 1985. Il est maintenant utilisé régulièrement comme une gène rapporteur pour vérifier la bonne insertion d'un autre gène, il confère la propriété de la bioluminescence aux cellules qui ont intégré ce gène lumineux. Ce qui procure un moyen simple de visualiser les cellules transformées. Bien d'autres applications ont été développées pour la recherche, l'industrie ou la médecine. Cette méthode permet notamment une alternative a l'utilisation de traceurs radioactifs toujours très délicat à manipuler.

Voici une video qui récapitule cette partie et en image : 

 

 

 


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