Luciferase

A luciferase é uma enzima que reage com a luciferina numa reação química e da qual resulta a emissão de luz…

A luciferase é uma enzima que reage com a luciferina numa reação química e da qual resulta a emissão de luz.

A reação química na qual a luciferase participa designa-se por bioluminescência

A bioluminescência é um processo em que há emissão de luz por parte de um organismo vivo.

A luciferase permite que a energia química seja convertida em radiação luminosa numa reação que é bastante eficiente, havendo pouco desperdício, e que ocorre a baixas temperaturas compatíveis com a vida.

A luciferase, como uma enzima, funciona como um biocatalisador que interage com o seu substrato e acelera a reação química.

O substrato da enzima luciferase é a luciferina.

Na presença de oxigénio molecular (O2), a luciferina é oxidada pela luciferase, emitido luz e formando um subproduto designado por oxiluciferina.

A fórmula geral da reação de bioluminescência é a que segue, todavia existem diversas formas alternativas para esta reação, dependendo do organismo na qual se processa.

Luciferina + O2 Luciferase Oxiluciferina + luz

A luciferina não é um composto único. De facto, varia de organismo para organismo. Como as enzimas são específicas para os seus substratos, também existem diversos tipos de luciferase.

Efetivamente, a luciferase aparece em diversos organismos como bactérias, fungos, dinoflagelados, radiolários e em cerca de 17 filos de metazoários. Estas diferentes luciferases não apresentam sequências homólogas entre si.

As análises filogenéticas sugerem que as luciferases surgiram mais de 30 vezes de forma independente.

As luciferases mais estudas foram isoladas de organismos como:

a) Em insetos bioluminescentes terrestres, tais como os pirilampos (por exemplo do género Photinus);

b) Em animais bioluminescentes marinhos tais como Renilla reniformis;

c) Em bactérias bioluminescentes marinhas como Vibrio harveyi;

d) E em bactérias bioluminescentes terrestres como Photorhabdus luminescens;

O fenómeno de bioluminescência é mais comum em ambientes marinhos. De facto, a bioluminescência marinha pode ser considerada uma das formas mais comuns de comunicação do nosso planeta. Os organismos marinhos emitem luz que outros detetam e à qual leva a alguma resposta comportamental.

A bioluminescência também é usada para disfarçar uma presa em fuga, para atrair presas, para enganar os predadores e para procurar parceiros para o acasalamento.

As luciferases têm sido aplicadas em experiências laboratoriais de expressão génica em que se usa, por exemplo, a proteína fluorescente verde (GFP) nas últimas duas décadas.

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References:

  • Greer, L. F., Szalay, A. A. (2002). Imaging of light emission from the expression of luciferases in living cells and organisms: a review. Luminescence, 17: 43–74.
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