Diferencia entre revisiones de «Bioluminiscencia»
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La bioluminiscencia es el proceso a través del cual los organismos vivos producen luz, y es el resultado de una reacción bioquímica en la que comúnmente interviene una enzima llamada luciferasa. La reacción sucede de la siguiente manera: el oxígeno oxida el sustrato (una proteína llamada luciferina); la luciferasa acelera la reacción, y el ATP proporciona la energía para la reacción, produciéndose agua y luz, la cual es muy notoria durante la noche.En este proceso se llevan a cabo reacciones luciferina-luciferasa, en las que una sustancia proteica luminiscente (luciferina) es oxidada por la acción catalizadora de una enzima (luciferasa). La reacción es muy rápida y perdura mientras el organismo esté siendo iluminado. Dependiendo del organismo, la composición química de la luciferina y luciferasa va a cambiar, lo cual provoca coloraciones diferentes de luminiscencia. <ref name=":1">Rodríguez, M.J.; Cerda, F. R.; Estrada, B.C.; Gaona, L. G. J.; Ilyina, A. D.; Garza, G. Y.; Dukhovich, A. F.; (1998). Sistema Bioluminiscente Luciferina-Luciferasa de las Luciérnagas. Parte I: Propiedades Bioquímicas y Catalíticas de la Enzima Luciferasa. Journal of the Mexican Chemical Society, mayo-junio, 99-108.</ref>
[[File:PanellusStipticusAug12 2009.jpg|thumb|''Panellus Stipticus'', un hongo bioluminiscente]]En siglo XV Robert Boyle descubrió que los hongos bioluminiscentes dejaban de producir luz cuando eran introducidos en un recipiente sin oxígeno, el motivo de este fenómeno no se conoció con detalle hasta las últimas décadas. Los hongos observados por Boyle empleaban el mecanismo de iluminación extracelular a través de la molécula luciferina, activada con la enzima luciferasa. Para que tenga lugar la reacción, la luciferina necesita oxígeno, lo que explica el fenómeno observado por el químico medieval <ref name=":7">Instituto Ecohabitar . (27 de Diciembre de 2011). humanos, Bioluminiscencia: aplicar luz biológica en diseños. Recuperado el 25 de Noviembre de 2016, de EcoHabitar: http://www.ecohabitar.org/bioluminiscencia-aplicar-luz-biologica-en-disenos-humanos/</ref>
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Un claro ejemplo de bioluminiscencia en organismos marinos son las medusas, las cuales utilizan fotoproteínas (proteínas del dominio de unión al calcio EF relacionadas con la calmodulina, la troponina C, la miosina, la espectrina y la proteína de unión sarcoplásmica) como la aequorina, de la medusa hydromedusas ''Aequorea victoria'', y la mnemiopsina, del ctenóforo ''Mnemiopsis leidyi''. Casi todos los ctenophores son capaces de tener bioluminiscencia, produciendo destellos de luz en las células productoras de luz (fotocitos) tras la estimulación en condiciones de oscuridad. <ref name=":2" />
[[Archivo:GFP_1EMA.jpg|miniaturadeimagen|Proteína verde fluorescente (GFP)]]
''[https://www.youtube.com/watch?v=9_YEYWqBo68 Aequorea victoria]'' tiene un anillo marginal de bioluminiscencia verde, que aparece en ciertas condiciones; esta peculiaridad, descrita por primera vez en 1955, protagonizó el Premio Nobel de Química en 2008. En el origen, un solo “agente”: la proteína verde fluorescente, GFP por sus siglas en ingles. Osamu Shimomura descubrió la acuorina, proteína de medusa que brilla en presencia de calcio. La acuorina emite luz azul, mientras que la medusa brilla en verde, debido a que la GFP absorbe la emisión de la acuorina, ocurre una reacción y, como resultado final, el brillo es verde.
GFP no necesita enzimas específicas para adoptar su plegamiento “brillante”; es un proceso espontáneo. La reacción química del fluoróforo para el brillo sólo requería oxígeno, disponible en la mayoría de las células vivas. Al conocer cómo se formaba el fluoróforo de la GFP, se procedió a su manipulación. Intercambiando aminoácidos diferentes en distintas partes de la cadena obtuvo nuevas versiones de GFP más brillantes, que absorbían luz a diferentes longitudes de onda, y emitían en colores diversos: cian, azul y amarillo. Tsien y col. trasladaron estos conocimientos sobre GFP a una proteína fluorescente de color rojo en coral, otro marcador biológico potencial.<ref>Furtado, S. (2013). Painting life green: GFP. ''Science in School'' .</ref>
Una característica importante de la GFP es que no necesita aditivos para brillar, en contraste con otras proteínas bioluminiscentes; es suficiente irradiarla con luz UV o azul para que emita fluorescencia. <ref name=":4">Jaramillo, J. (Febrero de 2014). El brillo que ilumina la ciencia. ''CienciaUANL'' .</ref>
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Las proteínas bioluminiscentes son herramientas bioquímicas invaluables con aplicaciones en una amplia variedad de campos incluyendo los análisis de expresión de genes, descubrimiento de medicamentos, estudio de la dinámica de las proteínas y mapeo de las vías de traducción de señales. Las proteínas mayormente reportadas son luciferasas, que permiten una detección de alta sensibilidad y poseen características peculiares como un alto rendimiento cuántico y ausencia de toxicidad cuando se expresadas en células o en organismos diferenciados. Se han llevado a cabo extensos estudios para alterar las propiedades de las proteínas fluorescentes, dejando como resultado proteínas mutantes con diferentes ondas de emisión. Las proteínas bioluminiscentes son una alternativa al uso de proteínas fluorescentes debido a su alta sensibilidad en los análisis de detección en muestras biológicas. <ref name=":3" /><ref>Dikici E, Qu X, Rowe L, Millner L, Logue C, Deo SK, Ensor M y Daunert S. 2009. Aequorin variants with improved bioluminescence properties. Protein Eng., Design & Selection. 22:243–248. </ref><ref>Michelini E, Cevenini L, Mezzanotte L, Roda B, Dolci LS y Roda A. 2009. Bioluminescent reporter proteins for multicolor assays. Minerva Biotecnol. 21:87-96. </ref>
Algunas de las aplicaciones biotecnológicas han incluido: La GFP que es producida por la medusa ''Aequorea victoria''. El gen que codifica esta proteína, que ya ha sido clonado, se utiliza como marcador en biología molecular. El descubrimiento y estudio de la GFP amplía la capacidad del microscopio óptico y otorga una nueva dimensión visible al ojo humano. Una característica importante de la GFP es que no necesita aditivos para brillar, en contraste con otras proteínas bioluminiscentes; es suficiente irradiarla con luz UV o azul para que emita fluorescencia Permitiendo ver procesos previamente invisibles, como el desarrollo de neuronas, cómo se diseminan las células cancerosas, el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, el crecimiento de bacterias patogénicas, la proliferación del virus del SIDA, entre otros. Otra de las técnicas aplicadas fue el arcoiris cerebral o brainbow. En 2007, un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard desarrolló un mapa para representar el sistema nervioso, el cual, mediante la combinación de proteínas fluorescentes, muestra las neuronas y otras células cerebrales en colores diferentes, permitiendo analizar el sistema nervioso y clasificar los procesos neuronales.
Algunos ratones fueron modificados genéticamente para producir determinadas cantidades de proteínas con colores amarillo, cian y rojo, en células nerviosas individuales del cerebro. El resultado fue un cerebro que brilla con noventa tonalidades diferentes. Los investigadores Cpodían asi seguir las fibras nerviosas de células individuales dentro de una densa red en el cerebro <ref name=":4" />
Dentro de aplicaciones se han logrado crías de mamíferos con tejidos bioluminiscentes, y se habla de experimentar con plantas que tienen distintos propósitos como:
[[Archivo:Glowing_tobacco_plant.jpg|miniaturadeimagen|Bioluminiscencia en tejidos de la planta de Tabaco. ]]
* Árboles luminosos, que podrían disponerse en espacios públicos, o alinearse en autopistas, para aumentar la seguridad y reducir la factura eléctrica pública.
* Árboles de navidad que no requerirían iluminación artificial.
* Plantas con luz biológica que se iluminarían cuando necesitaran agua.
* Métodos para detectar la contaminación bacteriana de alimentos. Por ejemplo, productos contaminados con E. coli serían detectados al instante, debido a su luz biológica, activada en presencia de la bacteria.
* Identificadores biológicos que podrían ser aplicados en todo tipo de organismos para su control y trazabilidad (incluidos los humanos).
* Detectores luminosos de determinadas especies bacterianas en entornos concretos.<ref name=":7" />
== Conclusiones ==
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