¿Cómo Produce Luz La Luciérnaga?

  La luciérnaga emite luz gracias a su propiedad luminiscente 

 Introducción

La luciérnaga emite luz gracias a su propiedad luminiscente. La luminiscencia permite que ciertas sustancias restablezcan la energía de los fotones (de origen no térmico) en una parte de la energía absorbida durante la excitación debido a diversas necesidades para crear luz. Por lo tanto, es la desactivación de una molécula excitada hacia un estado de menor energía.
Hay una multitud de procesos de excitación para causar luminiscencia.  Además, cada tipo de excitación corresponde a una luminiscencia particular.
Por ejemplo, una excitación de tipo químico dará lugar a bioluminiscencia, mientras que una excitación por calentamiento se caracterizará por termoluminiscencia.

2) Reacciones bioquímicas o enzimáticas:

 A finales del siglo pasado, el fisiólogo Raphael Dubois fue el primero en obtener resultados sobre el funcionamiento bioquímico de la luciérnaga. Para eso se dio cuenta de una serie de experimentos que son:
Al hacer una luz de luciérnaga triturada, mezclada con un poco de agua fría, obtiene una ligera reacción de unos minutos.
Luego realiza el mismo experimento con esta misma muela pero en agua caliente, y luego se da cuenta de que no produce una reacción ligera y deduce que la bioluminiscencia está inhibida.
Dubois tuvo entonces la idea de poner un poco del extracto en agua caliente, tratada con agua fría, cuya luminiscencia desapareció, esta mezcla resucita la luminiscencia.
Los resultados de estos experimentos implican la existencia de dos productos:
El primero es, según los experimentos realizados, un sustrato termoestable y en cantidad reducida porque la reacción no persiste. Y el otro actúa como una enzima con el sustrato, y crea esta bioluminiscencia. Este sustrato se llama luciferina y la enzima luciferasa, luego se crea el complejo luciferina / luciferasa .
    a) La activación del sustrato permite la oxidación:
 Las luciferinas son moléculas que se oxidan bajo el control de la enzima luciferasa porque activa el sustrato por formación compleja. Se dice que este complejo se oxida . Saber que la oxidación es la reacción química en la que un compuesto se combina con uno o más átomos de oxígeno (O 2 ).
Cabe señalar, sin embargo, que el par luciferina-luciferasa no tiene una estructura única. Las luciferinas identificadas en los pocos organismos estudiados pertenecen al menos a cinco grupos químicos diferentes: aldehídos, benzotiazoles, tetrapirrol, flavinas, imidazolopirazinas.
De hecho, se ha encontrado luciferina en más de 300 especies capaces de bioluminiscencia, y la mayoría bajo el agua.  La especie más estudiada es la luciérnaga, Photynus pyralis , cuya luciferina pertenece al grupo de los benzotiazoles.
La bencotiazol luciferina es una molécula fluorescente. Su forma nativa es la forma D y no la forma L , inactiva para la producción de luz. Ambas moléculas de luciferina interactúan con la luciferasa, sin embargo, la oxidación de la forma L no se realiza. Este último solo ayuda a estabilizar la bioluminiscencia.
Los átomos o moléculas absorben ciertas frecuencias correspondientes a las posibles transiciones entre los niveles de energía de los átomos o moléculas, es decir que después de esta absorción, el átomo aislado alcanzará un mayor nivel de excitación; Estará emocionado .
Luego, la desactivación de las moléculas excitadas tiene lugar en un estado de energía más bajo. Cuando regresan a su estado fundamental (inicial), de manera directa, emiten un fotón de energía igual a la energía absorbida durante la excitación, o indirectamente, pasando a través de niveles intermedios, emitiendo así varios fotones de energía más bajos que los de la excitación inicial.
  b) El papel de ATP
Si es M.Dubois quien descubre la reacción enzimática y el complejo luciferina / luciferasa, es el investigador WC McEloroy quien demuestra la importancia de otros dos cofactores: el trifosfato de adenosina ATP y el ion Mg 2+ . .
Aquí hay un esquema que nos permite seguir todas las reacciones bioquímicas necesarias para crear fotones de luz fluorescente
La primera reacción, catalizada por la luciferasa, es la activación de la luciferina con la formación de adenilato de luciferilo unido a la enzima. Esta reacción es reversible y libera el pirofosfato inorgánico . El luciferil adenilato formado es luego oxidado, en una segunda reacción, por oxígeno molecular (O 2 ) y da oxilciferina . Luego viene el ion superóxido , observado O 2 -   de la reducción monoelectrónica de oxígeno (O 2 ). El O 2 - se forma naturalmente mediante la reacción directa dedioxígeno con ciertos metales, aquí magnesio (Mg 2+ ). Luego, después de una nueva reacción, el peróxido se vuelve cíclico.
 Esta molécula, en un estado electrónico excitado, vuelve al estado estable que crea la última reacción química que es una descarboxilación. Es decir que el sustrato modificado ( peroxyluciféryl ciclasa ) perder un átomo de CO 2 .