Биохимия и молекулярная биология - Белясова Н.А. 2002
Метаболизм. Процессы, приводящие к запасанию энергии
Улавливание энергии света биомолекулами
Биолюминесценция
Под биолюминесценцией понимают способность живых организмов испускать видимый свет. В основе данного явления лежит ферментативное аэробное окисление веществ особого семейства, называемых люциферинами. Катализирующие этот процесс ферменты называют люциферазами. Энергия, выделяющаяся в процессе окисления люциферинов, превращается в энергию электронного возбуждения молекул, способных испускать ее в виде фотонов. Свечение может иметь самые разные тона: от голубого до красного.
К биолюминесценции способны многие организмы: бактерии, грибы, простейшие, моллюски, насекомые (светляки), кишечнополостные животные, ракообразные, рыбы и др. Люциферины этих организмов сильно различаются по структуре и свойствам. Большинство из них испускают свет при окислении, взаимодействуя с О2. Однако некоторые люциферины, например такие, как фотобелок медуз, активируются ионами кальция.
У светящихся бактерий роль люциферина выполняет FMNH2. При его окислении в присутствии альдегида с длинной цепью (не менее 8 атомов углерода) происходит одновременное окисление альдегида в карбоновую кислоту и люциферина в FMN:
FMNH2 + O2 + R—CHO + люцифераза →
→ FMN + H2O + R—COOH + фотон
Эта реакция протекает, видимо, через стадию образования пероксида флавинмононуклеотида, а свечение характеризуется длиной волны ~490 нм.
Светящиеся организмы могут использовать явление биолюминесценции для опознавания особей своего вида, приманки добычи, в качестве брачных сигналов, отпугивания хищников и отвлечения их внимания, для «высвечивания» жертвы и т. д. Менее понятна роль биолюминесценции для низкоорганизованных организмов, например бактерий.
Существует точка зрения, согласно которой биолюминесценция возникла на стадии перехода от анаэробных форм жизни к аэробным как защитная реакция по отношению к мощному окислителю — молекулярному кислороду.