¿Qué hace que las bacterias sean bioluminiscentes?

Las bacterias tienen una proteína especial llamada luciferasa que puede producir luz. La bioluminiscencia bacteriana es un tipo de quimioluminiscencia, que es una reacción que produce luz utilizando la energía de una reacción química. La reacción general es bastante simple.

(Reacción de luminiscencia global catalizada por luciferasa. [1] La reacción requiere 3 sustratos y utiliza oxígeno como oxidante. La ‘+ luz’ está realmente en el lado derecho de la reacción).

En general, este tipo de reacción de luminiscencia funciona al excitar un electrón a un estado de energía más alta, que luego vuelve a decaer a su estado fundamental. Esta pérdida de energía está mediada por la emisión de un fotón. La física detrás de cómo funciona esto exactamente está más allá de mí, pero mi entendimiento limitado es que los estados de energía de los electrones son discretos y saltar entre estados requiere la cantidad exacta de energía que separa dos estados de energía. Cuando los electrones excitados en estas reacciones vuelven a su estado fundamental, la energía corresponde precisamente a la cantidad de energía en un fotón con una longitud de onda de ~ 550 nm. [2] Esta es la razón por la cual la mayoría de las reacciones de luminiscencia producen luz amarilla (aunque el color exacto puede modularse por otros medios).

Por otro lado, esta reacción es muy costosa energéticamente, por lo que solo se enciende en determinados momentos. Se necesita mucho ATP (usado para convertir FMN de nuevo a FMNH2 y creo que para reciclar el aldehído) para mantener un suministro constante de sustratos para la luciferasa para producir una cantidad continua de luz.

Notas a pie de página

[1] Imagen en storage.googleapis.com

[2] BIOLUMINESCENCIA BACTERIANA