lundi 9 février 2009

La Bioluminescence

Qu'est-ce que la bioluminescence?

Le mot bioluminescence a pour origine le terme grec bios, vie et le terme latin lumen, lumière. La bioluminescence est la production et l'émission de lumière par certaines espèces animales (vers luisants, lucioles, etc). Elle est le résultat d'une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est transformée en enrérgie lumineuse. C'est une lumière froide car moins de 20% de la lumière émise produit de la chaleur.
Ce phénomène a été expliqué pour la première fois par le physiologiste français Raphaël Dubois en 1887.

dimanche 8 février 2009

Quels animaux utilisent la bioluminescence et pourquoi ?

Peu d'espèces animales utilisent la bioluminescence (1% des êtres vivants) car elle demande énormément d'énergie. Elle est essentiellement utilisée dans des milieux extrêmes qui la rendent indispensable (90% des organismes des mers profondes).
Les espèces bioluminescentes sont, pour la plupart, des bactéries. Néanmoins certaines algues et champignons peuvent aussi produire de la lumière par ce type de réaction. En revanche, rares sont les vertébrés luminescents, à part certains poissons osseux.
Parmi les invertébrés, l’exemple de bioluminescence le plus connu est celui de la luciole. Cet insecte est capable d’émettre des signaux lumineux (de fréquence, de durée et de couleure déterminées pour chaque espèces).
Ces émissions lumineuses, proviennent d’un organe spécialisé de l’animal. La bioluminescence peut être discontinue et controlée par le système nerveux comme chez la luciole, ou continue comme chez certains poissons.
Certains organismes ne sont pas capables de produire leur propre lumière. Ils vivent en symbiose avec des bactéries bioluminescentes, qui produisent de la lumière continue (Murray's Abyssal Anglerfish un poisson abyssal). La couleur de la bioluminescence varie en fonction du milieu de vie, jaune dans les terres, verte sur les côtes et bleue dans les prondeurs.
Les utilités de la bioluminescence peuvent être diverses, attraction, communication, camouflage et répulsion.

  • Attraction. Il existe plusieurs types d'attractions. Attraction sexuelle, certaines espèces émettent une lumière pour attirer le partenaire sexuel ( luciole).


Luciole Vol de lucioles

Mais aussi pour attirer leurs proies et ainsi les attaquer d'une distance rapprochée(glow-worm, Murray's Abyssal Anglerfish un poisson abyssal, luciole).
Anglerfish, lophiiformes

Un plancton utilise ce même phènomène pour pouvoir se développer avec plus de facilité dans l'abdomen des poissons.
  • Camouflage. Les animaux marins réalisent la bioluminescence dans des profondeurs moyennes et imitent la luminosité provenant de la surface, où suppriment leurs ombres et se rendent "invisibles" face aux prédateurs (méduses).
  • Communication. La communication est utilisée surtout par les bactéries.
  • La répulsion. Certains calamards et d'autres petits crustacés utilisent la bioluminescence pour éloigner certains prédateurs.


samedi 7 février 2009

La reaction chimique de la bioluminescense

La production de cette lumière est obtenue par une réaction chimique au cour de laquelle une subtance, la luciferine dite subtrat luminescent, est oxydé par une enzyme, la luciferase, qui catalyse la reaction luminescente, en presence de O2 et d'énergie ATP(composé d'oxygène, d'azote et de phosphore. Le substrat passe dans un état exité et l'excé d'énergie est éliminée en produisant un photon lumineux.

(Luciférine + ATP) + (Luciférase + O2) ----> (Oxyluciférine + Photons) + Luciférase
      (Substrat)                  (Enzyme)                                      (Produit)

Fichier:Biolumj.JPG


Source: wikipedia© http://fr.wikipedia.org/wiki/Bioluminescence

vendredi 6 février 2009

Comment recreer ce phénomene en laboratoire?

La Chimioluminescence


Il est posssible de réaliser une experience modélisant la réaction de bioluminescence, la réaction de chimioluminescence.
Le substrat de la bioluminescence peut-ètre expérimentalement remplacé par des composés chimioluminescents tels que le luminol ou le pyrogallol. Comme la luciférine le luminol est oxydé au cours d'une réaction d'oxydo-réduction, il atteint un état instable et rejette un photon lumineu afin de revenir à son état fondamental.
Le luminol réagit directement avec un oxydant adéquat, il est utilisé en criminalogie pour cette raison ( fer du sang).

jeudi 5 février 2009

Le Luminol

Le luminol est un produit chimique présentant une chimiluminescence, avec un éclat bleu caractéristique, luminollorsqu'il est mélangé avec un oxydant adéquat.Il s'agit d'un solide cristallin, blanc à légèrement jaune, qui est soluble dans l'eau et la plupart des solvants organiques polaires.
Le luminol est utilisé en criminalogie pour détecter les faibles traces de sang laissées sur les scènes de crime. Il est également utilisé par les biologistes pour détecter le cuivre, le fer et le cyanure.

Nom: 5-amino-2,3-dihydro-1,4-phthalazinedione
Formule brute: C8H7N3O2
Masse molaire: 177,160514 g.mol-1
Tº de fusion: 319-320 ºC
Soluble dans l'eau, dans l'éthanol et dans l'acétone.


mercredi 4 février 2009

Protocole expérimentale

Matériel

- 2 béchers de 500 mL
- 6 béchers de 100 mL
- Balance de précision
- Agitateur
- 500 mL d'eau distilée
- 0,5 g de luminol
- 5 g de NaOH
- 7,5 g de Ferricyanure de potassium K3[Fe(CN)6]
- 0,5 mL d'eau oxygénée à 30% concentrée à 110 volumes

Protocole expérimental

Préparation des solutions



O,5 L de solution A Dissoudre 5 g d'hydroxyde de sodium dans 0,5 L d'eau distillée.
  1. Ajouter 0,5 g de luminol à la solution et agiter jusqu'à complète dissolution.
0,5 L de solution B
  1. Dissoudre 7,5 g ferricyanure de potassium dans 0,5 L d'eau distillée.
Conserver au frais et à l'abris de la lumière (réfrigérateur) les solutions A et B. La réaction est plus longue si les solution sont refroidie.

Experience

  1. Si l'on veut réaliser n démonstrations, prendre n récipients transparents et placer dans chacun 25 mL de solution A.
  2. Dans d'autre béchers n*25 mL de solution B. Ajouter au dernier moment n*2,5 mL d'eau oxygéné. 
  3. Verser la solution C dans la solution A. Observer.

Reactions de chiomioluminescence



Cette réaction est une simplification de l'experience "la lumière liquide", une réaction de chimioluminescence.

mardi 3 février 2009

Observations

Nous observons un forte lumière de couleure bleue verte froide de courte durée:
L'intensité de la lumiere décroit car les reactifs se conssoment au fur et à mesure de la reaction.
Des petites bulles de diazote sont visibles sur les paroies du bécher.
La réaction est plus longue et plus intense si les solutions sont refroidies.
En milieu fortement basique la reaction est moins intense mais plus longue que celle en milieu légèrement basique.

lundi 2 février 2009

Explications

         Oxydé en milieu basique, le luminol libère du diazote gazeux, N2 pour donner une molécule dans un état excité, c'est à dire électronique instable. Cette molécule émet un photon lumineux pour retrouver son état fondamental. Les photons émis se situent dans le domaine du visible, une lumière colorée est observable.


dimanche 1 février 2009

Conclusion

Il existe des organismes capables de produire et d'émettre de la lumière issue d'une réaction chimique, située dans un organe spécifique, entre une enzyme et un substrat produisant un photon lumineux.
La lumiere émise et de couleur, froide et différente pour les milieux de vie. Son usage dépense énormement d'énergie, et donc très limité et se doit d'ètre indispensable. Ses utilitées sont diverses, attraction de partenaire et de proies, camouflage, communication et répulsion:
Il est possible de recréer une experience en laboratoire modélisant la reaction de bioluminescence. Cette experience se nomme réaction de chimioluminescence. Le luminol, est le réactif clef de l'experience, il remplace le substrat de la reaction enzymatique bioluminescente.