Bioluminescence
Bonjour,
En TPE, nous avons une question, pourquoi l'ATP nécessaire à la réaction, n'intervient pas en tant que "fournisseur d'énergie"? et va servir à activer le substrat (la luciférine) de manière à ce qu’il puisse réagir avec l’enzyme ?
Merci beaucoup!!
Oh attends 'ttends 'ttends... je me souviens de cet exercice, le prof nous avait fait un contrôle de spé SVT en terminal là dessus, tout le monde s'était planté
c'était en rapport avec la poiscaille des profondeurs, et une protéine, la luciférase...
Me souviens plus...
Bonjour !
Tout d'abord, ce serait sympa que tu précise le type de luciférine dont tu parles, parce qu'il en existe pas mal de sortes, et les mécanismes ne sont pas les mêmes à chaque fois. Ensuite, cela m'intéresserait que tu précises dans quel contexte ton affirmation est située.
Aussi, qu'entends-tu par "fournisseur d'énergie" ? Si au départ tu as de l'ATP, et qu'il est hydrolysé en AMP + PPi, c'est qu'il a fourni de l'énergie. Je vais expliquer le mécanisme proposé sur ce site (remarque qu'il y a eu pas mal d'autres TPE qui ont été faits sur le sujets, et plutôt bien documentés).
Tu vois, en premier lieu, que toutes les réactions se passent avec les substrats attachés à l'enzyme. C'est très important parce que sinon, l'activation de la luciférine pourrait être court-circuitée par l'hydrolyse seule d'ATP, ce qui aboutirait à une perte sèche d'énergie. L'ATP ne sert donc pas à fixer la luciférine activée à l'enzyme.
L' "activation" dont tu parles est la liaison de l'AMP à la luciférine. En fait, on dit que l'ATP est "riche en énergie" parce que, si on le fait réagir avec de l'eau, les produits (AMP et 2Pi) sont beaucoup plus stables que les réactifs. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles l'ATP est instable. Il y en a une particulièrement importante, et c'est la présence d'une fonction anhydride d'acide (deux groupes C=O ou P=O liés ensemble par l'intermédiaire d'un atome d'oxygène). Ce qui se passe, dans le cadre de ta réaction, c'est que le groupe anhydride d'acide de l'ATP est détruit, et qu'il est reformé avec la liaison AMP-luciférine. Si on fait un bilan à cette étape, on se rend compte que la luciférine comporte une liaison dont l'hydrolyse pourrait dégager énormément d'énergie. Pour cela, on dit qu'elle est activée.
Les étapes suivantes consistent en fait à utiliser l'énergie chimique de la luciférine "activée" pour produire de la lumière avec le meilleur rendement possible. C'est-à-dire que la plus grande partie de l'énergie investie grâce à l'ATP, au dioxygène et aussi contenue dans la luciférine (cf. la décarboxylation) va être transformée en énergie lumineuse. Je ne vais pas dire que les étapes ont été très bien "pensées" parce que ce ne serait pas un raisonnement très objectif, mais tu vois que le résultat est extraordinaire parce que l'on a un rendement de 90% !!! La molécule de luciférine activée contient donc presque la même énergie chimique que la molécule finale dont la désexcitation va émettre un photon.
Pour que tu comprennes comment l'énergie est conservée, tu peux remarquer la liaison peroxyde (l'enchaînement de deux atomes d'oxygène dans le cycle) qui est très instable. Pour info, tu retouves ce type de liaison dans certains explosifs ... C'est pour former cette liaison que l'ATP a été consommé. L'énergie importante qui a été transférée dans la liaison entre AMP et luciférine est utilisée pour fabriquer ce composé très instable. Après cela, la molécule se désintègre en CO2 et autres composés dont la désexcitation émet de l'énergie lumineuse.
Le problème, c'est que je t'ai expliqué un seul mécanisme possible, et il est possible que l'on ne parle pas de la même réaction. Tu me rediras si l'explication ne te convient pas. N'hésite pas si je me suis mal exprimé.
Bonne soirée !
Pierre.
Bonjour!
Je pense avoir globalement compris, si je résume vraiment:
Au départ : Au début de la réaction (une fois l'assemblage de la luciférine+luciférase) , la molécule d’ATP intervient.
Ensuite: la molécule d’ATP est hydrolysée, il reste seulement de l’AMP + PPi = Il y a donc eu une production d'énergie.
Le groupe anhydride d'acide de l'ATP est détruit, et il est reformé avec la liaison AMP-luciférine.
L’AMP va se lié avec la luciférine (une liaison contenant beaucoup d’énergie). A ce stade, on dit que la luciférine est activée.
Est-ce que ça vous semble juste?
Et une autre question, le dioxygène va servir à quoi très précisément ? Une fois que l'ATP est hydrolysé, le PPi ne sert "à rien"?
Merci beaucoup en tout cas!
Eloïse
Et aussi!
On explique le déroulement de la bioluminescence en général, donc au sujet du type de luciférine, il n'y en a pas!
Bonjour !
Je suis d'accord pour ce que tu as dit. Tes trois dernières étapes se passent en même temps.
Il me semble que le rôle du dioxygène est un rôle de structure et de fabrication d'un intermédiaire. Le dioxygène est très réactif car il comporte deux électrons qui ne forment pas de doublet (tu as dû voir ça en physique-chimie : les électrons se réunissent pour former des doublets liants ou non liants. Pour le dioxygène, deux électrons restent célibataires). Il va donc permettre de synthétiser un intermédiaire qui comporte beaucoup d'énergie de liaison (à cause du groupe peroxyde). On dit aussi que le dioxygène oxyde la luciférine parce qu'il prend la place d'un atome d'hydrogène.
Une fois que l'ATP est hydrolysé, le PPi ne sert plus à rien. Il est possible qu'il soit coupé en deux pour rendre la transformation irréversible.
@+
Pierre.
Bonjour,
J'ai un autre question au sujet de la bioluminescence: Comment un animal "décide" de déclencher cette lumière?
Merci!
Les animaux bioluminescents je crois possède des moyens de contrôler l'apparence de leur lumière. Si elle est continue, c'est souvent le signe d'une origine bactérienne. Mais même dans le cas d'une production bactérienne, certains animaux parviennent à la contrôler plus ou moins. Les types de régulation de l'émission de lumière peuvent être :
- Dans un premier type, les photocytes, ou le réservoir de substance lumineuse, peuvent être évacués vers le milieu extérieur par la contraction de fibres musculaires adjacentes. Le contrôle est alors indirect et se réduit à un phénomène neuro-musculaire.
- Les photocytes peuvent aussi être eux-mêmes innervés, et déchargent alors leur contenu après excitation. Dans ce cas, le contrôle de la luminescence devient une régulation nerveuse de sécrétion glandulaire. Quand la luminescence est intracellulaire, l'excitation produit des changements cellulaires qui mènent à l'activation des matériaux photogènes.
- Pour le type le plus complexe, l'émission de lumière peut-être contrôlée par la rotation de l'organe lumineux sur lui-même ou par l'opposition d'écrans ou d'obturateurs.
Merci!!
Je viens de trouver dans science&vie, un article sur la bioluminescence, et il il a marque "que l'oxygène venait casser en deux l'oxygène", je ne comprend pas vraiment le rôle de l'oxygène ...
