Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


biluminesszencia,fluoreszkálás,foszforeszkálás

2011.03.24

Óra:www.clocklink.com/clocks/5032-purple.swf
Biolumineszcenciáról beszélünk, ha valamely élő organizmusban egy kémiai reakció fény (foton) kibocsátásával jár. A világításnak számos, a túlélést segítő szerepe van: a táplálék csalogatása, a támadó elijesztése, lehet továbbá párválasztási segédeszköz is, illetve akár egyszerre több funkciót is betölthet ezek közül.

Fájl:Omphalotus nidiformis lawson lightoff email.jpg

Világító fák:

A Cambridge Egyetem hallgatói egy különös koncepción törik a fejüket, az utcák közvilágítását biolumineszcens fákkal oldanák meg. A kutatócsoport már meg is tette az első lépést, kifejlesztve azokat a genetikai eszközöket, amikkel a biolumineszcencia, vagyis a fény kibocsátásával járó kémiai reakció képessége könnyedén átültethetővé válik a különböző organizmusokba.

A természet tele van a sötétben világító bogarakkal és tengeri lényekkel, ragyogásuk azonban nem elég erős, hogy a fenti koncepció alapjául szolgálhasson. A fény felerősítéséhez a csoport a szentjánosbogár és egy lumineszcens tengeri baktérium, a Vibrio fischeri genetikai anyagát módosította, hogy megnövelje a fénytermelő enzimek aktivitását és mennyiségét. Ezután újabb módosítások következtek, amikkel a génállományba beilleszthető elemeket, úgy nevezett "biotéglákat" alkottak.

A kutatók E. coli baktériumba ültették be a géneket, melyekkel egy egész színskálát sikerült előállítani. Eredményeik szerint egy borosüvegnyi génmódosított baktériumtenyészet fényénél már olvasni is lehet. "Nem állunk meg a projekt inspirációjául szolgáló biolumineszcens fáknál" - mondta Theo Sanderson, a kutatásban résztvevő egyik genetikus hallgató. "Olyan adottságok sorát szeretnénk előállítani, amik lehetővé teszik a jövő kutatói számára a biolumineszcencia hatékonyabb alkalmazását"

A biolumineszcencia kiaknázásának van azonban egy komoly akadálya, egy folyamat, ami a különböző biolumineszcens élőlényekben található luciferineknek nevezett szerves vegyületeken alapul, melyek oxidált állapota biztosítja a fénykibocsátást, a keletkező oxilucifernin azonban többé már nem képes fényt termelni. Ennek kiküszöbölésére a cambridge-iek úgy alakították ki a biotéglákat, hogy lehetővé tegyék az organizmusok számára az oxiluciferin újrahasznosításához szükséges enzimek termelését is.

A biolumineszcens növények ugyanolyan gondozást igényelnek, mint hagyományos megfelelőik, nincs ami elromoljon, vagy kiégjen bennük, ha több fényt szeretnénk, egyszerűen csak ültetni kell egy újabbat. A csapat számításai szerint egy utcai lámpával egyenértékű fénykibocsátó fának a fotoszintézise által elnyelt energiának csupán 0,02 százalékát kell a fény előállítására fordítania.

Mindezek ellenére a világító fákra még várni kell. Alexandra Daisy Ginsberg, tervező és művész, aki maga is segítette a hallgatók munkáját úgy véli, a biológiai megoldásnak jelenleg nincs esélye, hogy teret raboljon a jól bevált világítási technikáktól, bár azt elismeri, hogy a "biofénynek" is megvan a maga varázsa. "Van valami ösztönösen vonzó az élő fényben. Ha táplálni és gondozni kell a fényforrást, azzal máris értékesebbé válik"

Fluoreszkákás és foszforeszkálás:

A fluor ásványa, a fluorit
A fluor ásványa, a fluorit (Forrás: Wikimedia commons)

Az ásványokról, ércekről átszármazott anyagnevek közül most még nem szólunk azokról, amelyek kifejezetten földrajzi vonatkozásúak is. Az ok az, hogy sok hasznos kőzet-ásvány már maga is a föltalálási helyéről kapott nevet: ezeket érdemes lesz külön áttekinteni, azokkal az elemekkel együtt, amelyek meg kifejezetten egy-egy országról, városról, vagy éppen egy folyóról neveztettek el!

Fluor F

Az elemnév a folypát (CaF2, kalcium-fluorid) latin nevéből, a fluor lapisból ered: fluere azt jelenti, hogy 'folyni', a lapis meg annyit tesz, hogy 'kő' – jusson eszünkbe a lapidárium, vagyis a 'kőtár', ahol helyben lévő, valamiért érdekes köveket, illetve szobrokat, szobor- vagy sírtöredékeket, emlékműveket és műemléki építményeket, vagy azok maradványait lehet „múzeumszerűen" megtekintenünk.

S hogy miért ez a neve a kalcium-fluoridnak? Mert a fluornak ezt a vegyületét, a fluorit nevű ásványt ércek olvadáspontjának csökkentésére (azaz az olvadék gyorsabb megfolyósítására) használták, adalékanyagként. Erről már 1530-ban Georgius Agricola is megemlékezett. Így érthető ennek a fluorszármazéknak a magyar folypát elnevezése is. Maga a pát a német Spat átvétele, amely a spalten, azaz a 'hasad, hasít' igéből jön. Ez a megnevezés általánosan kötődött minden jól hasadó-hasítható ásványhoz.

Persze azt is rögtön látjuk, hogy bizony erősen sántít a dolog: ez a magyar pát szó ugyanis jól láthatóan „elvesztette" a németbeli szókezdő s hangot! A titok nyitja az, hogy a német Feld+spat, azaz 'földpát' (ez egy nagy ásványcsoport, ezek jelentik a földkéreg kőzeteinek mintegy 60%-át) összetételt tévesen a Felds+patkémnt tagolták, s így fordították magyarra. Tegyük hozzá, hogy a baki a valóban nagy nyelvújító Bugát Pál lelkén szárad: ő javasolta a szó elfogadását ebben a formában...

Magát a fluort csak 1886-ban tudta előállítani Henri Moissan: azért volt a feladat olyan nehéz, mert a fluor rögvest reagál a jelenlevő anyagokkal. Moissan munkájával kiérdemelte az 1906-os kémiai Nobel-díjat.

A hidrogén-fluorid (amely például az üveget is oldja; magyarul folysavként is emlegetik) belégzése halálos lehet, a bőrre cseppentve égési sérüléseket, akár csontig roncsoló elhalást okoz. Emellett gázként a bőrön keresztül is fölszívódik: kálciumelvonó hatása miatt már így is görcsöket, szívbénulást okoz, sőt, így is kezdi föloldani a nagy kalciumtartalmú csontokat...

A fluor nevét említve nem mehetünk el a fluoreszkál szó mellett sem. A fluoreszkálás magyarázata az, hogy egyes anyagok fotonokat nyelnek el, amelyeket utána kisebb energiájú fotonokként, azaz fény formájában sugároznak ki. Az elnyelt fény lehet akár az ibolyántúli energiatartományban is, ám a kisugározott fotonok már látható sugárzásként jelennek meg (az UV-fényt mi nem látjuk, de ha egy UV-lámpával „megvilágítunk" pl. egy skorpiót, akkor azt a sötétben világító, fluoreszkáló ízeltlábúként remekül láthatjuk – ez olykor nagyon hasznos lehet!

Fluoreszkáló skorpió
Fluoreszkáló skorpió (Forrás: Wikimedia commons, Jonbeebe)

A fluoreszkálás kapcsán mindig fölmerül a foszforeszkálás jelenségének kérdése is (ez a jelenség is egy elemről, nyilván a foszforról kapta a nevét). Ezek valóban rokon fogalmak, éles határ sem húzható meg a kettő között, de a lényeg az, hogy a foszforeszkálás során egy tárgy kisugározza azt a fényt, amelyet „elraktározott", de nem azonnal, mint a fluoreszkálás esetében, hanem a kisugárzás elhúzódhat akár órákig is. Ha mondjuk lekapcsoljuk a villanyt, a sötétben láthatjuk, ahogy a foszforeszkáló anyag, például maga a villanykapcsoló, világít a sötétben: könnyen megtalálhatjuk.

Egyébként nemcsak a fényenergia elnyelésével és kibocsátásával világíthatunk, hanem magunk is előidézhetünk fénykibocsátást mechanikai hatásokkal, dörzsöléssel, ütéssel: ez a tribolumineszcencia (ebben a latin tribulatio, azaz 'csapás, gyötrés, zaklatás' és a luminescentia, vagyis 'világítás, fénylés' szavak rejteznek). Elég egy kis cukrot a sötétben „megmozsarazni", látható lesz a halvány derengése; ha meg egy kockacukrot törünk félbe, akkor egy kis villanást észlelhetünk – persze ha már jól hozzászokott a sötéthez a szemünk.

Sok élőlény is (egysejtű, csalánozó, féreg, csiga, gomba, mélytengeri hal, rovar – szentjánosbogár!) világít a sötétben: ez a biolumineszcencia. Ez utóbbi szóban a bio- összetételi tag azt jelenti, hogy 'élet-', mint a biológia, biodízel, biográfia, biotermesztés, biokémia stb. szavainkban. Ehhez a jelenséghez is tartozik szótörténeti érdekesség! A biolumineszcencia lényege, hogy egy molekulát egy másik molekula (enzim) kicsit átalakít, és utána az átalakított molekula eredeti formáját visszanyerve egy kis energiát bocsájt ki: látható fényt. S mi ebben az érdekes? Az, hogy a fényt sugárzó molekulákat luciferinnek hívják. Ez a szó természetesen a latin lucifer szóra utal – az első tag a lux, vagyis a 'fény' szóra, a második szóelem pedig a fero, azaz a 'hoz, nyújt, létrehoz' igére megy vissza. Lucifer tehát annyit tesz, hogy 'fényhozó'. Legelőször görög és római költők használták a Vénusz bolygó jelzőjeként, illetve 'Esthajnalcsillag' értelemben. Ez utóbbi nem egy, hanem mindjárt két bolygót is jelent, a Vénusz mellett a Merkúrt is: mindkettő pályája közelebb van a Naphoz, mint a mi Földünké, így ezeket az objektumokat mindig Napunkhoz közelinek láthatjuk csak – az esti vagy a hajnali derengés idején. Végül ez a fényt hozó Lucifer lett a kereszténység egyházi latinjának 'bukott angyala'. (Ennek históriája már nem nyelvészeti, hanem vallástörténeti téma; annyit érdemes azért megemlíteni, hogy a Lucifer nevet még a Kr.u. III. században is büszkén viselte egy keresztény püspök...)

A luciferin szó egyébként egy gyűjtőnév: minden, a sötétben fényt kibocsátó, élőlényekben megtalálható szerves vegyületet jelenti, mert hát azért a különböző életformákban azért kissé eltérőek ezek a molekulák. Azon meg már bizonyára nem csodálkozik senki, hogy a fénytermelő kémiai reakciót serkentő, már említett enzim neve luciferáz – gyakorlatilag minden enzim neve -áz (angolban -ase) végződésű (amiláz, lipáz stb.)

 

Hozzászólások

Hozzászólás megtekintése

Hozzászólások megtekintése

Nincs új bejegyzés.