Kemijske i fizikalne osnove bioluminiscencije

završni rad

• Naslov (engleski): Chemical and physical fundamentals of bioluminescence
• Autor: Helena Bach-Rojecky
• Mentor: Vladimir Dananić (mentor)
• Član povjerenstva: Vladimir Dananić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Andrej Vidak (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Igor Sutlović (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2020-09-03, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Fizika

Sažetak

Cilj ovog rada je opisati kemijske i fizikalne osnove bioluminiscencije te potencijal primjene u različitim vrstama istraživanja. Bioluminiscencija (BL) je fenomen emisije svjetlosti živih organizama, a najpoznatiji BL sustavi su iz krijesnica, različitih morskih organizama, određenih vrsta bakterija i gljivica. BL je kemijski proces u prirodi uzrokovan interakcijom enzima luciferaze i njegovog supstrata luciferina. Emitirana svjetlost ima različite maksimume valnih duljina te se zbog toga mogu primijetiti različite boje emitirane svjetlosti. Bioluminiscencija se temelji, u osnovi, na istim principima kao kemiluminiscencija. Kao i kod svake kemijske reakcije, poželjno je znati kinetiku BL reakcije, koja se slaže s kinetikom biokemijskih reakcija, odnosno prati Michaelis-Mentenovu kinetiku. Poznavanje kvantnih prinosa (kvantne učinkovitosti) je od velike važnosti u primjeni BL jer s povećanjem kvantnog prinosa granica detekcije se snizuje. Glavna bioluminiscentna komponenta ne mora biti par luciferaza-luciferin nego i fotoproteini, od kojih su najbitniji obelin i aequorin. Luciferaze su danas od velike važnosti za primjenu u medicini pa je poželjno poznavati njihovu strukturu, prednosti i nedostatke, te ako je potrebno i modificirati njihove supstrate luciferine kako bi reakcije bile što učinkovitije i primjenjivije. Bioluminiscencija najveću primjenu nalazi u tehnikama oslikavanju u medicini, kojim se olakšava pronalazak tumora, promatranje napredovanja bolesti i djelotvornosti lijekova.

Sažetak (engleski)

The aim of this paper is to show the chemical and physical basis of bioluminescence. Bioluminescence (BL) is a phenomenon of light emission of living organisms, such as fireflies, different sea creatures, bioluminescent bacterias and fungi. BL is a chemical process in nature caused by the interaction of a protein, luciferase, and its substrate luciferin. The emitted light has different maximum wavelengths and therefore different colors of emitted light can be noticed. Bioluminescence contains, in essence, the same principles as chemiluminescence. As with any chemical reaction, it is desirable to know the kinetics of the BL reaction, which agrees with the kinetics of biochemical reactions, ie follows the Michaelis-Menten kinetics. Knowledge of quantum yields (quantum efficiency) is of great importance in the application of BL because with increasing quantum yield the limit of detection decreases. The structures of 9 luciferins are known, and five BL systems, along D-luciferin metabolism have been described. The main bioluminescent component does not have to be a luciferase-luciferin pair but also photoproteins, of which obelin and aequorin are the most important. Luciferases are of great importance today for application in medicine, so it is desirable to know their structure, advantages and disadvantages, and if necessary, modify their luciferins to be as effective as possible. Bioluminescence finds its greatest application in bioluminescent imaging, which facilitates tumor detection, observation of disease progression, and drug efficacy.

• Ključne riječi: bioluminiscencija; luciferaza; luciferin; fotoprotein; svjetlost; kinetika; bioluminiscentno oslikavanje
• Ključne riječi (engleski): bioluminescence; luciferase; luciferin; photoprotein; light; kinetics; bioluminescent imaging
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:235558
• Studijski program: Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Smjer: Specifični materijali i napredne tehnologije; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: preddiplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) primijenjene kemije (univ. bacc. appl. chem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-05-02 09:16:25