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Chemi- und Biolumineszenz

Das Luciferin-Luciferase-System von Photinus pyralis

Nomenklatur

  • Oxidoreduktasen E.C. 1.-.-.-
  • Oxigenasen (Ein-Sauerstoff-Donoren) E.C. 1.13.-.-.
  • Monooxigenasen (Einbau von einem Sauerstoff-Atom) E.C. 1.13.12.-
  • Luciferasen: (Beispiel: Photinus pyralis E.C. 1.13.12.7)

Allgemeine Reaktion

Die Luciferase der amerikanischen Firefly (Photinus pyralis) war die erste Luciferase, die intensiv biochemisch untersucht wurde (McElroy et al. 1960). Sie katalysiert die Oxidation von Luciferin mit Hilfe des Coenzyms ATP und molekularem Sauerstoff unter Entstehung von Licht.

Luciferin + ATP + O2 → Oxiluciferin + AMP + CO2 + Licht

Die Reaktion beinhaltet mehrere Reaktionsschritte:

Zunächst reagiert das Substrat Luciferin mit Mg2+-ATP und bildet Luciferyl-Adenylat. Luciferyl-Adenylat wird durch molekularen Sauerstoff oxidiert; dabei entstehen als Zwischenprodukte cyclisches Peroxid, ein Dioxetanon und ein Molekül ATP. Das Dioxetanon wird durch eine intramolekulare Umstrukturierung decarboxyliert; dabei entsteht eine Enol- oder Ketoform des Oxiluciferin, das sich in einem elektronisch angeregten Zustand befindet. Ein Sauerstoff-Atom des entstehenden CO2 stammt vom molekularen Sauerstoff. Der Übergang des Oxiluciferin zum energetischen Grundzustand ist mit Lichtemission der Wellenlänge 562-560 nm verbunden - es entsteht grün-gelbes Licht. Die Beteiligung des Enzyms Luciferase ist dabei wichtig für die Entstehung von Licht, und man hat festgestellt, dass die nichtenzymatische Umwandlung von Luciferin in Oxiluciferin nicht mit Lichtemission verbunden ist.

Hinweis
Externer Link: mehr Informationen zur Firefly-Luciferase
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