Пластиди

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 24-02-2013

ХлоропластиПластидами називаються органоїди, які трапляються тільки у рослинних клітинах. Як і мітохондрії, вони оточені подвійною мем­браною. Із зовнішньою мембраною пов’язана система внутрішніх. Окрім того, пластиди, подібно до мітохондрій, мають власні ДНК, РНК і рибосоми, тобто мають певну генетичну автономність.

У вищих рослинах пластиди формуються з пропластид — дрібних тілець, виявлених у меристематичних зонах. Залежно від місцеположення в рослині можуть формуватись різні типи пластид. У рослинних клітинах наявні пластиди трьох типів:

Хлоропласти — зелені фотосинтезувальні пластиди.

Лейкопласти — безбарвні пластиди, які не мають пігментів. Вони адаптовані для заощадження запасів поживних речовин, і тому їх особливо багато у зберігаючи органах — насінні, корінні.

Хромопласти — нефотосинтезувальні забарвлені пластиди, які містять переважно червоні, жовтогарячі та жовті пігменти (каротиноїди). Більше всього хромопластів у плодах (наприк­лад, томата і червоного перцю) та у квітах, де їх яскраве забарв­лення приманює комах, птахів і тварин, що допомагає запиленню рослин та розповсюдженню насіння.

Найбільш розповсюджені хлоропласти, в яких відбувається фотосинтез. Світлові реакції фотосинтезу пов’язані з системою внутрішніх мембран хлоропласта. Лише у них міститься зеле­ний пігмент хлорофіл. Вся система мембран будується з чис­ленних плоских мішечків — тилакоїдів.

Тилакоїди складені у купки — грани, схожі на купки монет.

Грани з’єднані між собою плоскими одиночними шарами. Внутрішній вміст хлоропласта називається стромою. У стромі здійснюються темнові реакції фотосинтезу. У ній знаходяться багато ферментів, цукри, ліпіди. Крохмаль збирається в стромі у вигляді зерен.

Клітинна стінка

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 22-02-2013

Клітинна стінка розташована ззовні цитоплазматичної мем­брани. Завдяки їй кожна окрема клітина зберігає свою фор­му. Стінки ж окремих клітин досить тісно прилягають одна до одної і зцементовані особливими речовинами.

Клітинна стінкаКлітинна стінка складається з целюлози. Вона досить по­риста, щоб пропускати молекули води та інші невеликі моле­кули, досить жорстка, щоб надавати рослині певної форми та забезпечувати їй опору, проте разом з тим і досить гнучка, щоб під тиском вітру вона гнулась, але не ламалась. У багать­ох рослин целюлоза синтезується на поверхні плазматичної мембрани з речовин, які поставляє апарат Гольджі.

Окрім целюлози клітинна стінка містить речовини, що на­зиваються пектинами. Це змішана група кислих полісахаридів.

Середня пластинка, яка з’єднує стінки сусідніх клітин, утворюєть­ся із клейких драглеподібних пектатів магнію та кальцію.

Деякі клітини (наприклад, клітини ксилеми) зазнають зде­рев’яніння, або лігніфікації. При цьому всі три шари целюло­зи просочуються лігніном — речовиною фенольної природи. Лігнін скріплює целюлозні волокна і утримує їх на місці. Він діє як дуже твердий та жорсткий матрикс, що посилює міцність клітинних стінок на розтягнення й особливо на стиснення (упе­реджує прогинання). Лігнін забезпечує також додатковий захист від несприятливих фізичних та хімічних впливів.

Органоїди руху

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 20-02-2013

Псевдоніжки (псевдоподії). Створюються шляхом вигину мембрани клітини. Серед вільноіснуючих одноклітинних орга­нізмів псевдоподії має амеба. Вони наявні також у білих кров’я­них тілець —тваринна клітина лейкоцитів.

Джгутики (у рослин і тварин) та війки (тільки у тварин), мають подібну будову — кілька (близько 11) мікротрубочок, здат­них скорочуватися. Зовні мікротрубочки покриті мембраною. За допомогою джгутиків пересуваються чоловічі статеві клітини — сперматозоїди, миготливим епітелієм вкриті дихальні шляхи.

Отже, ми ознайомились з основними субклітинними струк­турами, характерними як для рослинних, так і для тваринних клітин. Спробуймо тепер уявити собі всю клітину в цілому. Із рисунків видно розбіжності між рослин­ною та тваринною клітинами. Описані структури є в клітинах обох типів, проте тваринна клітина практично не містить інших важливих органоїдів. Щодо рослинної клітини, то, окрім опи­саних, вона має ще кілька життєво важливих структур: клітинну стінку, пластиди і вакуолі.

Лізосоми

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 18-02-2013

Лізосоми та інфекціяЛізосоми — округлі одномембранні мішечки, заповнені травними ферментами. В організмі під дією цих ферментів здійснюється трав­лення 2 типів:

- порожнинне — у шлунку;

- внутрішньоклітинне — у лізосомах.

І в тому, і в іншому випадку травлення — це процес пере­травлювання (розщеплення) складних органічних речовин — білків, вуглеводів, жирів, нуклеїнових кислот — на більш прості органічні речовини (відповідно на амінокислоти, окремі моносахариди, гліцерин та жирні кислоти, нуклеотиди).

Зараз нараховується 40 ферментів, які розміщаються у лізосо­мах. Все це гідролітичні ферменти, що включають протеази, нуклеази, ґлікозидази, ліпази, фосфоліпази, фосфатази та сульфатази. Окрім того, всі вони — кислі гідролази, які мають найбільшу активність при рН-5. Саме такий рН підтри­мується усередині лізосоми. У нормальних умовах мембрана цієї органели непрониклива для ферментів перелічених.

Кисле середовище, потрібне для їх найліпшої активності, оберігає цитоплазму від знищення при можливому «витіканні» фер­ментів. Аналогічно до інших клітинних органел, лізосома не тільки має унікальний набір ферментів, а й оточена специфічною мем­браною. Ця мембрана дає змогу кінцевим продуктам розщеплення макромолекул вільно виходити назовні, так що тоді вони можуть або виділятися з клітини, або використовуватись усередині її. Окрім того, у мембрані лізосоми знаходиться спеціальний транспортний білок, який використовує енергію гідролізу АТФ для накачування іону Н+ у порожнину цієї органели й тим самим підтримує тут рН-5. Мембрана має містити також білки-акцептори для маркерів «сти­кування». Завдяки акцепторам лізосома стає мішенню, до якої спря­мовуються специфічні транспортні пухирці, що зливаються з нею.

Деякі молекули малих розмірів проходять через мембрану лізосоми у незарядженій формі, а потім, приєднавши протон у кислому середовищі порожнини, заряджаються. Внаслідок цьо­го такі молекули стають більш гідрофільними і менш здатними проникати через ліпідний бішар. Отже, вони входять у лізосому швидше, ніж виходять, і накопичуються усередині її. При­кладом подібної речовини слугує антималярійний препарат хлорохін, додавання якого до здорових клітин приводить до підвищення рН у лізосомах, що дає змогу використовувати цю сполуку в лабораторії як інгібітор лізосомних функцій.

Досі ще не з’ясовано, чому не відбувається самотравлення мембрани лізосом. Якщо ж лізосомна мембрана все-таки зазнає впливу власних гідролаз, то розташована поруч із лізосомоюПроцеси за участю первинних лізосом цитоплазма піддається ферментативній атаці. Внаслідок цьо­го клітина може сильно пошкодитися або навіть загинути.

Подагра, асбестоз і силікоз (хвороба «чорних» легень у шах­тарів) — приклади хворб, при яких, очевидно, відбуваються подібні пошкодження.

Лізосомні ферменти синтезуються на шорсткому ендоплазматичному ретикулуму і передаються до апарату Гольджі. Пізніше від апарату Гольджі відбруньковуються пухирці, які й перетворюються на лізосоми. Такі первинні лізосоми зли­ваються з вакуолями, що відбрунькувалися при фагоцитозі й піноцитозі. При цьому створюється вторинна лізосома. Лізосомні ферменти перетравлюють вміст вакуоль, а не-перетравлені залишки виводяться шляхом екзоцитозу. У бага­токлітинних організмах неутилізовані відходи можуть не виво­дитись із клітини, а збиратись у залишкових тільцях.

Отже, для чого потрібні клітині органоїди, виповнені трав­ними ферментами (лізосоми)?

Шляхом фаго- або піноцитозу в клітину можуть потрап­ляти бактерії, крохмальні зерна, краплі жиру та інші речови­ни, які розщеплюються у лізосомах.

Лізосоми підчищають клітину від молекул білків, вуглеводів, жирів та інших органічних речовин, що утворились у ній, і таких, що вже «відпрацювали своє» і непотрібні клітині.

Лізосоми позбувають клітину від сторонніх об’єктів, які потрапили до неї — наприклад, вірусів та бактерій.

Нарешті кілька слів про роль лізосом щодо уникнення інфек­цій. Більшість інфекцій, які інтенсивно протікають, можна роз­глядати як наслідок порушення лізосомного захисту. Щодо цього наші бактеріальні «вороги» виявляють дивовижну пристосо­вність. Досить незначної «похибки» імунної системи, яка не по­дала сигналу тривоги, і мікроорганізм уникає фагоцитозу. Де­які мікроорганізми уникають злиття з лізосомами (туберкульозна бацила) або, як збудник лепри (прокази), виявляються стійки­ми до лізосомного руйнування. Інші уникають руйнування, роз­риваючи мембрану лізосом за допомогою ендотоксину. Є й такі, що здійснюють «посмертну помсту», виділяючи ендотоксин, а він руйнує лізосому, яка перетравила їх.

Апарат Гольджі

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 14-02-2013

Апарат Гольджі (АГ) — це компанія мембранних мішечків (ци­стерн), зібраних у купки, й пов’язана з ними система пухирців, які називаються пухирцями Гольджі. Апарат Гольджі містить­ся навколоАпарат Гольджі клітинного ядра.

Функція АГ — транспорт речовин і хімічні перетворення клітинних продуктів, що надходять до нього. Особливо розви­нений АГ у секреторних клітинах. З ендоплазматичний ретикулум до нього надходять секреторні речовини клітин. Тут відбувається їх дозрівання й виведення шляхом екзоцитозу за допомогою пухирців Гольджі.

Інколи АГ приймає участь у транспорті ліпідів. При травленні ліпіди розщеплюються і всмоктуються у товстому кишечнику у виг­ляді гліцерину та жирних кислот. Після цього у гладенькому ендоплазматичний ретикулум ліпіди знову синтезуються з їх попередників. Потім вони покриваються білковою оболонкою і через АГ полишають клі­тину.

Окрім перелічених функцій, пов’язаних з транспортом і сек­рецією різних речовин, АГ виконує ще одну — в ньому фор­муються лізосоми.

Перелічимо функції апарата Гольджі, який відповідає за:

- надходження з ендоплазматичного ретикулуму секретованих білків;

- утворення секреторних гранул (пухирців);

- синтез глікопротеїдів;

- утворення лізосом, де неактивні травні ферменти змінюються на активні;

- складування речовин та перерозподіл їх між різними ділянками клітини.

Рибосоми

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 10-02-2013

рибосоми

Істотним моментом біосинтезу білка є поєднання молекул мРНК, експортованих із ядра, з великими рибонуклеопротеїновими частками — рибосомами. Лише на рибосомах систематичність мРНК транслюється у відповідну послідовність амінокислот.

Кожна рибосома складається з великої та малої субчасток, що зворотно дисоціюють після завершення синтезу одного пол­іпептиду. На рисунку показані розміри і форма бактеріальної рибосоми.

Рибосоми еукаріотів більші, але побудовані й функціону­ють так само, як рибосоми прокаріотів.

Рибосоми мають складну структуру, і їх найбільший ліній­ний розмір дорівнює близько 30 нм. За масою вони містять трохи більше РНК, ніж білка. Молекули рРНК створюють кар­кас, різні білки до нього  підпрягаються в певному порядку. Окрім того, що рРНК відіграє важливу роль у процесі самоскладання рибосоми, вона має ще й здатність специфічно пов’язуватись із певними комплементарними ділянками тРНК та мРНК, що становить частину процесу взаємовпізнавання компонентів комплексу рибосома—мРНК—тРНК. По суті, ри­босому можна розглядати як білкосинтезувальну машину, яка не тільки об’єднує у просторі компоненти синтезу білка, а й надає ферменти, що каталізують увесь процес утворення пептидних зв’язків.

Ендоплазматичний ретикулум

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 28-01-2013

будова клітини

За допомогою ЕР у клітині відбувається поділ новосинтезованих молекул між цитозолем та іншими компартментами. До того ж ЕР відіграє головну роль у процесі біосинтезу макромолекул, що використовуються для складання інших клітинних органел.

Ліпіди, білки й складні вуглеводи, що транспортуються в апарат Гольджі, плазматичну мембрану, лізосоми або у позаклітинний простір, синтезуються в ЕР.

На електронних мікрофотографіях деяких клітин можна легко розгледіти дві ділянки ЕР, що розрізнюються функціонально: шорсткий (гранулярний) ЕР, укритий рибосомами, розташованими на зверненому до цитоплазми боці мембрани, і гладенький (агранулярний) ЕР, який є частиною тієї ж мембрани, але без рибосом. Ці дві ділянки значно розрізняються й за формою: шорсткий ЕР має вигляд купки пласких в пухирців, що називаються цистернами, а гладенький ЕР складається з мережі тонких трубочок. Зовнішня мембрана ядерної оболонки завжди вкрита рибосомами і становить єдине ціле з мембраною шорсткого ЕР. Той факт, що рибосоми завжди відсутні на боці, зверненому до порожнини ЕР — перше свідчення асиметричного розподілу біосинтетичних функцій (у цьому контексті біосинтезу білка) на мембрані ЕР.

Хоч шорсткий ЕР і перебуває в усіх клітинах, які містять ядро (за винятком сперматозоїдів), він особливо розвинений в спеціалізованих клітинах, що секретують білки (таких, як ацинарні клітини підшлункової залози і плазматичні клітини, котрі продукують антитіла) або інтенсивно створюють мембрани (таких, як незріла яйцеклітина або паличка сітківки ока). Відтак майже половина всіх клітинних рибосом пов’язана з ЕР, а у клітинах, які секретують білки, порожнина ЕР надто розширена білком, що заповнює її.

Гладенький ЕР не бере участі в синтезі білка. Хоч ним і переповнені деякі спеціалізовані клітини, у більшості клітин (включаючи секреторні) гладенький ЕР — це не що інше, як невелика, вільна від рибосом ділянка шорсткого ЕР. Часом гладенький ЕР є переважаючою органелою у клітинах, пов’язаних з метаболізмом ліпідів. Наприклад, клітини печінки гепатоцити виробляють і секретують ліпопротеїнові частки. Ферменти, що здійснюють синтез ліпідних компонентів ліпопротеїнів, локалізовані у мембранах гладенького ЕР. Саме тут містяться ферменти, котрі каталізують ряд реакцій детоксикації, внаслідок яких знешкоджуються як лікарські речовини, так і шкідливі сполуки, що утворюються в процесі метаболізму. Найбільш ретельно вивчена реакція детоксикації каталізується ферментом, який називається цитохромом Р450. Цей білок використовує електрони для приєднання гідроксильних груп до будь-якого з небезпечних водонерозчинних вуглеводнів, що потрапляю у бішар. Інші ферменти, які знаходяться у мембрані ЕР, додають потім до таких гідроксильних груп негативно заряджені іони (наприклад, сульфат-іон). Після кількох подібних реакцій нерозчинна у воді лікарська речовина стає настільки розчиною, що виходить із клітини й виділяється з сечею. Оскільки один шорсткий ЕР не може вмістити достатньої кількості цих та інших необхідних ферментів, основна частина мембрани у гепатоцитах зазвичай складається з гладенького ЕР.

Обширний гладенький ЕР є також у клітинах інших типів. Наприклад, клітини, що виробляють стероїдні гормони, які утво­рюються з холестерину (такі клітини є у сім’яниках), містять розширену систему гладенького ЕР для розміщення ферментів синтезу та модифікації холестерину. М’язові клітини мають спеціалізований і добре розвинений гладенький ЕР, так званий саркоплазматичний ретикулум. Він поглинає іони Са2+ з цитозолю, що приводить до розслабленя міофібрил із кожним ак­том м’язового скорочення.

Ядро

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 21-01-2013

ядроЯдро, наявне в усіх еукаріотних клітинах, є головним органоїдом і необхідне для життя, оскільки несе у собі спадкову інформацію, закладену в ДНК. Окрім того, ядро здійснює контроль за роботою всієї клітини.

Зазвичай ядро займає близько 1/3 клітини. Воно оточене ядерною оболонкою і містить хроматин та ядерця, оточені «ядерним соком» — нуклеоплазмою (рідким вмістом ядра).

Ядерна оболонка створена двома мембранами — зовнішньо та внутрішньою. Зовнішня з’єднана з ЕР. Уся ядерна оболонка пронизана ядерними порами. Через них відбувається обмін різних речовин між ядром і цитоплазмою (вихід іРНК, рибосомних субчасток, надходження рибосомних білків та ін.).

При забарвлюванні в ядрі з’являються волоконця — хроматинова сітка, або хроматин. Хроматин складається з ДНК і особливих білків-гістонів, пов’язаних з ДНК. Під час поділу ядра хроматин скручується більш компактно, утворюючи спіра­леподібні нитки, які називаються хромосомами.

Ядерце — це округла структура усередині ядра, в якій відбу­вається синтез рРНК. В ядерці міститься велика кількість ДНК і РНК. Тут же починається пакування рРНК та складання ри­босом (рРНК синтезуються в ядерці, а рибосомні білки надхо­дять із цитоплазми).

Цитоплазма

0

Автор: admin | Розділ: Цитологія | 08-01-2013

Більша частина маси клітини припадає на цитоплазму. Це — надзвичайно складна суміш великих і малих молекул, в якій міститься приблизно 70 % води та 15-20 % білка (за ма­сою); при цьому в цитоплазмі типової тваринної клітини на­раховується близько 10 млрд білкових молекул, що належать приблизно до 10 000 різних типів. Коли живу клітину розгля­дають при великому збільшенні підцитоплазма світловим мікроскопом, її цитоплазма виглядає як аморфна гелеподібна речовина, в якій розсіяні окремі частки, котрі швидко переміщуються врізнобіч. Проте цитоплазма значно більше високоорганізована, ніж мож­на припустити виходячи з цього спостереження. За допомо­гою електронного мікроскопа в ній можна виявити безліч різно­манітних органел, кожна з яких містить специфічний набір білків та виконує певну функцію. Цитоплазма, що оточує ці органели, називається цитозолем. Він пронизаний густою сіткою білкових молекул, які складають цитоскелет. Чис­ленні білки прямо або непрямо пов’язані з цитоскелетом. Окрім того, майже всі вони мають вибіркову спорідненість із якими-небудь іншими білками, так що групи білкових молекул з’єдну­ються одна з одною, складаючи великі кластери, які безпе­рервно утворюються та розпадаються. Оскільки при спробах досліджувати організацію цитоплазми вона втрачає свою структурно-функціональну цілісність, деталі її складного упорядкування досі ще погано вивчені. Проте, щоб з’ясувати, як влаштована клітина, необхідно зрозуміти, як організована цитоплазма. Дані деяких цитологічних експериментів засвідчу­ють, що цитозоль, який безпосередньо оточує апарат Гольджі, не ідентичний цитозолю, що контактує з клітинним ядром. Проте ми майже нічого не знаємо про механізми, за допомо­гою яких може бути досягнута організація подібного типу, ос­кільки вона не зберігається після зруйнування клітин.

Унаслідок переходу деяких важливих сполук з активної фор­ми в запасну утворюються продукти, добре видимі під мікроско­пом. Краще всього розрізняється жир — запасна форма жирних кислот. У цитозолі багатьох клітин нерозчинні у воді триацилґліцерини об’єднуються при утворенні великих безводних кра­пель (діаметром 0,2-5 мкм). В адипоцитах — клітинах, що спеціально пристосовані для зберігання жиру, — ці краплі мо­жуть досягати 80 мкм у діаметрі, заповнюючи фактично весь цитозоль. Іншим прикладом може бути полімер глюкози — гліко­ген. Він є основною запасною формою вуглеводів і на електрон­них мікрофотографіях багатьох клітин виглядає як гранули — великі індивідуальні молекули (діаметр деяких з них становить 10-40 нм). Ферменти, необхідні для синтезу й розщеплення ґлікоґену, розташовуються на поверхні цих гранул.

Обмін речовин

0

Автор: admin | Розділ: Біохімія | 31-12-2012

Зв'язок катаболізму і анаболізму Обмін речовин (метаболізм) живої клітини складається з двох протилежно спрямованих видів реакцій – катаболічних та анаболічних:

1) сукупність реакцій розпаду органічних сполук – катаболізм, або енергетичний обмін;

2) сукупність реакцій синтезу органічних сполук – анаболізм, або пластичний обмін.

Білки, ліпіди та полісахариди, з яких складається переважна частина нашої їжі, повинні розщепитися на менші за розміром молекули раніше, ніж клітини організму зможуть їх спожити.

Ферментативний розпад, або катаболізм, цих молекул відбувається у три стадії.

На 1-й стадії великі молекули полімерів розпадаються на мономерні субодиниці. Цей процес, що називається травленням, відбувається поза клітинами під дією травних ферментів.

На 2-й стадії невеликі молекули, що утворились, надходять у клітини організму та зазнають подальшого розщеплення у цитоплазмі. При цьому велика частина всіх мономерів перетворюється у піровиноградну кислоту (піруват), а потім – в ацетилкофермент А.

Остання, 3-я стадія катаболізму полягає у повному розщепленні ацетильної групи ацетил коферменту А до СО2 та Н2О, що супроводжується утворенням АТФ з АДФ та фосфорної кислоти:

АДФ+Н3РО4=АТФ+Н2О

3-я стадія катаболізму можлива тільки при наявності віль­ного кисню, тобто протікає винятково в аеробних організмах, і для її здійснення необхідні біомембрани. В еукаріотичних клітинах ця стадія проходить у мітохондріях. В анаеробів, у безкисневих умовах, катаболізм закінчується перетворенням пірувату в молочну кислоту (наприклад, молочнокислі бактерії) або в етиловий спирт (наприклад, дріжджі). Такі процеси називаються бродінням (молочнокисле, спиртове), а процес перетворення простих цукрів на піруват — ґліколізом.

Перевага аеробів перед анаеробами пов’язана з тим, що ос­новна кількість енергії вивільняється з поживних речовин саме на 3-й стадії катаболізму, відсутньої в анаеробів.

Розщеплення ацетильної групи ацетилкоферменту А від­бувається у мітохондріях у циклі лимонної кислоти (цикл Кребса). Реакції циклу поставляють редукційний потенціал у систе­мусхема аеробного дихання транспорту електронів, яка сполучена з синтезом АТФ. Таким чином мітохондрії виконують свою головну функцію — генераторів енергії у клітині .

Всі описані процеси (ґліколіз, цикл лимонної кислоти, синтез АТФ та ін.) становлять основу енергетичного обміну, тобто біо­хімічних реакцій, що забезпечують накопичення енергії у вигляді молекул АТФ.

Реакції синтезу органічних сполук, або пластичний обмін, протікають із витратою енергії. При цьому створюються необхідні для організму біополімери.

Катаболізм та анаболізм постійно пов’язані між собою пото­ком речовин та потоком енергії. У катаболічних та анаболічних процесах беруть участь одні й ті самі молекули, які складають потік речовин. Потік енергії представлений зворотним процесом синтезу — розпаду АТФ.

Окрім загальних форм метаболічної активності, деяким тва­ринам та рослинам притаманні й особливі типи обміну речовин. Зелені рослини, наприклад, здатні до фотосинтезу. Існують риби, що виробляють цілком відчутні електричні розряди. Багато рос­лин виробляють всілякі хімічні сполуки, зокрема піґменти, від яких залежить забарвлення квітки. Бактерії ж та плісняві гри­би, що є, мабуть, кращими «хіміками» живого світу, можуть «при­готувати» всі? — від смертельних отрут до антибіотиків. Деякі бактерії, плісняві гриби й тварини можуть випромінювати світло завдяки ферментативним реакціям. Тварини, що світяться, трап­ляються серед найпростіших, губок, кишечнопорожнинних, ра­коподібних, ісомах, голкошкірих, риб та оболонників.

Єдиної еволюційної лінії форм, що світяться, очевидно, немає. Здатність випромінювати світло (люмінесціювати) з’являлась незалежно у різних групах організмів. Іноді нелег­ко буває встановити, чи дійсно організм люмінесціює сам: ча­сто виявляється, що світло випромінюють бактерії, які жи­вуть у ньому. У деяких тропічних риб під очима знаходяться органи, що світяться. У них живуть люмінуючі бактерії. Бактерії випромінюють світло безперервно, тимчасом як риби мають чорну перетинку, на зразок повік, якою вони можуть прикривати орган, що світиться, щоб «вимикати» світло.

Ніхто не знає, як бактерії накопичуються в органі, що світиться, проте вони якимось чином потрапляють туди після виведення кожної нової істоти з ікринки.

В одного з видів креветок такий орган оснащений лінзами, рефлекторами та світлофільтрами. Увесь механізм нагадує ліхтар.

Різні тварини випромінюють світло різних кольорів — чер­воне, зелене, жовте або блакитне. Уругвайський «залізничний черв’як» (личинка жука) примітний тим, що має ряд зелених «ліхтариків» обабіч тіла та двоє червоних — на передньому його кінці. Світло люмінуючих організмів належить до видимої ділянки спектра, ультрафіолетове та інфрачервоне випро­мінювання відсутнє. Біолюмінесценцію іноді називають «холод­ним світлом», оскільки вона супроводжується виділенням над­то малої кількості теплоти.

Світіння пов’язане з ферментативною реакцією, що має свої особливості у різних організмів. Два компоненти системи, яка випромінює світло, дістали назву люциферину (субстрат) і люциферази (фермент), проте у тварин різних видів вони хімічно відрізняються. Реакція системи люциферин — люцифераза є особ­ливою формою окислення й відбувається тільки у присутності кисню. Можна екстрагувати люциферин та люциферазу з світ­лячків, змішати їх у пробірці й додати АТФ і одержати світіння. Енергію для цієї реакції постачає АТФ, і за певних умов кількість світла, що випромінюється, пропорційна кількості введеного АТФ. Таку систему можна використовувати для вимірювання вмісту АТФ у тканинних екстрактах.

Визначено, що біолюмінесценція світлячків пов’язана з пев­ними біохімічними процесами. Спочатку люцифераза (Е) реагує з відновленою формою люциферину (ЛН2) з утворенням про­міжного комплексу фермент — люциферил — аденозинмонофосфат (АМФ) та звільнюється пірофосфат (ФФ):

Е + ЛН2 + АТФ – Е-ЛН2-АМФ + ФФ.

Потім при наявності кисню Е-ЛН2-АМФ окислюється до Е—Л—АМФ (комплекс ферменту з оксилюциферином Л та аденозинмонофосфатом). Нарешті Е—Л—АМФ дисоціює на вільну люциферазу, люциферин та АМФ. У цій послідовності реакцій і відбувається перетворення хімічної енергії АТФ у світлову.

Яку користь приносить світіння організму, досі не з’ясовано. Можливо, у глибоководних тварин, котрі мешкають у вічній темряві, органи, що світяться, служать ознакою, за якою представ­ники цього виду пізнають одне одного. Не виключено, що світіння відіграє роль принади для поживи або перестороги для хижаків.