Bioluminescenza-Chemioluminescenza-Fosforescenza-Le città del futuro illuminate da alberi bioluminescenti, fantasia o realtà?- Una nuova scienza: La Biomimetica

1. Imagination
is more
important than
knowledge
12 GENNAIO 2017

2. La chimica e la luce

3. Quando la luce «innesca
reazioni chimiche»….

4. Quando le reazioni chimiche producono luce
La bioluminescenza è un
fenomeno per cui organismi
viventi emettono luce attraverso
particolari reazioni chimiche,
nel corso delle quali l'energia
chimica viene convertita in
energia luminosa.
Spettacolare manifestazione di
bioluminescenza rimane forse quella
proveniente dal plancton dinoflagellate,
che illumina le onde di un colore blu
brillante talvolta visibile sulla superficie
dell’oceano.
Bioluminescenza/Luminescenza

5. Quando le reazioni chimiche producono luce
•La Noctiluca Scintillans è un tipo di alghe
unicellulari che di notte, sulla superficie del mare,
se disturbate dalla presenza di un predatore
emettono bagliori.
http://www.scienceinschool.org/it/content/luce-vivente-la-chimica-della-
bioluminescenza
Nel citoplasma di queste alghe avviene,
come per le lucciole, la reazione
luciferina-luciferasi, liberando luce.
La luciferina reagisce in presenza di
ossigeno, passando a un livello
minore di energia e liberando energia
sotto forma di luce (fotoni) azzurra,
verde o giallo-arancione.

6. Quando le reazioni chimiche producono luce
Vibrio harveyi origina l'effetto "milky
sea" (mare di latte) che si verifica
soprattutto nell'Oceano Indiano,
dove il mare può assumere una
luminescenza intensa tale da
conferirgli il colore bianco del latte.
Vibrio harveyi è un
batterio marino
bioluminescente

7. Quando le reazioni chimiche producono luce
Al pari della
luciferina la
celenterazina,
presente in molti
celenterati,
emette luce a
seguito di
un’ossidazione
degli ioni Ca2+ in
presenza di un
enzima chiamato
obelina (Obelia
geniculata).

8. proteina fluorescente
chiamata Green
Fluorescent Protein (GFP).
In tutti i casi di
bioluminescenza le reazioni
non sprigionano calore
dando origine a luce
fredda.
Quando le reazioni chimiche producono luce
La violetta di mare o Renilla
kolikeri, un corallo, e le
specie di medusa
Aecquorea Victoria sono
capaci di generare luce
blu,che diventa verde
grazie all’intervento di una

9. Quando le reazioni chimiche producono luce
Negli abissi oceanici si trovano invece
forme più esotiche di bioluminescenza;
dove la luce del sole non arriva molte
specie hanno sviluppato una propria
illuminazione. Notoriamente, la rana
pescatrice utilizza una lumino pendente
per attirare le prede verso le sue fauci.

10. Quando le reazioni chimiche producono luce
Panellus Stipticus, uno dei più brillanti
funghi visibili ad occhio nudo. Specie
naturale ed innocua sia per gli uomini
che per gli animali.
Si tratta di una particolare specie luminescente.
Non si tratta di una creazione dell’uomo o di
qualche artifizio genetico, e un esempio
straordinario della ricchezza e della varietà che
offre la natura, con uno dei fenomeni più
straordinari che può offrire un organismo vivente,
la bioluminescenza.

11. Quando le reazioni chimiche producono luce
In particolari cellule negli ultimi segmenti
addominali di questi insetti è presente un
pigmento chiamato luciferina che si
ossida in presenza di ossigeno, energia
(ATP) e dell’enzima luciferasi, che si
trova nell’emolinfa. Il prodotto di reazione,
l’ossiluciferina, è un composto in cui gli
elettroni della luciferina sono scesi a un
livello energetico più basso, quindi con
minor energia potenziale.
http://www.gushmag.it/bioluminescenza/
Ad ogni trasformazione
elettronica è associato uno
scambio di energia, che in
questo caso deve essere liberata
per permettere agli elettroni di
occupare un’orbita stazionaria
inferiore: l’energia in eccesso è
emessa come radiazione
luminosa visibile.

12. Ma quale è la chimica alla base del fenomeno di bioluminescenza? E
come i differenti colori – blu, verde, giallo – sono ottenuti?
Chimicamente la
bioluminescenza
è dovuta a reazioni di ossidazione
La maggior parte dell’ossigeno reagisce
con delle sostanze dette luciferine,
producendo energia sotto forma di luce.
Le reazioni sono catalizzate da enzimi detti
luciferasi
In questo processo, le luciferine vengono
ossidate producendo come risultato finale
ossiluciferina
Le luciferine usate dalle differenti specie
formano ossiluciferina che può essere
molto diversa dal punto di vista chimico.

13. Le differenti luciferine e ossiluciferine nelle varie specie bioluminescenti

14. CHEMIOLUMINESCENZA
Struttura e
funzionamento di un
lightstick o glowstick, :
1. Involucro plastico
2. Fialetta contenente
acqua ossigenata
3. Estere fenilico
dell'acido ossalico
(Difenil ossalato) e
pigmento fluorescente
4. soluzione di acqua
ossigenata
5. Dopo che la fiala
interna viene rotta, le due
soluzioni si mescolano e
il lighstick si accende.
La chemioluminescenza
è un fenomeno di
emissione di luce, legato in
genere alle reazioni di
ossidoriduzione

15. CHEMIOLUMINESCESCENZA
Il luminol, è un composto chimico
utilizzato dalla Polizia Scientifica
per rilevare il sangue, dai biologi
per la ricerca di rame, ferro e
cianuro e dai biochimici per
permettere l'identificazione di
specifiche proteine separate
mediante elettroforesi.
È una sostanza molto versatile
che, mischiata con un appropriato
agente ossidante, esibisce una
chemiluminescenza bluastra.

16. Sostanze fluorescenti poste presso la
lampada di Wood

17. FOSFORESCESCENZA

18. FOSFORESCESCENZA
I materiali fluorescenti cessano di essere luminosi al cessare dello stimolo che ne determina la
luminosità fosforescente
I materiali fosforescenti continuano ad emettere la luce per un certo periodo dopo la fine dello
stimolo
FOSFORESCESCENZA

19. Le città del futuro illuminate da alberi
bioluminescenti, fantascienza o realtà?http://www.luxemozione.com/2016/03/le-citta-del-futuro-illuminate-alberi-bioluminescenti-
fantascienza-realta.html
Esiste la possibilità che le città del futuro diventino luoghi in cui natura e tecnologia
possano coesistere?
Volete saperne di più della Biomimetica?
Entrate nel sito sopra riportato e scoprirete cose davvero interessanti
https://www.youtube.com/watch?v=SUs7k_cEcRc

20. NOTE

21. NOTE

22. Cianotipia
In questa tecnica di stampa l’agente sensibile è un sale del Ferro
trivalente. Il Ferro trivalente viene ridotto, in presenza di luce UV, a
bivalente che a sua volta può ridurre altri composti con cui viene a
contatto. Nel caso della Cianotipia i composti in gioco sono: il Ferro
ammonio Citrato e il Potassio Ferricianuro.
Durante l’esposizione alla luce si viene a formare il Ferrocianuro
Ferrico (Blu di Prussia) che rimane intrappolato nelle fibre della carta
per formare l’immagine.

23. SCIENZA IN GARA AL MORO
12 GENNAIO 2017
• LE IMMAGINI DELLA PRESENTAZIONE
SONO STATE SCARICATE DA INTERNET
Vera M. Versino