Biophoton

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Para la ciencia de las interacciones de la luz y los seres vivos, vea biofotónica.

A biophoton (desde el Griego Βίος significa "vida" y φῶς "luz" de significado) es un Photon de origen no térmico en el espectro visible y ULTRAVIOLETA emitida por un sistema biológico. Emisión de biofotones es técnicamente un tipo de bioluminescence, pero el último término es generalmente reservado para mayores luminancia Luciferin/luciferasa sistemas. El término biophoton en este sentido estricto no se debe confundir con el campo más amplio de biofotónica, que estudia la interacción general de luz con los sistemas biológicos.

El típico observado emittance radiante de tejidos biológicos en las gamas de frecuencias visibles y ULTRAVIOLETA de 10−19 a 10−16 W/cm2 (aprox. 1-1000 fotones/cm2/ segundo). Esta intensidad de la luz es mucho más débil que en el fenómeno de bioluminiscencia normal perceptualmente accesibles y bien investigado pero es detectable por encima del fondo de radiación térmica emitida por los tejidos finos a su temperatura normal.

Mientras que la detección de biofotones se ha divulgado por varios grupos,[1][2][3] hipótesis que estos biofotones indican el estado de los tejidos biológicos y facilitan una forma de comunicación celular son polémicos.

Su descubridor, Alexander Gurwitsch, fue galardonado con el Premio de Stalin.[4]

Contenido

  • 1 Detección y medición
  • 2 Propuesto mecanismos físicos
    • 2.1 Plantas
    • 2.2 Animales
  • 3 Biofísica teórica
    • 3.1 Hipotética participación en la comunicación celular
  • 4 Véase también
  • 5 Notas de la
  • 6 Enlaces externos

Detección y medición

Biofotones se pueden detectar con photomultipliers o por medio de un ruido ultra bajo Cámara CCD para producir una imagen, con un tiempo de exposición de 15 minutos por lo general para los materiales de planta.[5][6]

El típico observado emittance radiante de tejidos biológicos en las gamas de frecuencias visibles y ULTRAVIOLETA de 10−19 a 10−16 W/cm2.[7]

Propuesto mecanismos físicos

Chemi-excitación a través de estrés oxidativo por especies reactivas de oxígeno o Catálisis por enzimas (es decir, peroxidasa de, lipooxigenasa) es un evento común en las biomoléculas medio.[8] Tales reacciones pueden conducir a la formación de trío emocionado especie, que lanzamiento fotones a su regreso a un más bajo nivel de energía en un proceso análogo a la fosforescencia. Ha indicado que este proceso es un factor que contribuye a la emisión espontánea biophoton por estudios que demuestran que biophoton emisión puede ser atenuada por agotamiento del tejido analizado de antioxidantes[9] o por la adición del carbonyl derivatizando a agentes.[10] Soporte adicional es proporcionado por los estudios que indican que la emisión puede incrementarse por la adición de especies reactivas de oxígeno.[11]

Plantas

Proyección de imagen de biofotones de hojas se ha utilizado como un método de ensayo R gen respuestas. Estos genes y sus proteínas asociadas son responsables de patógeno reconocimiento y activación de defensa conduce a la respuesta hipersensible, las redes de señalización[12] que es uno de los mecanismos de la resistencia de plantas a la infección del patógeno. Se trata de la generación de especies reactivas del oxígeno (ROS), que tienen un papel crucial en transducción de la señal o como agentes tóxicos, llevando a la muerte celular.[13]

Biophoton se han observado en las raíces de la planta estresada, también. En las células sanas, se minimiza la concentración de ROS por un sistema de antioxidantes biológicos. Sin embargo, golpes de calor y otras tensiones cambia el equilibrio entre el estrés oxidativo y actividad antioxidante, por ejemplo, el rápido aumento de temperatura induce la emisión de biophoton por ROS.[14]

Animales

Emisión de biophoton mejorado junto con el crecimiento del tumor se ha observado en ratones y emisión de biophoton se ha correlacionado con EEG actividad en ratas.[citación necesitada]

Biofísica teórica

Hipotética participación en la comunicación celular

En la década de 1920, el embriólogo Ruso Alexander Gurwitsch informó de las emisiones de fotones "ultradébiles" de tejidos vivos en la gama ultravioleta del espectro. Les llamó "rayos mitogenetic" porque sus experimentos le convencieron de que tenía un efecto estimulante en división celular.

Biofotones fueron reclamados a han sido empleados por el régimen de Stalin para diagnosticar cáncer. El método no ha sido probado en el oeste. Sin embargo, falta para replicar sus resultados y el hecho de que, aunque la célula de crecimiento puede ser estimulada y dirigida por radiación Esto es posible sólo en mucha mayor amplitud, evocó un escepticismo general sobre el trabajo de Gurwitsch. En 1953 Irving Langmuir bautizado como ideas de Gurwitsch Ciencia patológica. Productos comerciales, reclamaciones terapéuticas y servicios supuestamente basados en su obra aparecen actualmente mejor considerarse como tal.

Pero en hija del posterior siglo XX Gurwitsch Anna, Colli, Quickenden y Inaba por separado volvieron al tema, refiriéndose al fenómeno más neutral como "luminiscencia oscuro", "luminiscencia bajo nivel", "bioluminescence ultradébiles" o "ultradébiles quimioluminescencia".[citación necesitada] Su hipótesis básica común fue que el fenómeno fue inducido de rara oxidación los procesos y radical reacciones. En la década de 1970 Fritz-Albert Popp y su grupo de investigación en el Universidad de Marburg (Alemania) demostró que la distribución espectral de la emisión cayó sobre una amplia gama de longitudes de onda de 200 a 750 nm. [15] Popp propuso que la radiación podría ser ambos semi-periódico y coherente.[citación necesitada]

Un mecanismo de biophoton se centra en las células dañadas que están en niveles más altos de estrés oxidativo, que es una fuente de luz y puede ser considerada una "señal de socorro" o fondo proceso químico está aún por demostrarse.[16] La dificultad de las bromas los efectos de cualquier supuesta biofotones en medio de las otras numerosas interacciones químicas entre las células es difícil concebir una hipótesis comprobable. Artículo de revisión 2010[17] analiza varias teorías publicadas en este tipo de señalización.

Véase también

  • Biofísica
  • Quimioluminescencia
  • Luminophore
  • Fosforescencia

Notas de la

  1. ^ Takeda, Motohiro; Kobayashi, Masaki; Takayama, Mariko; Suzuki, Satoshi; Ishida, Takanori; Ohnuki, Kohji; Moriya, Takuya; Ohuchi, Noriaki (2004). "Detección de Biophoton como una nueva técnica para la proyección de imagen de cáncer". Ciencia de cáncer 95 (8): 656 – 61. doi:10.1111/j.1349-7006.2004.tb03325.x. PMID15298728.
  2. ^ Rastogi, Anshu; Inderrotables, Pavel (2010). "Emisión de fotones ultra débil como una herramienta no invasiva para la monitorización de los procesos oxidativos en las células epidérmicas de la piel humana: estudio comparativo en el dorsal y el lado de la palma de la mano". Tecnología e investigación de la piel 16 (3): 365-70. doi:10.1111/j.1600-0846.2010.00442.x. PMID20637006.
  3. ^ Niggli, Hugo J. (1993). "Irradiación de la luz del sol artificial induce la emisión de fotones ultradébiles en fibroblastos de piel humana". Diario de la fotoquímica y Photobiology B: Biología 18 (2 – 3): 281 – 5. doi:10.1016/1011-1344 (93) 80076-L. PMID8350193.
  4. ^ Beloussov, LV; Opitz, JM; Gilbert, SF (1997). «Vida de Alexander G. Gurwitsch y su contribución a la teoría de campos morfogenéticos». La revista internacional de Biología del desarrollo 41 (6): 771 – 7; Comentario 778-9. PMID9449452.
  5. ^ "Proyección de imagen de Biophoton: un método no destructivo para ensayando las respuestas Gene R". MPMI 18 (2): 95-102. 2005. doi:10.1094/MPMI-18-0095.
  6. ^ "Detección de Biophoton como una técnica novedosa para el cáncer". Ciencia de cáncer 95 (8): 656 – 61. Agosto de 2004. doi:10.1111/j.1349-7006.2004.tb03325.x. PMID15298728.
  7. ^ Investigación urológica 23 (5): 315 – 318. Noviembre de 1995. Falta o vacío |title = (Ayuda)
  8. ^ Cilento, Giuseppe; Adán, Waldemar (1995). "De los radicales libres especies electrónicamente excitado". Medicina y biología de radicales libres 19 (1): 103 – 14. doi:10.1016/0891-5849 (95) 00002-F. PMID7635351.
  9. ^ Ursini, Fulvio; Barsacchi, Renata; Pelosi, Gualtiero; Benassi, Antonio (1989). "Estrés oxidativo en el corazón de rata, estudios sobre quimioluminescencia de bajo nivel". Diario de la bioluminiscencia y quimioluminiscencia 4 (1): 241-4. doi:10.1002/bio.1170040134. PMID2801215.
  10. ^ KATAOKA, Yosky; Cui, Yilong; Yamagata, Aya; Niigaki, Minoru; Hirohata, Toru; Oishi, Noboru; Watanabe, Yasuyoshi (2001). "Oxidación de tejido Neural dependiente de actividad emite fotones ultradébiles intrínsecas". Comunicaciones bioquímicas y biofísicas de la investigación 285 (4): 1007-11. doi:10.1006/bbrc.2001.5285. PMID11467852.
  11. ^ Boveris, Alberto; Cadenas, Enrique; Reiter, Rudolf; Filipkowski, marcos; Nakase, Yuzo; Oportunidad, Britton (1980). "Quimioluminescencia de órgano: análisis no invasivo para reacciones radicales oxidativas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias 77 (1): 347 – 51. Bibcode:1980PNAS... 77..347B. doi:10.1073/pnas.77.1.347. JSTOR8201. PMC348267. PMID6928628.
  12. ^ Vol. 18, Nº 2, 2005 95 MPMI Vol. 18, núm. 2, 2005, págs. 95-102. DOI: 10.1094 / MPMI -18-0095. © 2005 American Phytopathological Society
  13. ^ Diario de la botánica Experimental, Vol. 58, núm. 3, págs. 465-472, 2007 doi:10.1093/JXB/erl215
  14. ^ PLOS de 01 de agosto de 2014, volumen 9, número 8, e105700 doi:10.1371/journal.pone.0105700
  15. ^ Wijk RV, Wijk EP. Una introducción a la emisión humana de biophoton. Forsch Komplementrmed Klass Naturheilkd 2005; 12:77-83
  16. ^ Bennett Davis (23 de febrero de 2002). "Charla del cuerpo". Laboratorio de Biophoton Kobayashi. 2007-11-04.
  17. ^ Cifra, Michal; Campos, Jeremy Z.; Farhadi, Ashkan (2011). "Interacciones celulares electromagnéticas". Avances en Biología Molecular y Biofísica 105 (3): 223 – 46. doi:10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.003. PMID20674588.

Enlaces externos

  • MIT Technology Review [1]
  • De Marco Bischof Bibliografía sobre investigación de biophoton y temas relacionados
  • De G.J. Hyland Fundamentos de la coherencia en la biología
  • TechnologyWorld fotónica "Nuestros cuerpos, nuestros fotones". Edición de octubre de 1998.
  • Matich, Percival, Tilbury, Gregg: "Quimioluminescencia ultradébiles de Plasma sanguíneo humano"
  • F.A. Popp, et al., Avances recientes en investigación de Biophoton y su aplicación
  • F.A. Popp, Biofotónica

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