Qu’est-ce que la luminescence?

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Différence fluorescence et phosphorescence

Toutes les molécules sont composées d’atomes.Le noyau de l’atome est entouré d’électrons qui ontun niveau d’énergie qui leur est propre.Ces électrons peuvent être excités à un niveaud’énergie supérieur.

L’électron peut revenir à son état d’énergie de base :• Soit par émission de chaleur• Soit par émission de lumière =

principe de la LUMINESCENCE

État excité singulet

État excité triplet

État fondamental

0, 000 000 001 secondes

0, 000 000 01 secondes

Entre 0, 000 001 secondes et quelques minutes (ou plus dans certains cas)

Longueur d’onde (nm)

État intermédiaire

S1

T1

S0

Les tissus blancs peuvent paraître jaunes car leurs composants absorbent le bleu. Certaines lessives contiennent des agents azurants, des molécules qui absorbent les rayonnements entre 300 et 400 nm et réémettent dans le visible entre 400 et 500 nm (bleu).

Dans la vie de tous les jours:

Azurant optique UV (λ=300-400 nm)

Fluorescence Phosphorescence

Fluorescence

Retour rapide à l’état fondamental

Visible seulement sous la source d’excitation.

Phosphorescence

Retour plus lent à l’état fondamental

Visible après l’arrêt de l’excitation , jusqu’à ce que toutes les molécules soient retournées à l’état fondamental.

Luminescence

Photoluminescence

Excitation due à une énergie lumineuse (par absorption de photons)

Fluorescence Phosphorescence

Chimiluminescence

D’après le cours de biochimie analytique BA3 donné par M. Raussens

http://rogerrobert.o.r.f.unblog.fr/files/2010/12/atome.jpg

hν = photon : particule énergétique composant la lumière

État fondamental

D’après: http://www.kartable.fr/premiere-s/physique/1096/cours/les-sources-de-lumieres-colorees,1S05015

http://media4.obspm.fr/public/M2R/appliquettes/refroidissement

/applets/AtomeUnique_doc.html

Lumière bleue (λ=400-

Violet Bleu Cyan Vert Jaune Rouge

Petites longueurs d’ondes

Grandes longueurs d’ondes

Ultra-violet Infra-rouge

lumière noire(300-400 nm)

400 500 600 (nm)

La lumière dans tous ses états: fluorescence ou phosphorescence?

BA3 Sciences BiomédicalesJennifer POZO, Manon PLAYOUST

Lightsticks

L’oxydation du diphényloxalate par l'eauoxygénée forme le dioxétanedione. Celui-cise décompose en transmettant une grandequantité d’énergie à un colorant fluorescentqui, en se désexcitant de la lumière.

Contrôle de l’absence de contamination par des

Un grand nombre d’espèces animales émettent dela lumière : vers luisants, lucioles, crustacés,méduses, poissons, …

La lumière émise par ces organismes vivants estgénéralement due à une réaction enzymatique.La plus commune est l’oxydation de la luciférine enprésence d’une enzyme, la luciférase.

Luciférine et luciférase diffèrent selon les espèces.La couleur émise par les animaux terrestres va dubleu au rouge alors que pour les animaux marins leslongueurs d’ondes émises correspondent à lagamme du violet au bleu.La bioluminescence joue plusieurs rôles :communiquer avec les congénères, tromper oueffrayer ses prédateurs, se protéger, s’éclairer, …

http://feafum.blogspot.be/2013/08/the-worlds-most-spectacular-caves.html

Larves d’ Arachnocampa

luminosa (mouche des champignons)

http://hanlday.wordpress.com/

Pensée de mer

http://www.jbc.org/content/276/39/36508/F1.expansion.html

http://www.w3sh.com/2012/10/22/vous-avez-dit-insectes/

Luciole

C’est l’émission de lumière suite à une réaction chimique

http://science.howstuffworks.com/innovation/everyday-innovations/light-stick2.htm

AVANT

APRES

Solution de

diphényloxalate

et de colorant

Solution d’eau

oxygénée

Fiole en verre

Enveloppe

de plastique

+ 2

Diphényloxalate Dioxétanedione phénol

Énergie CO2

2

Fluorophore Fluorophoredésexcité                           excité

LUMIÈRE

Dioxétanedione

*

+ Lumière hv

*

La lumière dans tous ses états : la chimiluminescence est partout !

BA3 Sciences biomédicales Suching CHAO, Melody DEVOS

GFP Protéine d’intérêtPromoteur *Constructions d’ADN

Localisation subcellulaire d’une protéine

Dans la méduse, l’excitation de la GFP se fait grâce à la lumière bleueémise par l’aequorine suite à une élévation de la concentrationen ions Ca2+ et en présence d’oxygène.

apoaequorine

coelentérazine(luciférine)

Ca2+

O2

hν 470 nm hν 510 nm Ca2+

GFPÉmission delumière verte

coelentéramideaequorine

Émission delumière bleue

Depuis une vingtaine d’années, la GFP est utilisée dans les laboratoires debiologie cellulaire. L’utilisation de microscopes à fluorescence permetd’ exciter la GFP avec de la lumière bleue et d’observer la fluorescence émise.

Microscope

œilGFPLumière bleue

Lumière verteSource lumineuse

Des dérivés de la GFP, capables de produire des couleurs différentes ont été créés en modifiant la séquence d’acides aminés au niveau du chromophore.

http://www.chm.bris.ac.uk/motm/GFP/GFPh.htm

Une palette de couleur

Filtre optiqueFiltre optique

http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2010/ib/b926500g

En 1962, le japonais Osama Shimomura identifie une des protéines responsables de la bioluminescence de la méduse Aequorea Victoria:la Green Fluorescent Protein (GFP).

La protéine GFP est constituée de 238 acides aminés dont3 sont impliqués dans la formation d’un chromophore,capable d’émettre de la lumière après excitation.http://www.aquablog.ca/2012/12/this-jelly-could-save-your-life/

La lumière dans tous ses états: la GFP, une protéine qui illumine

BA3 Sciences biomédicalesMaud Deny, Magali Miserocchi

Applications: la GFP comme marqueur dans l’organisme