ביופוטון

ביופוטונים (מיוונית βίος שפירושו "חיים" ו-φῶς שמשמעו "אור") הם פוטונים של אור בטווח האור הנראה הנמוך והאולטרה סגול, המיוצרים על ידי מערכת ביולוגית. פליטת אור זו אינה קרינה תרמית (לא נובעת מפאת החום של הגוף הפולט). מבחינה טכנית פליטת ביופוטונים היא סוג של ביולומינסנציה, אם כי ביולוגית זו קשורה בדרך כלל למערכת לוציפרין / לוציפראז בעלת בהירות גבוהה יותר.

אין לבלבל את המונח ביופוטון המשמש במובן הצר הזה עם התחום הרחב יותר של ביופוטוניקה, החוקר את האינטראקציה הכללית של אור עם מערכות ביולוגיות.

רקמות ביולוגיות פולטות בדרך כלל קרינה בתדרים הנראים והאולטרה סגולים הנעים בין 17- 10 ל- 23- 10 W/cm 2 (כ-1-1000 פוטונים/ס"מ2 / לשנייה). רמת האור הנמוכה הזו היא בעלת עוצמה חלשה בהרבה מהאור הנראה המופק על ידי ביולומינסנציה, למרות זאת ניתן לזהות ביופוטונים ברקמות כיוון שעצמתם גבוהה מהקרינה התרמית שנפלטת על ידי רקמות בטמפרטורה הרגילה שלהן.

קיומם של ביופוטונים התגלה ב-1923 על ידי אלכסנדר גורביץ' שזכה בפרס סטלין ב-1941 על עבודתו. זיהוי של ביופוטונים דווח על ידי מספר קבוצות, והועלו השערות לפיהן הם מצביעים על מצבן של רקמות ביולוגיות ומאפשרים צורה של תקשורת תאית. השערות אלו עדיין בבדיקה,.

מחקר שמדד את הביופוטונים הנפלטים מהמוח גילה כי פליטת האור משתנה בין משימות קוגניטיביות שונות.

 איתור ומדידה 
זיהוי ביופוטונים נעשה באמצעות מכפילור או באמצעות מצלמת CCD עם רעש נמוך במיוחד כדי להפיק תמונה, תוך שימוש בזמן חשיפה ארוך במיוחד (15 דקות) לחומרים צמחיים. למדידת פליטת ביופוטונים מביצי דגים השתמשו במכפילור,  ובכמה יישומים מדדו ביופוטונים מבעלי חיים ומבני אדם.    מכפילור CCD (EM-CCD) המותאם לזיהוי אור חלש במיוחד  שימש גם כדי לזהות את ה-ביולומינסנציה הנפלטת על ידי תאי שמרים בתחילת צמיחתם. 

 מנגנונים פיזקליים מוצעים 
בסביבה ביו-מולקולרית נוצרים רדיקלים או שמתבצעת קטליזה על ידי אנזימים (כלומר, פרוקסידאז, ליפוקסיגנאז). תגובות כאלה יכולות להוביל להיווצרות אלקטרון בטריפלט, המשחרר פוטון עם חזרה לרמת אנרגיה נמוכה יותר בתהליך מקביל לפוספורסצנציה. תהליך זה גורם לפליטת ביופוטונים ספונטנית, והוכח על ידי מחקרים שניתן להוריד את פליטת הביופוטונים על ידי הורדת נוגדי החמצון ברקמה או על ידי הוספת נגזרות של קרבוניל. מצד שני הוכח כי ניתן להגדיל את הפליטה על ידי הוספת רדיקלים.
 הערות שוליים 

קטגוריה:ביוטכנולוגיה
קטגוריה:מקורות אור