Artigo de Química

Vagalumes e seu processo de bioluminescência

Escola Estadual Professor Edilson Souto Freire

Cepesf3cv2019@gmail.com

Evelyn Vitória Carvalho da Silva

Inês Santos Souza

Nathália de Oliveira Barreto

Este artigo tem por objetivo apresentar e explicar o processo químico que acontece, no ato de luminosidade que vemos nos vagalumes, decorrente de uma atividade da matéria de química, aplicada em sala de aula para fazermos, pela professora Catarina.

Palavras chave: Vagalumes, oxidação biológica, luz, moléculas e enzima.

Os vagalumes ou pirilampos são insetos conhecidos pela sua bioluminescência, ou seja, a capacidade de produzir luz própria. São espécies de insetos que possuem órgãos fosforescentes, podendo ter variação na cor dessa luz, onde possuem o controle e usam dessa luz para atrair seus parceiros ou parcerias e para sua própria alimentação.

A bioluminescência é causada pela transformação da energia química em energia luminosa. Esse processo é chamado de oxidação biológica, processo no qual é possível por conta de quatro substâncias presentes no corpo do inseto, sendo elas o oxigênio, o substrato de luciferina, a enzima luciferase e o ATP. Ou seja, é um processo no qual permite que a energia luminosa seja produzida sem que haja a produção de calor.

Então o que seria essa luciferina? Luciferina é uma palavra de origem do latim, que significa Lúcifer-que ilumina. É a classe de pigmentos responsável pela bioluminescência de alguns animais, fungos e algas.

A luciferina é composto por:

• Enxofre: S, Massa atômica: 32,065 u.                        

• Azoto: N, Massa atômica: 14,0067(2) u

• Oxigênio: O, Massa atômica: 15,999 u

• Hidrogênio: H, Massa atômica: 1,00794 u

ATP é a abreviação para trifosfato de adenosina, adenosina trifosfato, é um nucleotídeo responsável pelo armazenamento de energia em suas ligações químicas. Onde sua fórmula é representada por C10H16N5O13P3. Massa molar: 507,18 g/ mol.

Esse processo ocorre quando uma molécula de luciferina é oxidada, formando uma molécula de oxiluciferina, quando essa molécula perde sua energia, ela emite luz. Ou seja, o oxigênio é enviado para dentro das células do inseto, nas células as enzimas luciferase ativa a luciferina com a energia ATP e insere oxigênio para oxidar a molécula de luciferina. Tudo catalisa-se pela luciferase, produz uma molécula de oxiluciferina e surge a luz do inseto

É através dessa luz que essas espécies de insetos conseguem se alimentar, usam dessa luz para atrair as lesmas e os caracóis, podendo até comer bichos maiores que eles, quando injetam um líquido paralisante nas suas presas. Assim também como usam para reprodução, no qual usam dessa mesma luz para atrair seu parceiro ou parceira e assim se reproduzirem, onde podem viver até dois anos e os machos possuírem até 10mm e as fêmeas de 12mm a 20mm.

Para ambos os atos, é uma forma diferente que esses insetos utilizam dessa luz. Isso se dar, pelo poder de controle que eles possuem, pois as células juntas formam um tecido chamado lanterna, que é banhado por terminais de traqueias que conduzem o oxigênio inspirado e conecta-se por neurotransmissores ao cérebro do inseto. 

Com isso, analisava-se que alguns vagalumes apresentavam luz amarela, outros vermelha e outros verde. Logo, despertou o interesse de pesquisadores a saber o porquê da diferença de cores. 

Descobriu-se que na enzima luciferase havia 550 aminoácidos, sendo o Glutamato E311 (E311) e Argina337 (R337), onde possuíam cargas elétricas apostas. E311 possuía carga negativa e R337 carga positiva.

Afim de entender mais sobre essa processo de cores variadas dos vagalumes, pesquisadores buscaram examinar mais a fundo. E com isso Vivine e um pesquisador dos Estados Unidos, fizeram estudos de mutação nos aminoácidos e perceberam que são muito próximos na estrutura tridimensional do luciferase.

Os aminoácidos que possuíam cargas opostas, interagiam entre si eletrostaticamente e fecham o sítio ativo da enzima. O sítio ativo torna-se hidrofóbico, que repele a água, resultando em um aumento de energia e ganha uma variável de cor entre verde e azul. Já no processo contrário em relação ao Ph do ambiente, que geralmente são lugares com altas temperaturas e que apresentam metais pesados, permitem a entrada de água, o que gera a luz vermelha. E o único vagalume que produz naturalmente a luz vermelha é o da família criunda da larva trenzinho, é a espécie que não possuí o aminoácido R337 positivo.

A luz e o estudos sobre essa produção de luz dos vagalumes foi muito importante para entendermos o processo no qual e como tudo ocorre num simples inseto. Esse processo de também controle dessa luz deles, trás vários benefícios a eles, mas também certos malefícios, pois podem ficar mais visíveis aos seus predadores, tais como lagartixas, rãs e aves. Assim quando as fêmeas estão em processo de reprodução que dura até seis meses, eles tem que permanecer em locais de pouca visibilidade, geralmente põem seus ovos em madeiras semi apodrecidas. Além disso, tem que enfrentar a dificuldade da reprodução atualmente, pois a luz artificial que é utilizada com bastante frequência nas grandes cidades, acabam ofuscando e impossibilitando o processo de oxidação biológica do vagalume, causando a incapacitação de reprodução dos insetos.

Referências:

http://agencia.fapesp.br/estudo-explica-por-que-vagalumes-e-besouros-emitem-luz-com-cores-diferentes/23885/,

http://g1.globo.com/sp/campinas-regiao/terra-da-gente/fauna/noticia/2016/11/vagalumes-emitem-luz-por-causa-de-reacao-quimica-que-ocorre-no-corpo.html,

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/curiosidades/a-luz-vagalume.htm,.

https://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2013/10/08/clique-ciencia-como-o-vaga-lume-emite-a-sua-luz-para-que-ela-serve.htm,

https://pt.wikipedia.org/wiki/Luciferina.