stringtranslate.com

Аппарат для глазных пятен

Схематическое изображение клетки эвглены с красным глазком (9)
Схематическое изображение клетки Chlamydomonas с глазком-хлоропластом (4)

Глазно -пятнистый аппарат (или стигма ) представляет собой фоторецепторную органеллу , обнаруженную в жгутиковых или (подвижных) клетках зеленых водорослей и других одноклеточных фотосинтезирующих организмов, таких как эвглениды . Это позволяет клеткам чувствовать направление и интенсивность света и реагировать на него, побуждая организм либо плыть к свету (положительный фототаксис ), либо от него (отрицательный фототаксис). Похожая реакция («фотошок» или фотофобная реакция) возникает, когда клетки кратковременно подвергаются воздействию света высокой интенсивности, заставляя клетку останавливаться, ненадолго плыть назад, а затем менять направление плавания. Восприятие света, опосредованное глазными пятнами, помогает клеткам найти среду с оптимальными световыми условиями для фотосинтеза. Глазные пятна — это самые простые и наиболее распространенные «глаза», встречающиеся в природе, состоящие из фоторецепторов и участков ярких оранжево-красных пигментных гранул. [1] Сигналы, передаваемые от фоторецепторов глазных пятен, приводят к изменению характера биения жгутиков, вызывая фототаксическую реакцию. [2]

Микроскопическая структура

Под световым микроскопом глазные пятна выглядят как темные оранжево-красноватые пятна или стигматы . Свой цвет они получают благодаря каротиноидным пигментам, содержащимся в телах, называемых пигментными гранулами. Фоторецепторы находятся в плазматической мембране , покрывающей пигментированные тельца.

Глазно-пятнистый аппарат эвглены состоит из парафлагеллярного тела, соединяющего глазное пятно со жгутиком . В электронной микроскопии аппарат глазных пятен выглядит как высокоупорядоченная пластинчатая структура, образованная перепончатыми стержнями, расположенными по спирали. [3]

У Chlamydomonas глазное пятно является частью хлоропласта и приобретает вид перепончатой ​​сэндвич-структуры. Он состоит из мембран хлоропластов (внешней, внутренней и тилакоидной мембраны) и заполненных каротиноидами гранул, покрытых плазматической мембраной . Стопки гранул действуют как четвертьволновая пластина , отражая входящие фотоны обратно к вышележащим фоторецепторам, одновременно защищая фоторецепторы от света, идущего с других направлений. Он разбирается во время клеточного деления и преобразуется в дочерних клетках асимметричным образом по отношению к цитоскелету . Такое асимметричное расположение глазного пятна в клетке важно для правильного фототаксиса. [4]

Белки глазных пятен

Наиболее важными белками глазных пятен являются белки фоторецепторов , которые воспринимают свет. Фоторецепторы, обнаруженные у одноклеточных организмов, делятся на две основные группы: флавопротеины и ретинилиденовые белки (родопсины). Для флавопротеинов характерно наличие молекул флавина в качестве хромофоров , тогда как ретинилиденовые белки содержат ретиналь . Фоторецепторный белок эвглены, вероятно, является флавопротеином. [3] Напротив, фототаксис Chlamydomonas опосредуется родопсинами архейного типа. [5]

Помимо белков фоторецепторов, глазные пятна содержат большое количество структурных, метаболических и сигнальных белков. Протеом глазных пятен клеток Chlamydomonas состоит примерно из 200 различных белков. [6]

Фоторецепция и передача сигнала

Фоторецептор эвглены был идентифицирован как аденилатциклаза, активируемая синим светом . [7] Возбуждение этого белка-рецептора приводит к образованию циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) в качестве вторичного мессенджера . Химическая передача сигнала в конечном итоге вызывает изменения в характере биения жгутиков и движении клеток.

Родопсины архейного типа Chlamydomonas содержат полностью транс- ретинилиденовый хроматофор, который подвергается фотоизомеризации до 13- цис- изомера. Это активирует канал фоторецептора, что приводит к изменению мембранного потенциала и концентрации ионов кальция в клетках. [5] Трансдукция фотоэлектрического сигнала в конечном итоге вызывает изменения в движениях жгутиков и, следовательно, в движении клеток. [2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Краймер, Г. (2009). «Аппарат глазных пятен зеленых водорослей: первичная зрительная система и многое другое?». Современная генетика . 55 (1): 19–43. дои : 10.1007/s00294-008-0224-8. PMID  19107486. S2CID  8011518.
  2. ^ аб Хегеманн П (1997). «Зрение в микроводорослях». Планта . 203 (3): 265–74. Бибкод : 1997Plant.203..265H. дои : 10.1007/s004250050191. PMID  9431675. S2CID  11933925.
  3. ^ Аб Волкен Дж (1977). «Эвглена: фоторецепторная система фототаксиса». Дж Протозоол . 24 (4): 518–22. doi :10.1111/j.1550-7408.1977.tb01004.x. ПМИД  413913.
  4. ^ Дикманн С (2003). «Размещение и сборка глазных пятен у зеленой водоросли Chlamydomonas». Биоэссе . 25 (4): 410–6. дои : 10.1002/bies.10259. ПМИД  12655648.
  5. ^ ab Сузуки Т, Ямасаки К, Фудзита С, Ода К, Исеки М, Ёсида К, Ватанабе М, Дайясу Х, Тох Х, Асамидзу Э, Табата С, Миура К, Фукудзава Х, Накамура С, Такахаши Т (2003). «Родопсины архейного типа у Chlamydomonas: модельная структура и внутриклеточная локализация». Биохимия Биофиз Рес Коммьюнити . 301 (3): 711–7. дои : 10.1016/S0006-291X(02)03079-6. ПМИД  12565839.
  6. ^ Шмидт М, Гесснер Г, Лафф М, Хейланд И, Вагнер В, Камински М, Геймер С, Эйцингер Н, Райссенвебер Т, Войцех О, Фидлер М, Миттаг М, Креймер Г (2006). «Протеомный анализ глазного пятна Chlamydomonas Reinhardtii дает новое представление о его компонентах и ​​тактических движениях». Растительная клетка . 18 (8): 1908–30. дои : 10.1105/tpc.106.041749. ПМЦ 1533972 . ПМИД  16798888. 
  7. ^ Исеки М, Мацунага С, Мураками А, Оно К, Сига К, Ёсида К, Сугай М, Такахаши Т, Хори Т, Ватанабэ М (2002). «Аденилатциклаза, активируемая синим светом, опосредует избегание фотосъемки у Euglena gracilis». Природа . 415 (6875): 1047–51. Бибкод : 2002Natur.415.1047I. дои : 10.1038/4151047a. PMID  11875575. S2CID  4420996.