Aparelho de visão - Eyespot apparatus
O aparelho da mancha ocular (ou estigma ) é uma organela fotorreceptiva encontrada nas células flageladas ou (móveis) de algas verdes e outros organismos fotossintéticos unicelulares , como os euglenídeos . Ele permite que as células sintam a direção e a intensidade da luz e respondam a ela, fazendo com que o organismo nade em direção à luz ( fototaxia positiva ) ou se afaste dela (fototaxia negativa). Uma resposta relacionada ("photoshock" ou resposta fotofóbica) ocorre quando as células são brevemente expostas a alta intensidade de luz, fazendo com que a célula pare, nade brevemente para trás e depois mude a direção do nado. A percepção de luz mediada por manchas oculares ajuda as células a encontrar um ambiente com condições de luz ideais para a fotossíntese. As manchas oculares são os "olhos" mais simples e comuns encontrados na natureza, compostos de fotorreceptores e áreas de grânulos de pigmento laranja-avermelhado brilhante. Os sinais transmitidos pelos fotorreceptores da mancha ocular resultam na alteração do padrão de batimento dos flagelos, gerando uma resposta fototática.
Estrutura microscópica
Sob o microscópio óptico , as manchas oculares aparecem como manchas ou estigmas escuros e avermelhados de laranja . Eles obtêm sua cor de pigmentos carotenóides contidos em corpos chamados grânulos de pigmento. Os fotorreceptores são encontrados na membrana plasmática que cobre os corpos pigmentados.
O aparelho de visão de Euglena compreende o corpo paraflagelar conectando a visão ao flagelo . Na microscopia eletrônica , o aparato da mancha ocular aparece como uma estrutura lamelar altamente ordenada formada por hastes membranosas em um arranjo helicoidal.
Na Chlamydomonas , a mancha ocular faz parte do cloroplasto e assume a aparência de uma estrutura em sanduíche membranosa. É montado a partir de membranas de cloroplasto ( membranas externa, interna e tilacóide) e grânulos preenchidos com carotenóides revestidos por membrana plasmática . As pilhas de grânulos atuam como uma placa de um quarto de onda , refletindo os fótons de volta para os fotorreceptores sobrejacentes, enquanto os protege da luz proveniente de outras direções. Ele se desmonta durante a divisão celular e se reforma nas células filhas de maneira assimétrica em relação ao citoesqueleto . Este posicionamento assimétrico da mancha ocular na célula é essencial para a fototaxia adequada.
Proteínas da mancha ocular
As proteínas da mancha ocular mais importantes são as proteínas fotorreceptoras que detectam a luz. Os fotorreceptores encontrados em organismos unicelulares se enquadram em dois grupos principais: flavoproteínas e proteínas retinilideno (rodopsinas). As flavoproteínas são caracterizadas por conterem moléculas de flavinas como cromóforos , enquanto as proteínas retinilideno contêm retinais . A proteína fotorreceptora em Euglena é provavelmente uma flavoproteína. Em contraste, a fototaxia de Chlamydomonas é mediada por rodopsinas do tipo arquea.
Além das proteínas fotorreceptoras, as manchas oculares contêm um grande número de proteínas estruturais, metabólicas e de sinalização. O proteoma da mancha ocular das células de Chlamydomonas consiste em cerca de 200 proteínas diferentes.
Fotorrecepção e transdução de sinal
O fotorreceptor Euglena foi identificado como uma adenilil ciclase ativada por luz azul . A excitação desta proteína receptora resulta na formação de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) como um segundo mensageiro . A transdução de sinal químico desencadeia, em última análise, mudanças nos padrões de batimento flagelar e no movimento celular.
As rodopsinas do tipo arquea de Chlamydomonas contêm um cromatóforo retinilideno all- trans que sofre fotoisomerização em um isômero 13- cis . Isso ativa um canal fotorreceptor, levando a uma mudança no potencial de membrana e na concentração celular de íons de cálcio. A transdução de sinal fotoelétrico, em última análise, desencadeia mudanças nos golpes flagelares e, portanto, no movimento celular.