Fotorecettore (biologia)

A seconda del contesto, il termine fotorecettore può designare:

un neurone sensoriale sensibile alla luce che si trova sullo strato posteriore della retina (questo è chiamato cellula fotorecettrice o neurone fotorecettore )
la molecola che assicura la trasduzione dell'energia luminosa in un segnale biochimico all'interno della cellula fotorecettrice.
una proteina che è fotorecettiva o attivata da determinate lunghezze d'onda della luce, compresi batteri, funghi e piante; questi ultimi hanno diversi tipi di fotorecettori; compresi i crittocromi .

I criptocromi (presenti in molti animali e piante) sono attivati solo dalla luce blu o blu-verde dello spettro visibile ma sono anche sensibili a un campo magnetico o elettromagnetico .
Le osservazioni fatte su una pianta modello ( Arabidopsis thaliana ) suggeriscono che nelle piante i crittocromi agiscono sinergicamente con i fitocromi .

Generale

Nei mammiferi e nell'uomo

Le cellule fotorecettrici possono grazie alla loro adattabilità soddisfare intensità luminose molto basse in arrivo nell'occhio (in specifiche condizioni sperimentali, un fotone da solo può essere sufficiente per stimolarlo). Esistono in due forme:

i coni (fotorecettori 5-10%) per risposte rapide e sensibili a seconda del tipo a diversi intervalli di lunghezza d'onda della luce e quindi ci permettono di vedere i colori, ma anche di avere una visione nitida (acuità visiva elevata). Possono essere stimolati con un minimo sperimentale di 100 fotoni. Sono principalmente composti da un pigmento fotosensibile, la iodopsina, che è presente in tre tipologie, caratterizzando la lunghezza d'onda della luce che ogni pigmento può catturare:
- coni blu contenenti principalmente iodopsina "S" (da 400 nm a 500 nm con un picco a 470 nm )
- coni verdi contenenti principalmente iodopsina "M" (da 450 nm a 650 nm con un picco a 530 nm )
- i coni rossi contenenti principalmente iodopsina "L" (da 450 nm a 700 nm con un picco a 600 nm )
dei bastoncelli , più lenti e più grandi, esiste un solo tipo (ma che ha più pigmenti fotorecettori rispetto al cono), che consente la visione notturna ma non la visione dei colori. Consentono anche la visione periferica .

Proprietà funzionali del neurone fotorecettore nei mammiferi

La risposta analogica dei fotorecettori alla potenza della luce segue approssimativamente una legge logaritmica in modo che il confronto delle diverse risposte misura i rapporti di potenza della luce.

Diffondono questa attività attraverso le loro sinapsi con cellule bipolari e orizzontali, in modo che le attività di queste cellule sulla superficie retinica formino un'immagine di contrasti di luce. Questo segnale viene quindi propagato in avanti dalle cellule bipolari alle cellule gangliari . Le cellule orizzontali e amacrine svolgono quindi un ruolo importante propagando simultaneamente il segnale lateralmente nella retina .

Nelle cyanophyceae

Le alghe blu-verdi sono batteri con capacità fotosintetica. Hanno i cosiddetti fotorecettori cianobatteriocromici (CBCR). Questi usano la fotoisomerizzazione indotta dalla luce dei cromofori della bilina legati per regolare l'espressione di alcuni geni, il movimento direzionale e la comunicazione cellula-cellula nei cianobatteri.

All'interno della superfamiglia dei fitocromi che reagiscono a una gamma spettrale molto ampia; da vicino a lontano UV rosso (330 a 760 nm), CBCRs sono photoswitchchable sensori ; reagiscono alla radiazione lineare mediante un meccanismo basato sul tetrapirrolo ( bilina ). Alcuni CBCR utilizzano precursori del cromoforo 181.182-diidrobiliverdina o della biliverdina nel loro meccanismo di rilevamento del rosso lontano. Questi cosiddetti frCBCR CBCR . Quasi tutti i CBCR conosciuti legano la ficocianobilina (PCB), una ficobilina presente in tutti i cianobatteri, ma la ficobilina è molto più rara nei fototrofi eucariotici . La struttura che spiega l'assorbimento del rosso lontano è stata studiata da "JSC1_58120g3", un noto recettore frCBCR nel cianobatterio termofilo Leptolyngbya sp. JSC-1.

Questi CBCR sono di interesse per i settori biomedico , optogenetico , dell'imaging dei tessuti profondi e della biotecnologia perché sono attivati da lunghezze d'onda "molto rosse": la parte dello spettro della luce che immerge il migliore e il più basso. Più in profondità nella carne umana e in quella degli altri mammiferi .
Le CBR potrebbero quindi essere una fonte emergente di reagenti (di piccole dimensioni molecolari), potenzialmente interessanti per la biologia sintetica e altri usi.

Vedi anche

Bibliografia

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Note e riferimenti

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