Fotorreceptores moleculares
Las proteínas fotorreceptoras son proteínas sensibles a la luz involucradas en la detección y respuesta a la luz en una variedad de organismos. Algunos ejemplos son la rodopsina en las células fotorreceptoras de la retina de los vertebrados , el fitocromo en las plantas y la bacteriorrodopsina y los bacteriofitocromos en algunas bacterias . Median respuestas a la luz tan variadas como la percepción visual , el fototropismo y la fototaxis , así como respuestas a los ciclos de luz-oscuridad como el ritmo circadiano y otros fotoperiodismos , incluido el control de los tiempos de floración en las plantas y las temporadas de apareamiento en los animales.
Estructura
Las proteínas fotorreceptoras generalmente consisten en una proteína unida a un cromóforo no proteico (a veces denominado fotopigmento , aunque fotopigmento también puede referirse al fotorreceptor en su conjunto). El cromóforo reacciona a la luz mediante fotoisomerización o fotorreducción , iniciando así un cambio en la proteína receptora que desencadena una cascada de transducción de señales . Los cromóforos que se encuentran en los fotorreceptores incluyen retina ( proteínas retinilideno , por ejemplo rodopsina en animales), [1] flavina ( flavoproteínas , por ejemplo criptocromo en plantas y animales) [2] y bilina ( biliproteínas , por ejemplo fitocromo en plantas). [3] La proteína vegetal UVR8 es excepcional entre los fotorreceptores porque no contiene cromóforo externo. En cambio, UVR8 absorbe la luz a través de residuos de triptófano dentro de su secuencia codificante de proteínas . [4]
Fotorreceptores en animales.
- Melanopsina : en la retina de los vertebrados, media el reflejo pupilar y participa en la regulación de los ritmos circadianos.
- Fotopsina : recepción de varios colores de luz en los conos de la retina de los vertebrados.
- Rodopsina : recepción de luz verde-azul en los bastones de la retina de los vertebrados.
- Proteína quinasa C : media en la desactivación de fotorreceptores y en la degeneración de la retina [5]
- OPN5 : sensible a la luz ultravioleta [6]
Fotorreceptores en plantas.
- UVR8 : recepción de luz UV-B
- Criptocromo : recepción de luz azul y UV-A.
- Fototropina : percepción de la luz azul y UV-A (para mediar el fototropismo y el movimiento del cloroplasto)
- Zeitlupe: arrastre de luz azul del reloj circadiano
- Fitocromo : recepción de luz roja y roja lejana.
Todos los fotorreceptores enumerados anteriormente permiten a las plantas detectar luz con longitudes de onda que van desde 280 nm (UV-B) hasta 750 nm (luz roja lejana). Las plantas utilizan luz de diferentes longitudes de onda como señales ambientales para alterar su posición y desencadenar importantes transiciones de desarrollo. [7] La longitud de onda más importante responsable de los mecanismos de las plantas es la luz azul, que puede desencadenar el alargamiento de las células, la orientación de las plantas y la floración. [8] Uno de los procesos más importantes regulados por los fotorreceptores se conoce como fotomorfogénesis . Cuando una semilla germina bajo tierra en ausencia de luz, su tallo se alarga rápidamente hacia arriba. Cuando atraviesa la superficie del suelo, los fotorreceptores perciben la luz. Los fotorreceptores activados provocan un cambio en el programa de desarrollo; la planta comienza a producir clorofila y cambia al crecimiento fotosintético. [9]
Fotorreceptores en flagelados fototácticos.
(Ver también: Aparato Eyespot )
Fotorreceptores en arqueas y bacterias.
Fotorrecepción y transducción de señales.
Respuestas a la fotorrecepción.
Ver también
Referencias
- ^ "Rodopsina | bioquímica". Enciclopedia Británica . Consultado el 21 de enero de 2021 .
- ^ Lin, Chentao; Todo, Takeshi (29 de abril de 2005). "Los criptocromos". Biología del genoma . 6 (5): 220. doi : 10.1186/gb-2005-6-5-220 . ISSN 1474-760X. PMC 1175950 . PMID 15892880.
- ^ Rockwell, Nathan C.; Su, Yi-Shin; Lagarias, J. Clark (2006). "Estructura del fitocromo y mecanismos de señalización". Revisión anual de biología vegetal . 57 : 837–858. doi :10.1146/annurev.arplant.56.032604.144208. ISSN 1543-5008. PMC 2664748 . PMID 16669784.
- ^ Li, Xiankun; Ren, Haisheng; Kundu, Mainak; Liu, Zheyun; Zhong, Frank W.; Wang, Lijuan; Gao, Jiali; Zhong, Dongping (28 de agosto de 2020). "Un salto en la eficiencia cuántica mediante la captación de luz en el fotorreceptor UVR8". Comunicaciones de la naturaleza . 11 (1): 4316. Código bibliográfico : 2020NatCo..11.4316L. doi : 10.1038/s41467-020-17838-6 . ISSN 2041-1723. PMC 7455749 . PMID 32859932.
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- ^ Briggs, Winslow R.; Olney, Margaret A. (1 de enero de 2001). "Fotorreceptores en la fotomorfogénesis de las plantas hasta la fecha. Cinco fitocromos, dos criptocromos, una fototropina y un supercromo". Fisiología de las plantas . 125 (1): 85–88. doi : 10.1104/pp.125.1.85 . PMC 1539332 . PMID 11154303.