Hvordan signalet fra lys udløser biologisk handling hos bakterier

Den proces, hvorved lys udløser biologisk virkning i bakterier, er kendt som fotoreception. Det involverer interaktion af lys med specialiserede fotoreceptorproteiner, efterfølgende transduktion af lyssignalet og i sidste ende generering af et cellulært respons. Her er en oversigt over de vigtigste trin:

1. Lysabsorption:Bakterier indeholder specifikke fotoreceptorproteiner, der absorberer lysenergi. Disse proteiner er typisk placeret i cellemembranen eller cytoplasmaet. Fotoreceptorer kan klassificeres i forskellige typer baseret på deres kromofor, pigmentet, der absorberer lys. Almindelige kromoforer i bakterielle fotoreceptorer omfatter flaviner, retinal og bakteriochlorophyll.

2. Kromoforisomerisering:Ved absorbering af en foton af lys gennemgår kromoforen en konformationsændring eller isomerisering. Denne isomerisering udløser en række begivenheder inden for fotoreceptorproteinet, der initierer transduktionen af ​​lyssignalet.

3. Signaltransduktion:De konformationelle ændringer i fotoreceptorproteinet fører til aktivering af nedstrøms signalveje. Dette kan involvere interaktioner med andre proteiner, såsom kinaser, fosfataser og transkriptionsfaktorer, som amplificerer og transmitterer lyssignalet gennem hele cellen.

4. Cellulær respons:Transduktionen af ​​lyssignalet resulterer i sidste ende i en cellulær respons. Dette kan omfatte ændringer i genekspression, enzymaktivitet, metabolisme, motilitet eller anden adfærd. For eksempel:

- Hos fotosyntetiske bakterier udløser lys fotosyntese ved at aktivere syntesen af ​​enzymer, der er involveret i omdannelsen af ​​lysenergi til kemisk energi.

- Hos visse fototrofiske bakterier kan lys regulere ekspressionen af ​​gener, der er involveret i syntesen af ​​pigmenter, hvilket gør det muligt for bakterierne at tilpasse sig forskellige lysforhold.

- Hos nogle fototaktiske bakterier kan lys påvirke cellebevægelsen ved at styre flagellarrotationens retning, lede dem mod eller væk fra lyskilden.

Bakteriel fotoreception giver dem mulighed for at fornemme og reagere på ændringer i lysmiljøet og regulere forskellige cellulære processer i overensstemmelse hermed. Det er afgørende for deres overlevelse, tilpasning og interaktion med deres omgivelser.