ما التركيب المستخدم للاحساس بالضوء
ما التركيب المستخدم للاحساس بالضوء
البقعة العينية
هي التركيب المستخدم للاحساس بالضوء .
يمكننا التعرف على وصف الأشياء من خلال رؤيتنا لها، وهذا يحدث من خلال استقبال الإشعاع الضوئي الموجود في جميع الكائنات الحية، وخاصة في الطحالب، وتستطيع بعض الكائنات أن تستقبل الضوء والشعور به عن طريق عضيات محددة، وتسمى البنية المستخدمة لاستشعار الضوء في الكائنات الحية، وتحديداً اليوجلينا بـ”البقعة العينية”، وهي بنية مسؤولة عن استقطاب أشعة الضوء تحت الظاهرة المعروفة باسم ظاهرة الانجذاب الضوئي.
والبقعة العينية هي البنية المستخدمة لاستشعار الضوء بحكم موقعها المميز في النهاية الداخلية للجزء البلعومي من الخلية اليوجلينية، وتحديداً بالقرب من المستودع على الجانب الآخر بما يعرف بالفجوات الهوائية، وتتكون من بروتينات وصبغة الكاروتينات، وتتمثل وظيفتها في أنها عدسة مستقلة للضوء في الخلية، ويُعرَّف الضوء بأنه الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي نراه بالعين المجردة، وهو مسؤول بشكل أساسي عن حاسة البصر والرؤية للعين، وله طول موجي يتراوح بين 400 إلى 700 نانومتر، ويعتبر أطول طول موجي بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وهي الأشعة التي تعتبر لها طول موجي قصير، ويمكن تقدير الطول الموجي وفقًا لمصادر الضوء المختلفة التي نراها بأعيننا من النطاق الضيق إلى النطاق الأوسع.
البقعة العينية في اليوجلينا
وتسمى أيضًا ستيجما،
هي منطقة متصبغة باللون الأحمر الفاتح توجد في بعض الكائنات وحيدة الخلية
مثل
اليوجلينا والتي تعمل على استقبال الضوء والإحساس به
،
وتوجد البقعة العينية في المريء عند اليوجلينا، عند قاعدة السوط، وتؤثر البقعة العينية على حركة السوط بطريقة يتحرك بها الكائن الحي نحو الضوء، كما تحتوي البقعة العينية في اليوجلينا على عدة مئات من الكريات الدهنية الغنية بأصباغ الكاروتين، وعند فحص البقعة العينية وصبغها باستخدام رابع أكسيد الأوزميوم، يتشكل راسب أسود وتظهر تحت الميكروسكوب.[1]
واليوجلينا هي كائن حي وحيد الخلية يعمل على التمثيل الضوئي وله جهاز ذو نقطة عينية كعضية تستقبل الضوء، ويرجع اللون الأحمر لبقعة العين في اليوجلينا إلى وجود حبيبات الصبغة الكاروتينية، كما تحتوي على مستقبلات ضوئية وبروتينات هيكلية وإشارات، وتتجمع الحبيبات الغنية بالكاروتينويد حول البلورة المستقبلة للضوء، وتوجد بروتينات المستقبلات الضوئية بشكل عام في غشاء البلازما الذي يغطي الأجسام المصطبغة.
وتشير البقعة العينية أو الستيجما إلى تلك المنطقة شديدة التصبغ، والتي تُرى بشكل سائد في الطحالب الخضراء المتحركة وبعض الكائنات الحية أحادية الخلية، والتي تعمل كعضية مستقبلية للضوء تكتشف الضوء، والبقعة العينية هي مزيج من البروتينات المستقبلة للضوء وأصباغ فحص الكاروتين، ويساعد هذا المزيج في الكشف عن اتجاه الضوء[2]، ويتكون بروتين نقطة العين من 200 بروتين مختلف؛ ومن هذه البروتينات:
- بروتينات الفلافوبروتينات وبروتينات الريتينيليدين (رودوبسين).
- تحمل البروتينات الفلافينية جزيئات الفلافين مثل الكروموفورات.
- وتحمل بروتينات الريتينيليدين شبكية العين.
- بروتين فلافوبروتين.
- بروتين رودوبسين من النوع البدائي.[3]
وظيفة البقعة العينية
- تلعب دورًا مهمًا في استقبال الضوء والإحساس به؛ فتحتوي البقعة العينية على كريات غنية بالكاروتين والتي تعمل كصبغة فحص أو جهاز عاكس للضوء.
- تشتمل بروتينات مستقبلات الضوء بشكل عام، مثل بروتينات فلافوبروتينات والتي تمتلك وظائف سلوكية ضوئية.
- تساعد البقعة العينية الموجودة داخل خلية اليوجلينا في السلوك الموجه بالضوء وتسهل الإشارة بين المستقبلات الضوئية والعضيات المستجيبة مثل الأسواط، وهو يؤثر على حركة السوط، لذلك دائمًا ما نجد الخلية تتحرك ناحية الضوء.
- تستشعر اليوجلينا التحفيز الضوئي من خلال البقعة الضوئية، ويمكنه العثور على مناطق ذات ظروف إضاءة مثالية للاستفادة من ضوء الشمس لعملية التمثيل الضوئي الهامة.
آلية عمل البقعة العينية
- تنشيط أصباغ الحسية الضوئية عن طريق تحفيز الضوء الأزرق لنشاط البقعة العينية الحساسة للضوء داخل اليوجلينا.
- تحويل إشارة الضوء إلى إشارة كيميائية؛ فيثير إنزيم Adenylate cyclase بروتينات المستقبل لإنتاج أدينوزين أحادي الفوسفات وهو يعمل كرسول للمستقبلات الضوئية.
- نقل المعلومات إلى السوط؛ حيث يؤدي إنتاج أدينوزين أحادي الفوسفات إلى تحوّل كيميائي يؤدي في النهاية إلى تغيير أنماط ضربات السوط وينتج عنه حركة الخلية إلى المحور الضوئي.
- وتظهر اليوجلينا محور ضوئي أو حركة ضوئية استجابة لحافز الضوء، والمحور الضوئي هو حركة اتجاهية تُرى في الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا الضوئية، والتي يمكن أن تكون إيجابية أو سلبية؛ والمحور الضوئي الإيجابي هو حركة اتجاهية للخلايا نحو شدة الضوء المتزايدة، في حين أن المحور الضوئي السلبي هو حركة اتجاهية بعيدًا عن شدة الضوء المتزايدة.
- وتحتوي المستقبلات الضوئية على جزيئات الفلافين، والتي تتحكم في حركة محور الضوء؛ والاتجاه والحركة الموجهة اللاحقة في المحور الضوئي.
- وعندما يسقط الضوء على جانب واحد من المستقبلات الضوئية، تقوم البقعة العينية بتظليل المستقبلات الضوئية لبدء التركيز الضوئي، ثم نلاحظ حركة اليوجلينا حول محوره الطويل؛ حيث يتحرك السوط حول قاعدته أو الجزء الأمامي، وبالتالي يدفع اليوجلينا للخلف.
- وتتسبب البقعة العينية في سلسلة من الاستجابات التي تسمح بحركة اليوجلينا نحو مصدر الضوء المتزايد.[2]
تركيب البقعة العينية
- يظهر منظر المجهر الضوئي لبقعة العين داكنًا مع وجود بقع برتقالية مائلة إلى الحمرة أو الندبات.
- تحتوي على أصباغ الكاروتين الحمراء التي تساعد على تحقيق لونها الموجود داخل الأجسام المعروفة باسم حبيبات الصباغ.
- تحتوي على مستقبلات ضوئية توجد بشكل أساسي في غشاء البلازما الذي يغطي الأجسام المصطبغة في البقعة العينية.
- المنظر المجهري الإلكتروني يظهر على شكل هيكل رقائقي عالي الترتيب ويتكون من أغشية عمودية في ترتيب حلزوني.
- في اليوجلينا يحتوي تركيب البقعة العينية على الجسم البارافلاجيلي الذي يربط السوط ببؤرة العين.
- في الكلاميوموناس، تعتبر البقعة العينية هي جزء من البلاستيدات الخضراء التي تأخذ شكل هيكل دائري غشائي مسطح، وتتكون من أغشية البلاستيدات الخضراء (أغشية خارجية وداخلية وثايلاكويد) وحبيبات مملوءة بالكاروتينويد مغطاة بغشاء البلازما.
- تعمل أكوام الحبيبات الموجودة على نقطة العين كلوحة مربعة تعكس الفوتونات الواردة إلى المستقبلات الضوئية العلوية، كما تحمي المستقبلات الضوئية من الضوء القادم من اتجاهات أخرى.
- أثناء انقسام الخلية، يتم تفكيك البقعة العينية وإعادة تشكيلها مرة أخرى داخل الخلايا الجديدة بطريقة غير متماثلة فيما يتعلق بالهيكل الخلوي.[3]
أنواع البقعة العينية
- النوع A.
- النوع B.
- النوع C.
- النوع D.
- النوع E.
توجد البقعة العينية في اليوجلينا في الجزء الأمامي أو بالقرب من السوط الخاص بالخلية، وهي التي تسهل الإشارة بين المستقبلات الضوئية وعضيات المستجيب مثل الأسواط، والبقعة العينية هي هياكل حساسة للضوء مصنفة أساسًا إلى خمسة أنواع (النوع A و B و C و D و E)، وبروتينات الفلافوبروتينات والريتينيليدين هما بروتينان رئيسيان في هذا التركيب، وتحتوي اليوجلينا على بقعة عينية من النوع D والذي يحتوي على بروتينات فلافوبروتينات،[2] وتتمثل الأنواع فيما يلي:
النوع
:A
وهو جزء من البلاستيدات الخضراء ولا يرتبط بالسوط، ويوجد في Chlorophyceae وcryptophyceae.
النوع
B
:
وهو جزء من البلاستيدات الخضراء ولا يرتبط بالسوط المنتفخ، ويوجد في الزانثوفيسيا، والفطريات وبعض الطحالب.
النوع
C
:
وهي عبارة عن مجموعات مستقلة من الحبيبات الأسموفيلية، وتوجد في euglenophyceae.
النوع
D
:
وهي حبيبات Osmophilic من البقع العينية والتركيبات الغشائية conatins، وتوجد في اليوجلينا وDinophyceae.
النوع
E
:
وهي أكبر البقع العينية المكونة من عدسات وأكواب ريتينويد وأكواب مصطبغة، وتوجد في عائلة warnowiaceae وdinophyceae، وبعض الفطريات. [3]