Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Сравнение саеточувствительности палочек и поглощения родопснна при разнь|х длинах волн. Кривая светочувствительносги построена с учетом эффектов. возникающих при прохождении света через оптические среды глаза. 1 — свето- чувствительность палочек; 2 — поглощение родопсина. «Неса1$., БИоег В., Рпеппе М. Н., 1. беп. РЬуа101., 25, 819 (1942).] и в й Е а. 0 400 яхт 600 двина валям, нм (витамин А1), ретинол из печени млекопитающих, а также ретиналь, освобождающийся при диссоциации родопсина, имеют полностью транс-форму. транс-Ретиналь не может соединяться с опсином; родопсин образуется при связывании опсина с 1(-г)ис-ретяналем, Эти структуры приведены ниже; атомы водорода не указаны. СНз СН вь 1, с с с 1 ! н,с сн, н,с — с С=О ,1 Нв СНз ~Нз 1 С С з в11 т%С вчвС гв~с взчС ю О С в ю и и нс сн палласа;ыа гГмис.рыпиппль А -Иас-реюииапь Прн низких температурах ( — 268'С) можно проводить наблюдения за трансформацией родопсина при его облучении короткими вспышками интенсивного света определенной длины волны (рис.
40.2). Путем постепенного повышения температуры раствора оказалось возможным идентифицировать ряд промежуточных веществ, которые образуются из продукта начального фотохимического процесса в результате тепловых реакций. Цифра-индекс около названия каждого вещества означает длину волны в максимуме поглощения данного соединения. В итоге происходит диссоциация транс-ретиналя и опспна.
На рис. 40.2 приведена схема процесса, протекающего в основном одинаково в сетчатке и растворе. чо. ГААЗ 1521 — — 'н" (!1-янс)-радансннян(-йбд'С) > — 250'С мрсна- датарсданснна, (-2бд'С) гнясрсдспсннею (-266'С) х — зо нм лннаннаэансннааг 1-50 С] ! >-40 С т мс а! д а„,1!+З С) ",, Нь> -15'С мещарсдсчснн акД 1+ 3 С) метарадалснныгШ (+3 .С) ' -з'с 1 ! рн>7.7 ннслмй ЫКОа — — — щелочной )аКОааа рН<5,5 ! ,')~о ! насьщрааз 1 -- — — — — — вРавс-Раонналима+ ссснн Рнс. 40.2.
Стадии обеспяечнпзняя родопсннз. Индексы указывают длину волны мзкснмул|з поглопгення каждого ннтермеднзтз. Первый ннтермеднзт, прелюмяродопсян нлн бзтородопсянмь содержит транс-ретннзль. 130 — М-ретнннлнденопснн — ннтермеднят, н котором связь между ретнналем н пленном !шнффояо осноязнне) может быть восстановлена боргндрндом. )чКО меняет окраску прн нзмсненян рН среды я спонтанно гндролнзуется с обрззоззннем опсннз н трансретнналя. 1Адгадагпзол Е. 2Г., Асс.
Сйегп. Вез.. В. 101 (!075).) Превращение родопсина в опснн и ретиналь является эндергоническнм процессом, протекающим за счет энергии поглощения фотона. После образования батородопсина (прелюмиродопсина) путем изомеризации одной двойной связи все последующие стадии протекают спонтанно. Прн обработке родопсина боргидридом в темноте никакой обнаруживаемой реакции не происходит. Однако на свету воздействие того же реагента приводит к образованию стабильной свизи ретнннл--СН вЂ” КН вЂ” опсин между ретиналем н е-аминогруппой остатка лизина.
Это показывает, что восстановление может происходить только после конформацпоиных изменений белка. Действительно, результаты сравнения обесцвеченного и иеобесцвеченного родопсина методами дисперсии оптического вращения, циркулярного дихроизма и данные сопоставленкя спектров поглогпения согласуются с представлением о конформационных изменениях белка. Далее, опсин легче, чем родопснн, денатурируется кислота- 24 — 1503 Нл ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА ми, щелочами и при нагревании. Обесцвечивание сопровождается экспонированием двух сульфгидрильных групп и одной протонсвязываюшей группы с рК'=6,6, вероятно имидазола остатка гистидина.
В то же время природа связи между 11-цис-ретиналем и опсином не установлена; !и ч(чо родопсин находится в окружении липидов, среди которых преобладают фосфоглицериды; они могут иметь существенное значение для связывания. Регенерация родопсина — экзергонический процесс, который протекает спонтанно в результате реакции между опсином и 11-цис-ретиналем. Поскольку конечным продуктом обесцвечивания является транс-ретияаль, то должны быть механизмы для реизомеризацин хромофора. Самый простой путь изомеризацииосуществляется в результате поглощения транс-ретиналем сравнительно коротковолнового света (380 нм).
Однако этот процесс протекает медленно и только при очень интенсивном освещении. В сетчатке обнаружена дегидрогеназа, катализирующая следующую реакцию: ретинааь- СтаН,СН=О+ НАОН(илн НАВРН) + Н+ ~ редттттава р.*тнеааь ч=еСт Н,СНаОНН НАОт(иаи НАВР') гетйнеа Ретиналь-редуктаза сходна с одним из изоферментов алкогольдегидрогеназы печени, которая также способна (п ч)(го катализировать эту реакцию. В изолированной системе равновесие реакции сильно смещено в сторону образования спирта.
Предполагается, что транс-ретинол превращается в 11-иисформу ретинолизомеразой, но об этом ферменте ничего неизвестно. Главным местом превращения как спирта, так и альдегида в цисизомеры является, вероятно, печень, где этот процесс должен протекать при участии фермента. Рассматриваемые превращения изображены на рис. 40.3. Из печени ретинол транспортируется в виде комплекса с ретинолсвязывающим белком (разд. 29.2.3) плазмы (РСБ). Этот комплекс быстро захватывается пигментным эпителием — одиночным слоем клеток, прилегающим к наружным сегментам фоторецепторных клеток, которые обладают специфическими рецепторами к комплексу РСБ-ретинол. РСБ может связывать различные язомеры ретинола и ретиналя в соотношении 1: 1. В сетчатке интактных животных при постоянном освещении имеет место устойчивое равновесие, при котором скорость обесцвечивания родопсина равна скорости его регенерации. В темноте регенерация родопсина достигает максимума.
При недостатке в пище витамина А развивается ночная слепота (никталопия). При этом в сетчатке понижено содержание родопсина, и его регенерация протекает значительно медленнее, чем в норме. Содержание витамина А в пище можно оценить по величине зРительного порога, который определяется по минимальной нитен- ао. глаз 1023 РО!1ОПСИН ,»» 11-Чис-рер1инапь .1- опсии мрапс-Гм ас- шииапь+опсин рапи епь иьпмьрюь маон ндон печень 40.З.
Преврашеиия каротииовдов в ари „„и и сивности света, вызывающей зрительные ощущения. Темновая адаптация заключается в снижении величины порога, она наступает после некоторого времени пребывания в темноте. У человека максимальная темновая адаптация развивается приблизительно за 25 мин. У людей, находившихся на диете с пониженным содержанием витамина А, происходит возрастание зрительного порога, т.
е. для возникновения зрительного ощущения необходимо более интенсивное освещение. В клинических случаях недостаточности витамина А зрительный порог после полной темновой адаптации может оказаться в 100 н более раз выше, чем в норме. С давних времен известно, что развившуюся у человека ночную слепоту можно вылечить, принимая с пищей печень или экстракт печени. Но только в 1920 — !925 гг. было показано, что лечебным фактором при такой диете является необходимый для человека витамин А.
Ночная слепота обычна при голодании, она может наблюдаться в тех районах земного шара, где потребление витамина А недостаточно (гл. 51). 40.2Л.2. Порфиропсии Сетчатка млекопвта|ощих, птиц, ав1фибий, морских рыб и беспозвоиочиых содержит родопсии с максимумом поглошеиия около 000 им, в сетчатке жс всех истинно пресноводных рыб иаходится светочувствительиый пигмент с максимумом поглощеиия около 022 им. Этот пигмент назвав порфпропсппож Сетчатка лососевых рыб, которые развиваются в пресной воде и мигрируют в море, содержит оба пигмента, по преимущественно порфиропсик. Сетчатка взрослой лягушки содержит родопсии, одиако в сетчатке головастика лягушки-быка находится порфиропсии. Измеиеиия в зрительвой системе происходят в процессе превращения головастика в лягушку.
24' ГЧ. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА 1524 Подобно радопснну, система порфиропснна претерпевает циклические изменения обесцвечивания и регенерации, в которых ретинолз и ретинальз заменяют соответствующие аналоги системы родопсина. Порфиропсин представляет собой конъгогнрованиый белок, содержащий каротиноид ретинальь максимум поглощения которого смещен по сравнению с ретнаалем, приблизительно на 22 нм в сторону красного цвета. Смещение того же порядка обнаружено и в спектрах поглощения соответствующих спиртов. Витамин Аз отличается от А1 теьч что содержит дополнительную сопряженную двойную связь в кольце. виювынн Яз [Рсюинцня В случае порфнропсина, так же как и всех других изученных пигментов (см. ниже иодопснн), в состав светочувствительного белка входит 11-Час-ретиналь.
Все зрительные пигменты содержат ретинали„являющиеся производными витаминов либо Аь либо Аз; различия между пигментами у животных разных видов обусловлены опсинами. 40.2.2. Образование нервного импульса В палочковых клетках позвоночных родопснн составляет более половины всех белков «колонки», которая состоит из приблизительно 1000 тонких дисков (в каждом диске около 30000 молекул родопсина), уложенных друг на друга перпендикулярно длинной оси наружного сегмента клетки. Эти диски образуются на протяжении всей жизни организма, перемещаются по клетке вверх и иа самом удаленном ее конце отделяются и фагоцитируются близлежащими клетками пигментного эпителия. У крыс вся колонка обновляется каждые 2 — 3 недели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
