Родопсин и зрение

В процессах зрения участвуют светочувствительные пигменты, расположенные в сетчатке глаза (ретине). Из зрительных пигментов лучше всего изучен родопсин, являющийся у млекопитающих, в том числе и у человека, фоторецептором палочек сетчатки— клеток, ответственных за сумеречное зрение. Родопсин представляет собой комплекс гликопротеина опсина с 11-1<ис-ретина-лем. Связь осуществляется посредством образования основания Шиффа (57) между альдегидной группой ретиналя и аминогруппой остатка лизина в молекуле опсина. Несмотря на то что сам по себе ретиналь бесцветен [Хмакс 383 нм (в этаноле)], образование протонированного основания Шиффа (58) сопровождается резким батохромным сдвигом, и родопсин поглощает свет в видимой области ( макс 500 нм). Родственные комплексы ретиналя или [c.538]

Биологическое действие. Ретинол действует подобно гормонам, проникающим в клетку, — связывается с ядерными белками и регулирует экспрессию определенных генов. Он необходим для осуществления нормальной репродуктивной функции. Ретиналь участвует в акте зрения. 11-/(ис-ретиналь связан с белком опсином и образует родопсин. На свету родопсин диссоциирует, и г<мс-ретиналь переходит в транс-ретналъ. Реакция сопровождается конформационными изменениями мембран палочек и открытием кальциевых каналов. Быстрый вход ионов кальция инициирует нервный импульс, который передается в зрительный анализатор. Для повторного восприятия (т.е. в темноте) транс-ретиналъ восстанавливается алкогольдегидрогеназой в транс-ретинол (здесь возможны потери витамина А). Транс-ретинол изомеризуется в <мс-ретинол (здесь возможно восполнение витамина А). Z/мс-ретинол окисляется в г<мс-ретиналь, который, соединяясь с опсином, образует родопсин. Система свето-ощущения готова к восприятию следующего кванта света. Ретиноевая кислота участвует в синтезе гликопротеинов, усиливает рост и дифференцировку тканей. Ретиноиды обладают антиопухолевой активностью и ослабляют действие канцерогенов. Р-Каротин — антиоксидант и способен обезвреживать пероксидные свободные радикалы (ROO ) в тканях с низким парциальным давлением кислорода. [c.333]

Цветное зрение ассоциируется скорее с колбочками, чем с палочками. Как мы уже отмечали, максимум поглощения иодопсина незначительно смещен в длинноволновую область по сравнению с максимумом поглощения родопсина палочек. Чувствительность колбочек меньше, чем палочек. Спектральная чувствительность глаза, как и ожидалось, сдвигается в сторону больших длин волн при переходе от тусклого к яркому свету. Позвоночные воспринимают цвет посредством системы цветного зрения, опирающейся на три основных цвета. Должны участ-сдвать три различных пигмента колбочек, поглощающие в синей, зеленой и красной областях спектра. Хотя микроспектроскопия показывает наличие ряда пигментов, выделить их не удается. Вероятно, пигменты очень сходны с родопсином палочек. Один подход к изучению структуры белков связан с исследованием кодирующих их ДНК и определением таким способом их аминокислотных последовательностей. Заряженные аминокислоты, расположенные вблизи п-системы ретиналя, изменяют энергии основного и возбужденного электронных состояний, а установленные структуры пигментов колбочек не противоречат модели, согласно которой спектр поглощения ретиналя испытывает спектральные сдвиги при взаимодействии хромофора с соседними заряженными аминокислотами. Каждая кол- [c.240]

Поскольку современные биохимические и физико-химические методы развиваются очень быстро, можно ожидать, что вскоре накопится обширная информация о циклах превращений зрительных пигментов и их промежуточных продуктах, а также об опсин-хромофорных взаимодействиях, особенно для родопсина палочек. Пройдет, однако, еще немало времени, прежде чем станут известны все детали структуры некоторых короткоживу-щих промежуточных продуктов, что позволит оценить значение небольших изменений конформации, взаимодействий белок — хромофор и особенностей поглощения света. Следует также выяснить механизм генерации нервного импульса в ответ на поглощение фотона зрительным пигментом. Даже после того как мы ответим на некоторые вопросы о функционировании родопсина у тех немногих видов, которые наиболее подробно изучены (человек, крыса, крупный рогатый скот), предстоит огромная работа по изучению биохимии цветового зрения у млекопитающих, а также зрительных пигментов и циклов их превращений у других животных. [c.325]

Соед. группы витамина А обладают разл. биол. активностью. Так, ретинол необходим для роста, дифференциации и сохранения ф-ций эпителиальных и костных тканей, а также для размножения (стимулирует образование спермы). Ретиналь играет важную роль в механизме зрения, образуя с белком опсином зрительный пигмент родопсин. Ретиноевая к-та в 10 раз активнее ретинола в клеточной дифференциации, но менее активна в процессах размножения. rii i недостатке витамина А в организме нарушается темповая адаптация, снижается сопротивляемость инфекц. заболеваниям и др. [c.383]

Лучше других изучен цикл ночного зрения, в котором участвует родопсин. В родопсине связанный ретиналь находится в 11-г г/с-12-5-чис-конформации (59). Свет инициирует конфигурационные и конформационные превращения, приведенные на схе ме (24). [c.538]

Родопсин в палочках сетчатки представляет собой пигмент, обусловливающий зрение при низких интенсивностях света. Его максимум поглощения света находится примерно при 500 нм, но с его помощью глаз способен лишь обнаруживать [c.318]

Для поддержания нормального зрения животное нуждается в постоянном поступлении витамина А. При недостатке его ресинтез родопсина происходит медленно, а следовательно, падает острота зрения, развивается гемералопия, т. е. куриная (ночная) слепота. [c.48]

Чувствительность палочек вызвана поглощением энергии излучения содержащимся в них светочувствительным пигментом — родопсином. Их нечувствительность в дневное время объясняется тем, что при адаптации глаза к дневному зрению почти весь родопсин успевает прореагировать под действием света (отбеливается). Это отбеливание происходит так быстро, что адаптация глаза к дневному освещению завершается в течение нескольких минут. Единственный способ, которым может быть восстановлена чув- [c.21]

Витамин А в организме осуществляет разнообразные функции. Вскоре после открытия была установлена его необходимость для нормального роста, а также для процесса сперматогенеза. В дальнейшем было показано, что витамин А необходим для нормального эмбрионального развития, а его окисленная форма — ретиноевая кислота — контролирует ростовые процессы. Биохимическая основа действия витамина А чаще всего связана с влиянием на проницаемость клеточных мембран. С помощью радиоизотопной техники было установлено также, что витамин А сорбируется на мембранах эндоплазматического ретикулума, влияя на созревание и транспорт секреторных белков. Велика роль витамина А в фотохимических процессах зрения. В зрительном акте можно вьщелить изменение конформации пигментов под действием кванта света, формирование нервного импульса, а также релаксацию пигмента в исходное состояние. Пигмент, состоящий из ретиналя и белка опсина, называется родопсином, при замене ретиналя на гидроретиналь образуется порфиро-псин. Пигменты локализованы в колбочках, расположенных в мембране сетчатки. При фотохимической реакции происходит поглощение квантов свето- [c.96]

Витамин А генетически связан со светочувствительным пигментом родопсином, находящимся в органах зрения. [c.256]

Зрительный пигмент палочкового зрения, который особенно важен при слабом освещении, является относительно нечувствительным к красному свету. Поэтому в красном свете можно видеть приборную панель, а концентрация родопсина при этом сохраняется достаточно высокой для того, чтобы обеспечить четкую видимость за пределами кабины пилота. [c.819]

Рис. 1.3. а — спектр поглощения родопсина из палочек б — сопоставление спектров родопсина в палочках и в трех типах колбочек, ответственных за цветовое зрение хотя хромофор во всех клетках один и тот же, спектры [c.12]

Одним из первых симптомов отсутствия витамина А может служить ослабление зрения при плохом освещении, так называемая куриная или ночная слепота. Как известно, сетчатка глаз содержит пигмент, который называется зрительным пурпуром, или родопсином. Этот пигмент представляет собой белок, соединенный с витамином А именно этот пигмент обусловливает остроту сумеречного зрения. На свету этот пигмент обесцвечивается и в отсутствие витамина регенерируется очень медленно. [c.412]

В 1876 г. Бёлль открыл, что розовый цвет сетчатки лягушки блекнет на ярком свету. Это выцветание так называемого зрительного пурпура ясно демонстрирует наличие фотохимической реакции в зрении. Последующие исследования показали обратимость выцветания, если сетчатка находится in situ. В растворах зрительного родопсина, экстрагированного из сетчатки, начальное фотовыцветание сохраняется, но становится необратимым. В настоящее время признано, что выцветание — слишком медленный процесс, чтобы отвечать за сенсорный зрительный отклик. Оно является конечным результатом последовательности реакций, принимающих участие в нервном возбуждении, Теперь мы обратимся к рассмотрению природы зрительного пигмента и его фотохимии. [c.237]

Превосходное обсуждение фотохимии, фотобиологии и спектроскопии обратимых фотопроцессов этих и других соединений, представляющих интерес с точки зрения биологии, таких, как промежуточные продукты в процессах зрения (например, ретинен, хромофор зрительного пигмента родопсина), имеется в некоторых статьях книги [165] и в опубликованных докладах IV Международного конгресса по фотобиологии, состоявшегося в Оксфордском университете в июле 1964 г. [277]. [c.243]

В структурном отношении пигменты колбочек сходны с родопсином палочек и представляют собой комплексы 11-цис-ретинальдегидного хромофора с опсином. Различия в их максимумах поглощения света обусловлены различиями в конформации опсина и во вторичном связывании хромофора. Пигменты колбочек выделить гораздо труднее, чем родопсин палочек, и потому детали их структуры и промежуточные продукты соответствующих циклов превращения выяснены менее подробно. Полагают, что механизмы фотообесцвечивания, регенерации пигмента и формирования нервного импульса, которые имеют место при колбочковом зрении, в принципе сходны с соответ- [c.319]

Такова основная схема биохимических превращений, лежащих в основе зрительной рецепции. С точки зрения биофизики, центральное место здесь занимает механизм активации родопсина при поглощении кванта света и фотоизомеризации. В основе этого процесса лежат фотохимические превращения, или фотохимический цикл родопсина. [c.415]

Цветовое зрение обусловлено тремя рецепторными белками в составе колбочек, которые поглощают синий, зеленый и красный цвета. Отсутствие двух из этих белков ведет к генетическому заболеванию - дальтонизму (1-2% среди мужчин, не встречается у женщин). Хромофор в колбочках один и тот же - 11-цас-ре-тиналь, но белковое окружение, по сравнению с палочками, иное. Максимумы поглощения света зависят именно от взаимодействия хромофора с белками, в результате чего для синего света максимум равен 455 нм, для зеленого - 530 нм, а для красного -625 нм. Напомним, что в палочках родопсин имеет один максимум поглощения - 500 нм. [c.112]

Фотохим. процессы ифают очень важную роль в природе. Биол. фотосинтез обеспечивает существование жизни на Земле. Подавляющую часть информации об окружающем мире человек и большинство животных получают посредством зрения, основанного на фотоизомеризации родопсина, к-рая запускает цепь ферментативных процессов усиления сигнала и тем самым обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность вплоть до регистрации отдельных фотонов. Озон образуется в верх, слоях атмосферы из кислорода под действием коротковолнового (< 180 нм) излучения Солнца по р-ции [c.183]

Это — желтое маслянистое вещество, содержащееся в сливочном масле и в рыбьем жире. Недостаток витамина А приводит к ослаблению зрения, нарушению нормального состояния кожи и сопровождается пониженной сопротивляемостью глаз и кожи к инфекционным заболеваниям. Кроме того, недостаток этого витамина приводит к ухудшению ночного зрения куриная слепота). Существует два механизма зрения один при помощи колбочек сетчатки глаза, которые сосредоточены главным образом вблизи центральной ямки, и другой при помощи палочек сетчатки. Восприятие цвета, свойственное обычному зрению, возможно только при нормальном освещении — оно осуществляется при помощи колбочек сетчатки. Сумеречное, или ночное зрение, при очень небо.тьшой интенсивности света осуществляется с участием палочек сетчатки глаза, которые неспособны воспринимать цвет. Установлено, что белок родопсин (или зрительный пурпур), содержащийся в палочках, участвует в процессе восприятия слабого света при сумеречном освещении. Витамин А является простетической группой молекулы родопсина— сложного белка зрительного пурпура, и недостаток этого витамина вызывает ухудшение ночного зрения. [c.493]

В качестве пигмента зрительного пурпура (родопсина) в механизме зрения участвует, помимо полного mpflw -ретиналя, также 11- ш -ретиналь (XX), который может быть получен при окислении П- ис-ретинола (III) двуокисью марганца. [c.149]

О функции витамина А в процессе зрения. На рис. 10-20 показан цикл химических изменений зрительного пигмента родопсина в палочках сетчатки. Эти клетки воспринимают световые сигналы низкой интенсивности, но не чувствительны к цвету. Роль активного компонента в зрительном процессе играет окисленная форма ретинола-ретиналь, или альдегид витамина А, связанный с белком опсином. Комплекс ретиналя с опсином, называемый родопсином, расположен в уложенных стопками внутриклеточных мембранах палочек. При возбуждении родопсина видимым светом ретиналь, у которого одна двойная связь в 11-м положении находится в ис-конфигурации (остальные двойные связи имеют транс-конфигурацию), в результате очень сложных, но быстро протекающих внутримолекулярных перестроек изомеризуется в полностью трйнс-региналь. Считают, что эти изменения, влияющие на геометрическую конфигурацию ретиналя (рис. 10-20), вызывают изменение формы всей молекулы родопсина. Такое oнфop-мационное изменение служит молекулярным пусковым механизмом, возбуждающим в окончаниях зрительного нерва импульс, который затем передается в мозг. В ходе темновых ферментативных реакций образовавшийся при освещении полностью транс-ретиналь вновь превращается в исходный 11-цис-ретиналь. [c.291]

Вопрос о том, что происходит, когда фотон света поглощается зрительным пигментом родопсином, весьма сложен н до сих пор до конца не выяснен. Экспериментальные исследования затруднены тем, что ряд стадий этого процесса протекает за очень короткое время (порядка миллисекунд-пикосе-кунд). В приведенном ниже описании суммированы некоторые современные взгляды на функционирование родопсина, однако по большинству проблем фотохимии нет единой точки зрения. [c.310]

Колбочное зрение связано, по-видимому, с другим сочетанием белка и неоретинена, которое называется иодопсином он поглощает в более далекой красной области, чем родопсин. [c.486]

Тетраизопреноидный скелет имеют витамины группы А. Отсутствие в пище витамина А] (аксерофтол, или ретинол) или соответствующего провитамина —а-кй/70ги а (см. ниже) ведет к ксерофтальмии — высыханию роговицы глаз и слепоте, похудению и общему плохому состоянию, а недостаток — к куриной слепоте — ослаблению сумеречного зрения. Последнее обстоятельство зависит от того, что витамин А1 служит источником зрительного пурпура — родопсина, содержащегося в колбочках и палочках сетчатки и обусловливающего зрение, в частности вечернее, серое. [c.592]

В отсутствие ретиненизомеразы образовавшийся в процессе зрения люмиродопсин будет гидролизоваться, но не сможет вновь дать родопсин. Когда запас родопсина будет исчерпан, зрительный процесс прекратится. Присутствие ретиненизомеразы жизненно важно для поддержания необходимого уровня стационарной концентрации родопсина неизменным, соответствующим освещенности ретины — такого, чтобы он обеспечивал хорошее зрение и в то же время не приводил к слишком большому числу нервных импульсов. [c.819]

Имеются также два вида протеинов, называемых опсинами, из которых один находится в палочках, а другой — в колбочках сетчатки глаза. Комбинации двух ретиненов с двумя опсинами дают пигменты, участвующие в процессе зрения родопсин, порфиропсин, иодопсин. [c.106]

Полагают, что зрительный процесс приводится в действие в результате передачи энергии от триплетного состояния родопсина (спусковой механизм) на этой стадии родопсин теряет энергию и переходит в люмиродопсин. Это позволяет объяснить, почему для зрения при плохом освещении требуется так мало квантов в секунду. [c.381]

Известно, что в сетчатке человеческого глаза находятся палочкообразные и колбообразные клетки, которые обусловливают черно-белое и цветное зрение соответственно. Они содержат родопсин (зрительный пурпур), который представляет собой соединение белка (опсина) и альдегида витамина А (ретиналя, ХП). [c.357]

Биологическое действие. Витамин А (ретинол) влияет на зрение, так как входит в состав зрительного пигмента — родопсина, положительно воздействует на процессы роста, усиливая биосинтез белка (анаболическое действие), а также на созревание половых клеток и процессы размножения, состояние эпителия слизистых оболочек разных органов и его диф-ференцировку (рис. 42). Как антиоксидант он препятствует усилению перекисного окисления липидов в клетках, что обычно наблюдается при мышечной активности и вызывает неблагоприятные изменения в организме. [c.108]

Глядя на окружающий нас мир, мы редко задумываемся о механизме зрения. Между тем оценить красоту природы или прочитать книгу мы можем лишь потому, что сетчатка нашего глаза преобразует свет в электрически.е сигналы. Основную роль в преобразовании зрительной информации в электрические импульсы И1 рает родопсин — особый белок, входяигий в состав сетчатки. [c.21]

Физиологические функции. Как уже было сказано выше, витамин А выполняет две основные биохимические функции. Одна из них — это поддержание нормальных эпителиальных структур во всех частях тела. Вторая функция заключается в образовании родопсина, пигмента колбочек сетчатки глаза, и иодопсина, пигмента палочек сетчатки, ответственных за сумеречное зрение. [c.413]

Сетчатка глаза человека содержит рецепторные клетки двух типов — палочки и колбочки. Палочки отличаются большой светочувствительностью всего пяти квантов света достаточно, чтобы вызвать нервный импульс. Палочки предназначены для зрения при малой освещенности и дают черно-белую картину. Колбочки обеспечивают цветовое зрение. Существует три вида колбочек — чувствительные к синей, зеленой или красной областям спектра. Хромофором, воспринимающим свет в палочках сетчатки, является хромопротеин родопсин, или зрительный пурпур. Опсиновый белок в действительности является сложным комплексом собственно белка — опсина, липидов и углеводов, но термин опсин применяют как к белковой части, так и к комплексу в целом. Опсины, выделенные из сетчатки многих видов животных, представляют собой небольшие белки с молекулярной массой порядка 30 000—40 ООО. Почти у всех представителей животного мира зрительные пигменты в качестве хромофора содержат 11- < с-ретиналь (витамин А распространение 3,4-дегид-роретиналя (витамин Аг) ограничивается рядом пресноводных рыб и некоторыми видами земноводных. Родопсин находится в мембранных структурах — дисках, которые располагаются в палочке. Мембранные диски на 80 % состоят из родопсина, молекулы которого пронизывают [c.132]

Теория, объясняющая механизм цветового зрения человека, основывается на следующих фактах. Имеющиеся в сетчатке глаза колбочки содержат различные красители, по-разному поглощающие свет, и в зависимости от этого составляют три группы. (Красители принадлежат к классу иодопсинов. Они подобно родопсину палочек разлагаются под действием света определенной части спектра, порождая при этом первичный импульс, который передается в мозг.) [c.29]

А-витаминная недостаточность сопровождается нарушением зрения. Светоощущение зависит от содержания в сетчатке глаза протеина родопсина, простетической группой которого является витамин А-альдегид. Восприимчивость глаза к свету определяется концентрацией родопсина, играющего роль фотохимического сенсибилизатора. Под влиянием падающих на сетчатку световых лучей родопсин превращается в нестойкий люмиродоп-син, распадающийся на белок опсин и ретинен (альдегидная форма витамина А). Чем ярче освещение, тем больше распадается родопсина. Поэтому понижается чувствительность глаза и тем самым зрительный аппарат защищается от чрезмерного светового раздражения. В темноте же происходит усиление ресинтеза родопсина и повышается чувствительность глаза к малой интенсивности освещения. [c.47]

В родопсине 11-г<мс-ретиналь ковалентно связан с опсином путем образования шиффова основания (альдимина) между его альдегидной группой и е-аминогруппой ли-зинового остатка опсина. Чрезвычайно важное значение имеют также нековалентные взаимодействия между боковыми группами остатков аминокислот белка и л-электрон-ной системой полиена, которые, во-первых, определяют конформацию хромофора в составе родопсина, а во-вторых, вызывают поляризацию 7г-электронной системы поли-енового фрагмента. Энергетические характеристики нековалентных взаимодействий между опсином и полиеновой цепью зависят от структуры белка и сопряженных с ним липидов и углеводов и существенно различаются для различных родопсинов. Именно эти эффекты совместно с индукционным эффектом, возникающим от образования альдиминной связи, обусловливают 1) значительный сдвиг в красноволновую область максимума поглощения 11-цыс-ретиналя в составе родопсина (Ящах = 500 нм) в сравнении с альдегидом в свободном состоянии = 375 нм) 2) вариации величины тах У разных зрительных пигментов. Все это приводит к повышению чувствительности светового и цветового восприятия. Цветовое зрение человека — это трихроматический процесс, за который ответственны рецепторы, чувствительные к разному цвету — синему (Я ах = 440 нм), зеленому ( тах =535 нм) и красному (Я ах = 575 нм) — и содержащие различные пигменты. Различие в Я ах поглощаемого света обусловлено особенностями строения опсина и нековалентных взаимодействий опсин — хромофор. Все детали структуры и функций фоточувствительных пигментов в настоящее время еще не выяснены до конца, но установлено, что в основе механизмов функционирования зрительных пигментов заложены многостадийные циклические процессы. Рассмотрим основные молекулярные события, происходящие при попадании кванта света на сетчатку глаза человека. [c.133]

Фотохимическая реакция г ыс-7 ра с-изомеризации ретиналя (простетической группировки пигмента родопсина) лежит в основе такого общебиологического информационного процесса, как зрение беспозвоночных и позвоночных животных, а также человека. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология