Фоторецепция

Основные функции каротиноидов в биологических тканях обусловлены главным образом их способностью поглощать свет. Роль каротиноидов в фотосинтезе, защите от вредного действия света, фототропизме и фоторецепции, а также их вклад в окраску содержащих их тканей обсуждаются во второй части данной книги. [c.84]

В настоящем разделе рассматриваются молекулярные основы важнейших физиологических процессов функционирования нервной, мышечной, иммунной систем, которые наряду с дыханием, фоторецепцией и другими процессами метаболизма обеспечивают жизнь организмов в условиях окружающей среды. [c.456]

Таким образом, стадия активации фотохимической реакции весьма отличается и более избирательна, чем стадия активации обычной (тепловой) реакции. Двумя важными биологическими процессами, включающими фотохимические реакции, механизм которых выяснен лишь частично, являются фотосинтез и зрение (фоторецепция). [c.547]

Первая часть этой книги посвящена биохимии природных пигментов различных классов, которые придают окраску содержащим их тканям. Далее (в гл. 8) подчеркивалась важность свойства быть окрашенным как для выживания индивида, так и для распространения вида. Ясно, что все это имеет значение лишь в том случае, если окраску и характер ее распределения могут увидеть и распознать различные животные. Другими словами, животные должны обладать способностью обнаруживать свет, а также различать свет разных длин волн. С этой целью у них развились фоторецепторные органы — глаза, в которых центральную роль играют поглощающие свет фоторецепторы, или зрительные пигменты. В дополнение к собственно фоторецепторным пигментам часто используются другие пигменты, играющие вспомогательную роль. В связи с этим в книге о природных пигментах нельзя не остановиться на процессах фоторецепции и зрения. И не только потому, что фоторецепторные молекулы интересны сами по себе, но также и потому, что большинство других природных пигментов были бы не нужны и никогда ие появились, если бы такого механизма различения цветов не существовало. [c.297]

Родопсин состоит из белка опсина (рис. 1.16) и связанного е ним хромофора, являющегося альдегидной формой витамина Л (ретиналем) соотношение этих составных частей в молекуле родопсина 1 1. У наземных и морских позвоночных, которые приспособились к различным условиям освещенности окружающей пх среды, имеются различные хромофоры, обозначаемые как ретиналь I и ретиналь II (рис. 1.2). И палочки, и колбочки, несмотря на разные спектры поглощения (рис. 1.3), содержат, однако, в своем родопсине один и тот же ретиналь, различия в спектрах обусловлены белковым компонентом. С помощью своей альдегидной группы ретиналь образует шиффово основание с е-аминогруппой лизинового остатка опсина и, таким образом, ковалентно связывается с этим белком. Главная стадия фоторецепции состоит в использовании поглощенной световой энергии для изомеризации ретиналя 1 мс-ретиналь (рис. [c.10]

Участвует в деятельности мембран клеток. Необходим для роста и развития человека. Для функционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе фоторецепции — восприятии света [c.61]

Функциональная роль этого белка в процессах фоторецепции пока остается неизвестной. [c.611]

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОТОРЕЦЕПЦИИ [c.120]

Огромный интерес к витамину А и его производны.м обусловлен не только его функциональной ролью в зрительном процессе, но также и тем, что на основе его аналогов могут быть созданы эффективные лекарственные препараты, позволяющие проводить профилактику и лечение рака и кожных заболеваний. Поскольку исследования системы фоторецепции сопряжены с использованием различных ц с-ретиноидов, значительные усилия были направлены на разработку методов разделения и очистки этих изомеров [500—503]. Характерной особенностью всех производных витамина А является их чрезвычайная лабильность они очень чувствительны к воздействию воздуха, тепла и света, поэтому в данном случае традиционные методы хроматографии пригодны лишь для рутинных анализов. С соблюдением особых мер предосторожности эти соединения можно хроматографировать на пластинках с силикагелем в системах диэтиловый эфир — углеводород [504, 505]. Обычно пластинки необходимо активировать, выдерживая их 30—60 мин при 110—120 °С, и проводить разделение в темноте [506] прн [c.261]

Общая характеристика фоторецепции 121 [c.121]

Участие витамина А в фотохимическом процессе зрения. Для выживания индивида животные должны обладать способностью обнаруживать свет, а также различать свет различных длин волн. С этой целью в ходе биологической эволюции у них развились фоторецепторные органы — глаза, в которых центральную роль играют поглощающие свет фоторецепторы, или зрительные пигменты. Наиболее эффективно способность реагировать на свет используется у животных. В связи с этим в данной главе нельзя не остановиться на особенностях процессов фоторецепции и зрения, которые будут рассмотрены на примере работы зрительной системы человека. [c.132]

Резюмируя сказанное, последовательность событий, лежащих в основе фоторецепции, можно представить так [c.145]

По своей биологической значимости фоторецепция (зрение) по праву может быть отнесена ко второму после фотосинтеза фотобиологическому процессу. Фотобиологические процессы, лежащие в основе зрения, относятся к информационным физиологическим реакциям. Действительно, зрение позволяет животным дистанционным путем получать информацию об окружающем мире и правильно ориентироваться во внешней среде, в частности корректировать свое поведение и передвижение в зависимости от условий окружения. Еще большее значение зрение имеет для человека, обладающего второй сиг- [c.119]

Общая характеристика фоТорецепции [c.123]

Наряду со способностью улавливать поляризацию света насекомые обладают способностью воспринимать ультрафиолетовый свет вплоть до 250 нм. Очевидно, последняя особенность определяется не характером самой фоторецепции, а опять-таки специфическим устройством глаза как оптической системы, способной пропускать к рабдомам ультрафиолетовый свет. [c.150]

Если допустить, что белковые глобулы-каналы могут обладать функцией фоторецепции, световой сигнал должен изменять проводимость калиевого канала и нарушать протекание цикла. Действительно, во время создания повышенного ионного градиента световой импульс вызывает замедление этого процесса (выход градиента на пороговые значения за- [c.75]

Органы чувств и модальности, перечисленные в табл. 11.1, обнаружены у человека. Если же мы заглянем глубже в ход эволюции, то увидим, что основные категории модальностей вообще присущи большей части главных групп животных. Пожалуй, самыми основными модальностями являются химическое чувство и осязание, необходимые для самого существования животного, наряду с некоторой способностью к фоторецепции, позволяющей различать смену дня и ночи. [c.269]

Из перечня табл. 17.1 очевидно, что возникающих вопросов опять больше, чем можно надлежащим образом рассмотреть в одной главе. Мы начнем с основных особенностей фоторецепции, а затем рассмотрим ряд зрительных систем беспозвоночных и позвоночных, которые особенно, хорошо изучены. [c.421]

Модифицированные черные пленки с успехом моделируют и другие различные свойства биологических мембран. К этим свойствам можно отнести различные виды рецепции механорецепцию [233, 234], фоторецепцию [235, 236], хеморецепцию [75, 237], взаимодействие биомембран с лекарственными препаратами [77]. Недавно [238] черные углеводородные пленки были использованы для измерения генерации электрического тока липопротеидными комплексами. Так, пленки с встроенным бактериородопсином [238] или хлорофиллом [239, 240] способны преобразовывать световую энергию в электрическую. [c.169]

Наряду с фотосинтезом важне11шим фотобиологическим процессом является процесс фоторецепции, состоящий в получении информации о факторах внешней среды посредством светового излучения. Рассмотрим наиболее совершенны11 вид фоторецепции — зрение позвоночных. [c.462]

Фоторецепторы многих беспозвоночных устроены иначе. Остановимся на эволюции фоторецепции. Уместно начать обсуждение со слов Дарвина ( Происхождение видов ) ...Если мы будем иметь в виду, сколь малым должно быть число живущих форм по сравнению с теми, которые вымерли, трудность перестает быть слишком большой и мы можем верить, что естественный отбор мог превратить простой аппарат оптического нерва, покрытого пигментом и снабженного прозрачнох мембраной, в оптический инструмент... . [c.467]

Простейший вид фоторецепции — это фототаксис. Одноклеточное эвглена обладает оранжево-красным фоторецепторным пятном — стигмой. Можно думать, что этот фоторецептор возник эволюционно из жгутика или реснички, ассоциировавшей пигмент. Под действием света стигма г.о.чдяет своего рода норнный импульс в жгутике, и эвглена движется по направлению к свету. Как указывает Уолкен, детально исследовавший фототаксис, система стигма—жгутик может рассматриваться как серво-механизм с обратной связью, обеспечивающий максимальную освещенность организма. [c.467]

Получение зрительного изображения требует более тонкого устройства. Холдейн указывал, что возможны лишь четыре типа глаза, если определить глаз как орган, в котором свет, распространяющийся в одном направлении, стимулирует нервное волокно. Это — пучок трубочек, установленных по разным направлениям, и три типа устройств, подобных хорошо известным инструментам камера с булавочным отверстием, обычная камера с линзой и телескоп-рефлектор. Булавочное отверстие служит фоторецепции у плоских червей — планарий. У дождевого червя светочувствительные клетки, наличествующие на поверхности [c.467]

В клетках, специализированных для фоторецепции, мы обнаруживаем еще одно проявление универсальности у большинства видов фоторецепторная часть клетки состоит из тонких отростков типа волосков. В некоторых случаях это реснички или модификации ресничек в других случаях это микроворсинки или их модификации. Р. Икин (Н. Еак1п) из Калифорнийского университета в Беркли сделал обзор вариаций этих структур у разных видов и высказал предположение о существовании двух главных линий эволюции фоторецепторов. Как показано на обобщающей схеме (рис. 17.3), имеется линия плоские черви — кольчатые черви — членистоногие, в которой для размещения родопсина и фоторецепции используются микроворсинки, собранные в рабдом, и линия кишечнополостные — иглокожие — хордовые, в которой для этой цели используются модифицированные реснички. Хотя в этих линиях встречаются исключения (как всегда в биологии), такая схема дает хорошее представление о разнообразии рецепторов кроме того, она демонстрирует важность волосовидных отростков для сенсорного преобразования. Икин предположил, что мембраны ресничек и микроворсинок обеспечивают плоскостное размещение молекул фотопигментов для наиболее эффективного поглощения фотонов. [c.423]

Таким образом, фоторецепция сводится к изомеризации хромофора, за которой следует изменение структуры липопротеи- [c.472]

Колбочки, являющиеся рецепторами цветового зрения, устроены значительно сложнее, чем палочки, но механизм их действия в принципе такой же. Мы уже упоминали, что колбочки и палочки содержат одинаковый хромофор. Различия в спектрах поглощения (рис. 1.3) обусловлены строением опсинов, с которыми связан ретиналь. О структуре этих белков в колбочках известно еще меньше, чем об опсине палочек. Предполагается, что они закодированы в различных генах и могут, следовательно, иметь различные аминокислотные последовательности. Это подтверждается тем фактом, что цветовая слепота (дальтонизм) имеет рецессивный наследственный характер и связана с полом. Около 1% мужчин не различают красный цвет и 2% —зеленый, тогда как у женщин дальтонизм встречается значительно реже. Все три типа колбочек имеют и морфологические отличия от палочек. Помимо того что колбочки конические по форме, они отличаются от палочек и по структуре своих дисковых мембран, которые у них представляют собой не отдельные органеллы, а просто впячивания плазматической мембраны, т. е. плазматические и дисковые мембраны образуют континуум. Эти отличия колбочек учтены в модели фоторецепции Хагинса (рис. 1.7а, справа) связь между поглощением света и закрыванием натриевых каналов здесь опять-таки осуществляет кальций, который [c.19]

На первый взгляд энергозависимый синтез АТР, по-видимому, нельзя рассматривать как нейрохимическую проблему, но между передачей сигнала и энергетическим сопряжением существует некоторое сходство. Оба этих процесса имеют много общего и осуществляются с помощью белков, встроенных в липидные мембраны. Их взаимосвязь четко прослеживается при обсуждении фотозависимого протонного насоса у галофильных бактерий (с. 181). Бактериальный рецептор, аналогичный рецепторам нейрона (гл. 8 и 9), воспринимает сигнал из окружающей среды и передает его внутрь через плазматическую ме.мбрану. Следовательно, энергия света внешнего сигнала обеспечивает внутриклеточный синтез АТР. Изучение бактериородопсина и механизма сопряжения фоторецепции, а также энергозависимого транспорта протонов (и наконец, синтеза АТР) представляет особый интерес при исследовании нейрорецептора. [c.171]

Резюмируя все вышеизложенное, важно подчеркнуть, что в последние годы это направление привлекает внимание все большего числа исследователей самого разного профиля. Данное обстоятельство позволяет надеяться не только на успешное решение в ближайшем будуш ем некоторых спеп иа-лизированных вопросов фоторецепции, но и на получение на этой модели новых фактов, имеющих общее значение для проблемы структуры и функции биологических мембран. [c.106]

Молекулярными ловушками световой энергии являются специализированные зрительные пигменты, прежде всего родопсин, от электронно-возбужденных состояний которых триггируется сложная цепь событий, приводящая к возникновению зрительного сигнала. В наиболее общем виде итоговая реакция фоторецепции может быть представлена такой схемой зрительный пигмент+ свет нервный импульс. [c.120]

Таким образом, зрительный рецептор несет в себе черты выраженного триггерного устройства. Квант света через родопсин инициирует мощные ионные потоки через мембрану, лежащие в основе генерации нервного импульса. В конечном счете ничтожная сама по себе энергия, заключенная в кванте света, сильно уменьшает свободную энергию системы, вызывая ионную деполяризацию мембраны нервной клетки. Грубо говоря, имеет место событие, напоминающее разрядку конденсатора. Естественно, что на поляризацию мембраны ранее была затрачена энергия макроэргических соединений. Иными словами, с энергетической точки зрения фоторецепция может рассматриваться как сверхэндергонический процесс. В противоположность фотосинтезу в зрительных реакциях энергия света не запасается, а, наоборот, происходят значительные потери имевшихся в рецепторном аппарате запасов свободной энергии. Зрение представляет собой сложный многостадийный процесс, включающий фотофизические, фотохимические, конформационные, ионно-транспортные, электрофизиологиче-ские стадии. [c.121]

Действительно, в зрительном хромопротеиде насекомых условия для эффективной миграции энергии по индуктивно-резонансному механизму благоприятны спектр флуоресценции триптофанилов белка (>ктах= = 330- 350 нм) сильно перекрывается спектром поглощения хромофора (Ятах=350 нм). На эффективную миграцию энергии с белка на хромофор в зрительном хромопротеиде указывают и прямые измерения. В спектрах действия фоторецепции белоглазого мутанта мухи, измеренных Голдсмит и Фернандесом, обнаруживаются два максимума, один из которых принадлежит белку. Тем не менее независимо от того, каким путем возникает электронно-возбужденное состояние хромофора — при поглощении света самой хромофорной группировкой или за счет миграции с белкового носителя,— [c.150]

Рассмотрим теперь механизмы темнового усиления фототаксиса у Haloba terium halobium. Как уже упоминалось (см. гл. VI), у этого микроорганизма хромофором является бактериородопсин — хромопротеид, в состав которого входит 13-ч с-ретиналь. Как и в случае зрительной фоторецепции, свет индуцирует реакцию стереоизомеризации 13-чис-ретиналя, приводящей в конечном счете к транслокации протонов через бактериальную мембрану. С работой протонного насоса в мембране сопряжена АТФ-генерирующая система к двигательному ответу микробной клетки приводит, как считают некоторые исследователи, увеличение концентрации АТФ в клетке. [c.160]

Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о том, что у многих организмов действие света на эндогенную ритмику реализуется не через аппарат зрительной фоторецепции. Этот тезис совершенно очевиден для бактерий и водорослей. (Экстраретинальная рецепция у беспозвоночных и позвоночных будет рассмотрена ниже.) [c.196]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология