Процесс зрения

Фотохимическая изомеризация имеет определяющее значение для процессов зрения. Палочки сетчатой оболочки (Retina) глаза содержат (112)-ретиналь, который связан с протеином опсином. Падающий свет вызывает изомеризацию в ( )-изомерный ретиналь (ретинен) [c.769]

Большинство живых организмов способны реагировать на свет, потому что они обладают какими-либо фоторецепторными клетками, органеллами или молекулами. Но лишь в животном царстве эта способность реагировать на свет используется наиболее эффективно в процессе зрения. Термин зрение означает не просто обнаружение света, но также восприятие положения, формы и перемещения в пространстве объекта, а во многих случаях и различение цветов. Для истинного зрения необходим аппарат, с помощью которого в рецепторных клетках происходило бы формирование истинного изображения для этого и развились фоторецепторные органы, или глаза. Существуют два основных типа глаз глаза одного типа свойственны позвоночным, а другого — некоторым беспозвоночным. [c.297]

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]

К дитерпеноидам (дитерпенам) тоже относится много соединений. В качестве примера приведем ациклический спирт фи-тол, связанный в молекуле растительного красителя хлорофилла, и витамины А, необходимые для физиологических процессов зрения. В канифоли (остатке от перегонки скипидара) содержится трициклический дитерпеноид — абиетиновая кислота. [c.222]

Фотохимические процессы имеют огромное значение для жизни на Земле. Энергия Солнца утилизируется в процессе фотосинтеза, при этом из атмосферного углекислого газа образуются углеводы и освобождается кислород. Светоиндуцированные химические изменения, происходящие в атмосферных газах и распыленных частицах, также дают вклад в химический состав атмосферы, делая ее пригодной для существования жизни на Земле. В самом деле, образование из простейших элементов сложных биоорганических соединений — кирпичиков жизни, а затем и возникновение самой жизни тесно связаны с фотохимическими процессами. Важнейший для жизнедеятельности человека и многих других существ процесс — зрение — также имеет фотохимическое происхождение. Таким образом, природа использует свет для осуществления весьма важных химических процессов. Человек использует свет в различных областях от создания новых сложных органических соединений и различных систем передачи изображения (фотографии) до накопления солнечной энергии. [c.7]

Рис. 3.2. Схема фотохимического процесса зрения

Вспомогательные пигменты в процессе зрения [c.321]

Витамин А входит в состав зрительного пурпура и принимает участие в процессе зрения. При недостатке в организме витамина А наблюдается ороговение эпителия кожи и слизистых оболочек, повреждение желез внутренней секреции и пО- [c.132]

Возможность синтетического получения аналогов природных соединений открывает пути к выяснению механизма действия химического соединения в клетке. Поэтому биоорганическая химия играет большую роль в выяснении таких важнейших вопросов, как молекулярный механизм иммунитета, процессов зрения, дыхания, памяти, нервной проводимости, а также механизм действия ферментов и лекарственных веществ. [c.14]

Производные каротиноидов, содержащие 20 атомов углерода в молекуле, играют важную роль в животном организме как витамины А. В настоящее время известно, что все светочувствительные пигменты, участвующие в процессе зрения животного организма, образуются путем соединения альдегидов витамина А, так называемых ретиненов, с протеинами. Способность каротиноида взаимодействовать с протеинами зависит от его формы изменение в форме может изменить или устранить взаимодействие, причем как само взаимодействие, так и его прекращение направляется светом. Молекулы каротиноидов в отличие от других пигментов могут изменять свою форму путем перемены геометрической конфигурации своих двойных связей. Эти изменения прямо индуцируются действием поглощенного света, что приводит к образованию и выцветанию зрительных пигментов. Вполне возможно, что каротиноиды участвуют во всех типах светочувствительности живого мира. Примером является процесс зрения. [c.105]

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]

Известно, что в нормальных биологических системах ионизация играет существенную роль во всех процессах. Поэтому следует ожидать, что облучение системы, приводящее к образованию большого числа ионов (не встречающихся в ней при обычных условиях), вызовет в ней серьезные изменения. Имеется меньше прямых данных о роли, которую возбужденные состояния играют в биологических реакциях, протекающих в нормальных условиях. Исключение составляют случаи, когда само начало реакции вызвано облучением (процессы зрения, фотосинтеза, фототропизмы и различные фото-динамические эффекты , о которых будет идти речь в следующих главах) или когда реакции приводят к излучению (биолюминесценция). Однако целый ряд косвенных данных указывает, что многие биологические реакции осуществляются только благодаря наличию возбужденных состояний. Поэтому при введении других источников [c.15]

Зрительные процессы являются, быть может, самыми замечательными из всех биологических процессов, в которых явно участвуют возбужденные состояния молекул. Несмотря на огромное количество работ, посвященных изучению структуры сетчатки [1], спектров поглощения и биохимии зрительных пигментов [2, 25], а также исследованию психофизическими и электрофизиологическими методами различных стадий проведения и восприятия сигналов, многие детали процесса зрения либо все еще не известны, либо наши представления о них носят гипотетический характер. Импульсы, передающиеся по волокнам зрительного нерва в мозг, по-видимому, очень похожи на импульсы, приходящие из других рецепторных систем. В одних волокнах зрительного нерва частота спонтанных импульсов резко возрастает при освещении (механизм включения ), в других волокнах при освещении она уменьшается, но возрастает при выключении света (механизм выключения ). Наконец, в волокнах третьего типа частота импульсов увеличивается как при включении, так и при выключении освещения (механизм включения—выключения ) (фиг. 59) . Из анализа электроретинограммы (запись изменений потенциала сетчатки при включении и выключении света) можно увидеть, что в сетчатке возникают электрические потенциалы, достаточно большие для деполяризации нервных волокон и изменения характера разряда импульсов. [c.181]

Приведенные выше примеры дают лишь неполную картину, но тем не менее позволяют подчеркнуть важность процессов люминесценции и в особенности переноса энергии в биологических системах. Подробнее хемилюминесценция и биолюминесценция, фотосинтез и процессы зрения рассмотрены в книге Свет и жизнь [16] ив дискуссии Фарадеевского общества по вопросам переноса энергии применительно к биологическим системам [194] из указанных источников заимствовано большинство приведен-.ных здесь примеров. [c.132]

Не останавливаясь на изложении процесса зрения и на рассмотрении глаза человека как оптического прибора 1242, 244, 290, 26], кратко затронем некоторые характеристики зрения, знание которых важно для наблюдения спектральных линий и фотометрирования их. [c.87]

ВНУТРЕННИЙ СЕГМЕНТ. Это область активного метаболизма она заполнена митохондриями, поставляющими энергию для процессов зрения, и полирибосомами для синтеза белков, участвую- [c.324]

Биохимические функции. Ретинол называют витамином роста, так как все формы витамина А и их эфирные производные регулируют процессы нормального роста, деления и дифференциации клеток, ограничивают свободнорадикальное окисление в тканях за счет восстановительных свойств тс-электронов двойных связей и участвуют в фотохимическом процессе зрения. Ретинол участвует в биосинтезе гликопротеинов, входящих [c.131]

В состав слизистых оболочек и других барьерных тканей, поэтому он необходим для нормальной функции слизистых оболочек глаз, дыхательной, пищеварительной систем и мочевыводящих путей. К настоящему времени достаточно полно изучен механизм участия витамина А в форме 1 <мс-ретиналя в фотохимическом процессе зрения, в связи с чем рассмотрим основные особенности протекающих при этом молекулярных процессов. [c.132]

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]

Схематически цикл фотохимического процесса зрения представлен на рис. 3.2. [c.134]

Жирорастворимые витамины выполняют разнообразные функции витамин А участвует в процессе зрения, а также роста и дифференцировки клеток доказана его способность угнетать рост некоторых видов опухолей (особенно легких) витамин К участвует в свертывании крови витамин Д регулирует обмен кальция витамин Е — антиоксидант, ингибирует образование свободных радикалов и таким образом противодействует повреждению клеток в результате перекисного окисления липидов. [c.179]

Опыты показали, что медленнее всего спадает потенциал, полученный при первой вспышке света. Уже вторая вспышка дает более быстрый спад, а к двенадцатой спад фотопотенциала ускоряется примерно в сто раз. И здесь выяснилось, что этот эффект (ускорение спада) развивается за отрезок времени, меньший чем 100 миллисекунд. Стало быть, увеличение проводимости действительно может участвовать в основной цепи событий процесса зрения. [c.145]

Изменение строения молекул под действием света часто сопровождается изменением окраски вещества. Это явление называется фотохромизмом. Фотохромные материалы широко применяются в технике. В основе важнейшего биологического процесса — зрения — лежит реакция фотоизомеризации ре-тииаля [c.290]

Производные пиридина встречаются в природе, и о некоторых из них пойдет речь в т. 2, разд. 17.5 и 17.7. Мы, однако, можем сразу же отметить тот факт, что очень важный биохимический окислительно-восстановительный процесс включает четвертичную соль амида никотиновой кислоты (никоти-намид, витамин РР). Биохимики называют это сложное соединение НАД (со-кращенпе от дкотиндмидаденинЗинуклеотид), и оно, вместе с подобным ему веществом Н А ДФ, играет значительную роль в процессах клеточного дыхания, фотосинтеза, синтеза карбоновых кислот с длинной углеродной цепью ( жирных кислот ), а также в процессе зрения. Ниже представлена схема процесса превращения НАД в его восстановленную форму. Заметьте, что окислительно- [c.635]

Синтезирующийся из Р-каротина витамин А очень важен для процессов зрения образует с белком комплекс в виде 11-г ыс-изомера ретиналя, а затем под действием света цис-шзомер переходит в транс-изомер, при этом расщепляются липопротеиновые комплексы в мембране и генерируются электрические потенциалы, активирующие нервную систему и приводящие к восприятию света. [c.116]

Для осуществления своего замысла автору прищлось пользоваться литературой по оптике и молекулярной спектроскопии, органической химии и молекулярной биологии, биохимии и физиологии человека и животных, насекомых и микроорганизмов, высших и низших растений, а также по таким более узко специализированным разделам, как фотобиология и фотосинтез, биолюминесценция и хемилюминесценция, химия и фотохимия процессов зрения, поведение животных и экологические аспекты животного и растительного мира. [c.5]

Процесс зрения зависит от группы фоточувствительных пигментов, которые локализованы в сетчатке глаза. Эти зрительные пигменты представляют собой комплексы опсинов (глико-липопротеинов) и 1 Ь ис-ретинальдегида или 11-1 ис-дегидро-ретинальдегида. Более детально эти комплексы и их функции в процессе зрения обсуждаются в гл. 9. [c.84]

Ретинальдегид ковалентно связывается с белком путем образования шиффова основания (или альдимина) между его альдегидной группой и аминогруппой опсина. По общепринятому представлению в этом процессе участвует е-аминогруппа лизи-нового остатка (рис. 9.9). Однако имеются некоторые экспериментальные данные, свидетельствующие в пользу альтернативной гипотезы, согласно которой шиффово основание, по крайней мере на некоторых стадиях процесса зрения, может образовываться при участии аминогруппы этаноламинового остатка фос-фатидилэтаноламина. [c.306]

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]

У многих млекопитающих, в том числе и у человека,. меланины содержатся также в задней части радужной оболочки и формируют экран, который не позволяет видеть красный цвет крови в капиллярах. Этот красный цвет можно видеть в глазах животных-альбиносов, которые лишены меланинового слоя. Карие и желтые глаза окрашены меланиновыми гранулами стромы радужной оболочки, в то время как голубой цвет глаз у человека и у некоторых других животных обусловлен рассеянием света мельчайшими частицами белка или меланина в радужной оболочке. Меланин, содер 4(ащийся в радужной оболочке, в процессе зрения, вероятно, роли не играет. [c.321]

Зрение чрезвычайно важно для эффективного функционирования практически всех животных, в том числе и человека. Поэтому процесс зрения довольно подробно описан в учебниках по биохимии и физиологии. Число обзорных статей, посвя- [c.325]

Предыдущие главы второй части настоящей книги были посвящены основным аспектам функционирования природных пигментов — окрашиванию тканей, процессу зрения и фотосинтезу. Однако существует много других функций, связанных со светопоглощающими свойствами пигментных молекул, правда, эти функции не так широко распространены, не имеют столь фундаментального значения и не так хорошо изучены, как рассмотренные в гл. 8—10. Особенности некоторых из этих фотофункций пигментов будут описаны в данной главе. [c.369]

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]

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]

Витамины являются участниками и биологическими катализаторами химических реакций, протекающих в живых клетках. Присутствуя в тканях в весьма малых количествах, они катализируют реакции превращения аминокислот и бел-"ков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и стеринов. С участием витаминов осуществляются реакции окисления и восстановления, переноса электронов, пере-аминирования, траисметилирования, карбоксилирования и декарбоксилирования, переноса одноуглеродных и ацильных групп. Витамины необходимы для нормального функционирования всех органов и систем, роста и развития организма в целом, осуществления процесса зрения, кроветворения, кальцйфикации костей, осуществления других жизненно важных функций. [c.20]

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]

Витамин А в организме человека и животных выполняет ряд очень важных функций. Прежде всего он участвует в процессе зрения. При недостатке в организме витамина А не происходит образования светочувствительного пигмента родопсина в палочках сетчатки глаза. В восприятии света участвуют также такие пигменты, как иодопсин и порфиропсин, в состав которых входят ретинен и ретинена соответственно. Родопсин состоит из липопротеина опсина и изомера витамина А альдегида 11-цис-ретиналя. [c.320]

В отличие от фотосинтеза в процессе фоторецепции энергия света запасается не в виде макроэргических соединений или ТЭП, а в виде информации, выражающейся в химических превращениях фоторецептора. Далее эти изменения преобразуются либо в нервный импульс (в процессах зрения), либо в тот или иной вид сигнала (например, вызывающий появление индуктора или репрес-сора, которые регулируют активность генома). Чаще всего фоторецепторами являются каротиноиды (в зрительном родопсине и в бактериородопсине) или тетрапирролы (фитохром растений и др.). Иногда на эту роль претендуют флавины (реакция на синий свет растений и грибов). Бактериородопсин и некоторые ферменты-фоторецепторы используются в так называемой бессеребряной фотографии, где изображение проявляется за счет химических изменений фоторецептора при воздействии света. [c.63]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология