89639

РЕАКЦИЯ РОДОПСИНА НА ДЕЙСТВИЕ СВЕТА

Доклад

Биология и генетика

Спектр поглощения родопсина имеет вид: Спектр поглощения родопсина Спектр поглощения родопсина хорошо приспособлен к восприятию света в достаточно широкой области солнечного излучения но лучше всего этот зрительный пигмент поглощает свет в зеленой части этого спектра 500 нм. Возможность поглощения фотонов родопсина близка к теоретически возможному значению. При поглощении фотона молекула родопсина претерпевает электрический переход при этом молекула родопсина оказывается в синглетном возбужденном состоянии.

Русский

2015-05-13

48.72 KB

1 чел.

РЕАКЦИЯ РОДОПСИНА НА ДЕЙСТВИЕ СВЕТА

Первичный механизм возбуждения П светом связан со сложными превращениями родопсина в фоторецепторной мембране. Родопсин – это высокомолекулярное соединение, состоящее из двух основных компонентов:

  1.  Альдегид витамина А (ретиналь).
  2.  Липопротеин под названием опсин (белок глаза).

Спектр поглощения родопсина имеет вид:

Спектр поглощения родопсина

Спектр поглощения родопсина хорошо приспособлен к восприятию света в достаточно широкой области солнечного излучения, но лучше всего этот зрительный пигмент поглощает свет в зеленой части этого спектра (500 нм). Красные и синие лучи он отражает, причем, в отраженном свете преобладает красный компонент, хотя присутствует и синий. Поэтому пигмент имеет пурпурный цвет, определивший и его название. Родопсин относится к наиболее интенсивно окрашиваемым соединениям из всех известных в настоящее время в органической химии. Возможность поглощения фотонов родопсина близка к теоретически возможному значению.

В темноте ретиналь пребывает в 11 цис-форме, для которой характерна некоторая скрученность молекулы. Скрученность объясняется тем, что в планарной форме между близко расположенными метильной группой у углерода (С13) и водородом у С10, возникает сильное отталкивание. Сила отталкивания не допускает плоского расположения -связи. Скрученность в молекуле 11 цис-ретиналя обеспечивает наибольшую энергию взаимодействия с опсином, вследствие чего их комплекс (ретиналя и опсина) весьма устойчив. Для его разрушения необходимо преобразовать 11 цис-ретиналь в другой изомер, в так называемый полностью транс-ретиналь. Такое преобразование из цис- в транс-ретиналь происходит под действием света. Этот процесс называется фотоизомеризацией.

При поглощении фотона (), молекула родопсина претерпевает электрический переход «», при этом, молекула родопсина оказывается в синглетном возбужденном состоянии. Необходимо отметить, что в органических молекулах -орбитали, которые свойственны основному энергетическому состоянию, являются связывающими, то есть, они стремятся к перекрытию и образованию второй связи. Напротив, -орбитали, характерные для возбужденного состояния молекулы, относятся к разрыхляющим орбиталям. Их перекрытие энергетически невыгодно. В силу чего, части молекулы, соединенные двойной связью с участием -орбитали, разворачиваются на 90 градусов, и двойная связь превращается в одинарную. В этой связи, в молекуле ретиналя, возбужденной светом, происходит поворот атомов вокруг двойной связи. Такое измененние пространственного расположения атомов, входящих в состав ретиналя, требует затрат энергии. Эти энергозатраты характеризуются преодолением потенциального барьера. Для разворота атома вокруг двойной связи в 11 цис-ретинале достаточно энергии одного фотона. Для фотоизомеризации достаточно и времени, в течение которого молекула родопсина пребывает в сигнетном возбужденном состоянии (с), поскольку цис-тран-изомеризация ретиналя происходит всего за 0,1-0,3 пс, квантовый выход фотоизомеризации 11 цис-ретиналя в родопсине достигает 0,7.

Фотоизомеризация – есть первая и единственная фотохимическая реакция в зрительном акте. Она протекает внутри отдельной молекулы родопсина и, в отличие от фотосинтеза, не сопровождается никакими химическими реакциями. Зрение отличается от фотосинтеза, который происходит в растениях, еще и тем, что между молекулами родопсина невозможен перенос энергии, так как, в фоторецепторной мембране молекулы родопсина удалены друг от друга на расстояние более 7 нм. Непосредственным следствием фотоизомеризации, приводящей к появлению у человека ощущения света, служат конформационные перестройки молекулы родопсина. Дело в том, что пространственно 11 цис-ретиналь точно соответствует конфигурации активного центра. При образовании транс-ретиналя, это соответствие (комплементарность) нарушается. В результате чего ретиналь отщепляется от опсина, и родопсин обесцвечивается, то есть, претерпевает фотолиз.

Вне действия света, распавшийся родопсин восстанавливается. В ходе восстановления, транс-ретиналь преобразуется в цис-форму. Такой переход обратной фотоизомеризации называется реизомеризацией. У позвоночных животных транс-ретиналь, отщепившись от опсина, поступает в пигментный эпителий сетчатки, где подвергается ферментативным превращениям. Из пигментного эпителия фоторецептором (П, К) доставляется 11 цис-ретиналь. Каждая палочка ежесекундно синтезирует молекул родопсина из поступающего в нее 11 цис-ретиналя, который соединяется с опсином. Суточный синтез этого зрительного пигмента в целом оценивается величиной примерно молекул.

Конформационная перестройка родопсина, называющаяся фотоизомеризацией ретиналя, довольно существенна. Естественно, что перестройку сопровождают значительные изменения физико-химических свойств фоторецепторной мембраны, в которую встроен родопсин. Одним из важных последствий этих изменений служит сдвиг мембранного потенциала фоторецепторной клетки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56397. Эстетические взгляды О. Уайльда, их воплощение в романе «Портрет Дориана Грея» 18.92 KB
  Эстетизм для автора «Портрета» всегда был не кредо, а скорее проблемой, и потому в романе он сделал попытку переосмыслить его постулаты. В этом отношении удачным литературным примером стал для него знаменитый роман Ж. К. Гюисманса «Наоборот»
56398. Where do they come from? Present Simple Tense 37 KB
  I аm glad to see you, friends. I like to play games very much. Listen to me and try to guess words which begin with a letter e. g. B. We will play Miss Bells bag. I write the letter B on the board. The first team names an item for that letter scores a point and another for putting it in a correct sentence, e. g. In her bag Miss Bell has a banana.
56399. Теорема про три перпендикуляри, її застосування при розвʼязанні задач 412 KB
  Ідея цього уроку може бути використана на будь-якому з типів уроку. Така форма проведення уроку потребує попередньої підготовки як збоку вчителя так і з боку учнів. Учні обєднуються в групи по 34 чоловіки кожна група готує презентацію...
56400. ТЕОРЕМА ПІФАГОРА 109.5 KB
  Наше товариство обіцяє вам, що сума кутів, що прилягають до гіпотенузи, завжди 90º. Ми попереджаємо, що тільки у прямокутному трикутнику застосовується теорема Піфагора, і тільки у ньому гіпотенуза більше катетів, тільки у нас катет...