Родопсин: выцветание и регенерация


Процесс преобразования энергии в фоторецепторе начинается с поглощения фотона молекулой пигмента (поглощают фотон электроны сопряженных двойных связей ретиналя ). В результате поглощения фотона молекула родопсина переходит на более высокий энергетический уровень и испытывают более сильные колебания, при этом с вероятностью 0,5-0,65 происходит стереоизомеризация ретиналя. В ходе этого процесса, протекающего в несколько этапов, 11-цис-ретиналь переходит в транс-ретиналь, причем изменяется и связь между ретиналем и опсином . Если понижать температуру раствора родопсина, то можно прерывать этот процесс на разных этапах и детально его изучать. На этапе преобразования метародопсина I в метародопсин II происходит изменение в строении молекулы пигмента, которое затрагивает также и опсин, результатом чего, вероятно, является активация ионов кальция , которые слабо связаны либо с метародопсином, либо с соседними молекулами белка в мембране. В обмен на ион кальция, высвобождающийся в этой реакции, молекула метародопсина II захватывает протоны. Ионы кальция или молекулы-переносчики, активируемые ими, диффундируют из дисков палочек в плазматическую мембрану наружного сегмента или, в случае колбочек , из одной части плазматической мембраны в другую. Пришедшие ионы уменьшают ее проводимость для небольших ионов, в частности, для ионов натрия.

Многоэтапный процесс разрушения родопсина приводит к образованию ретиноля и опсина . Затем в ходе реакций с поглощением энергии, в которых участвуют последовательности ферментов, родопсин восстанавливается либо из ретиналя , либо из ретиноля и опсина. При постоянном среднем числе поглощаемых сетчаткой фотонов устанавливается равновесие между скоростью выцветания пигмента (под действием света) и скоростью регенерации пигмента (управляемой главным образом ферментами). Когда количество света, падающего на сетчатку, уменьшается, это динамическое равновесие сдвигается в сторону более высоких концентраций пигмента. Этим объясняется темновая адаптация.

Смотрите также:

  • Родопсин