vizuális pigment. Jelerősítés a cGMP kaszkádban
A vizuális fototranszdukció folyamatok komplexuma, amely a pigmentek változásáért (fototranszformációjáért) és az azt követő regenerációért felelős. Információt kell átvinni innen külvilág a neuronokhoz. A biokémiai folyamatok következtében a különböző hullámhosszú fény hatására szerkezeti változások következnek be a pigmentek szerkezetében, amelyek a fotoreceptor külső lebenyének membránjainak kétrétegű lipid régiójában helyezkednek el.
A fotoreceptorok lehetnek kúpok vagy rudak. A makula csontjaiban ez vizuális maximumot ad. Ez a makula lehetővé teszi számunkra, hogy rögzítsük a tekintetünket, és felfedezzük környezetünk részleteit. A perifériás retinában a csatornák dominálnak, amelyek a kontrasztok látásáért felelősek.
A vizuális pigment képes elnyelni a látható spektrum egy részét, és olyan fotokémiai reakciót vált ki, amely potenciált eredményez az azt tartalmazó fotoreceptor membránjában. 4 van különféle típusok vizuális pigmentek, amelyek közül az egyik csak pálcikákban, míg a másik három kúpokban fordul elő. Érdemes megjegyezni, hogy minden fotoreceptornak csak egyfajta pigmentje van.
Változások a fotoreceptorokban
Az összes gerinces állat fotoreceptora, beleértve az embert is, úgy reagálhat a fénysugarakra, hogy megváltoztatja a fotopigmenteket, amelyek a kétrétegű membránokban helyezkednek el a kúpok és rudak külső lebenyének területén.
Maga a vizuális pigment egy fehérje (opszin), amely az A-vitamin származéka. Maga a béta-karotin megtalálható az élelmiszerekben, és a retina sejtjeiben (fotoreceptor réteg) is szintetizálódik. Ezek a kötött állapotban lévő opszinok vagy kromoforok a fotoreceptorok külső lebenyeinek zónájában, a bipoláris korongok mélyén lokalizálódnak.
A rudak pigmentje a rodopszin, amely érzékeny a látható részt alkotó összes hullámhosszra. Ez az oka a rudak kontraszt funkciójának. A kúpokban előforduló pigmentek a cianid, a kloroplaszt és az eritropszin.
Sötétben elhelyezett állatoknál a gyors retinaminta azt mutatja, hogy egységes rózsaszín szín. A fényforrás irányába helyezett állatoknál a retina sárgássá válik. A kúpok és rudak pigmentjei általi fényelnyelés az agyba küldött idegi üzenet forrása.
Az opszinok körülbelül fele a kétrétegű lipidrétegben található, amelyet kívülről rövid fehérjehurkok kötnek össze. Minden rodopszin molekulának hét transzmembrán régiója van, amelyek a kettős réteg kromoforját veszik körül. A kromofor vízszintesen helyezkedik el a fotoreceptor membránjában. A membránrégió külső korongja rendelkezik nagyszámú vizuális pigment molekulák. Miután a fény fotonja elnyelődött, a pigmentanyag átjut az egyik izoformából a másikba. Ennek eredményeként a molekula konformációs változásokon megy keresztül, és a receptor szerkezete helyreáll. Ugyanakkor a metarodopszin aktiválja a G-fehérjét, amely biokémiai reakciók sorozatát indítja el.
A külső ingerek teljes és végleges elemzése történik
Minden fotoreceptornak van egy vizuális pigmentje, amely elnyeli bizonyos spektrális sugárzást, és ez a fotonok abszorpciója az általuk kibocsátott idegi üzenet forrása. Minden vizuális pigmentmolekula tartalmaz egy opszin nevű fehérjét és egy nem-fehérje molekulát, amelyet Retinának neveznek.A vizuális pigmentek közötti különbségek csak a fehérjére vonatkoznak. Emlékezzünk vissza, hogy a fotoreceptoroknak két fő típusa van: a rudak, amelyek gyenge fényben működnek, és a kúpok, amelyek csak erős fényben működnek.
A fény fotonjai hatnak a vizuális pigmentre, ami egy reakciókaszkád aktiválásához vezet: foton - rodopszin - metarodopszin - transzducin - a cGMP-t hidrolizáló enzim, ennek a kaszkádnak a hatására a külső receptoron záró membrán képződik. , amely a cGMP-hez kapcsolódik és a kationcsatorna működéséért felelős.
Sötétben a kationok (főleg nátriumionok) nyitott csatornákon át hatolnak be, ami a fotoreceptor sejt részleges depolarizációjához vezet. Ugyanakkor ez a fotoreceptor egy mediátort (aminosav glutamát) szabadít fel, amely hatással van a másodrendű neuronok inaptikus végződéseire. Enyhe fényingerléssel a rodopszin molekula izomerizálódik az aktív formába. Ez az ion transzmembrán csatorna bezárásához vezet, és ennek megfelelően leállítja a kationáramlást. Ennek eredményeként a fotoreceptor sejt hiperpolarizálódik, és a mediátorok megszűnnek a másodrendű neuronokkal való érintkezési zónában.
Minden fotoreceptor csak egyfajta pigmentet szintetizál. Minden pálca ugyanazt a rodopszin nevű fehérjét tartalmazza, maximális abszorpciója 498 nm-en. A színlátás hátterében háromféle kúp létezik. A rodopszin és az opszinok abszorpciós spektruma.
Utána a "színvakságot" a színek megkülönböztetésének hiányának nevezik. A retinitis pigmentosa egy genetikai betegség, amely a retinában lévő fotoreceptor sejteket támadja meg, ahol a rudak először esnek le, és a veszteség végleges, mert amikor a fotoreceptor elpusztul, soha nem cserélődik ki, és a kúpok fokozatosan degenerálódnak. A retinitis pigmentosa gyakran gyermekkorban kezdődik, és fokozatosan gyengíti a perifériás, majd a központi látást, és tartós vakságot okoz.
Sötétben nátrium (80%), kalcium (15%), magnézium és egyéb kationok áramlanak át a transzmembrán csatornákon. A felesleges kalcium és nátrium eltávolítására sötétben a fotoreceptor sejtekben kationcserélő működik. Korábban azt hitték, hogy a kalcium részt vesz a rodopszin fotoizomerációjában. Jelenleg azonban bizonyíték van arra, hogy ez az ion más szerepet is játszik a fototranszdukcióban. A megfelelő mennyiségű kalcium jelenléte miatt a pálcika fotoreceptorok fogékonyabbá válnak a fényre, és ezeknek a sejteknek a megvilágítás utáni helyreállítása is jelentősen megnő.
Az életkorral összefüggő makuladegeneráció
Az életkorral összefüggő makuladegenerációt Franciaországban találják, amely az 50 éves kor utáni vakság vezető oka. Csaknem minden negyedik nagyszülő fokozatosan elveszíti a színekre és a részletekre vonatkozó látásmódját, amíg már nem tud olvasni, írni, tévézni, vagy akár arcot sem ismerni. A retina elveszett felülete - a makula - azonban nevetségesen kicsi: átmérője valamivel több, mint egy milliméter.
Leber veleszületett amarose
Ez a genetikai betegség először a rudak degenerációjához vezet. Talán csak nappali látás. Ez a genetikai rendellenesség kúp atrófiát eredményez.
Színlátás és színvakság
A háromféle kúpban található opszinok három, két különböző kromoszómán elhelyezkedő gén expressziós termékei.A kúpos fotoreceptorok képesek a megvilágítás szintjéhez igazodni, így az emberi szem különböző fényviszonyok mellett is képes érzékelni a tárgyakat (a fa alatti árnyékoktól a fényes havon elhelyezkedő tárgyakig). A rúd fotoreceptorok kevésbé alkalmazkodnak a fényszintekhez (7-9 egység, illetve 2 egység a kúpokhoz és rudakhoz).
Génszekvenciák összehasonlítása különböző típusok lehetővé teszi a rokoni kapcsolatok kialakítását a kékre érzékeny opszinok összehasonlításával. Az emberek és néhány más főemlős trikromaták, vagyis a színlátásuk a kúptartalmú pigmentek három kategóriája jelenlétének köszönhető. De a legtöbb emlős általában dikroikus: matt: látásuk kétféle pigmenttől függ.
Ez lehetővé teszi számunkra, hogy az embert a főemlősök közé helyezzük, közelebb hozva őt több főemlős evolúciós szintjéhez, amelyeknek hozzá hasonlóan háromféle opszinjuk van: csimpánz, gorilla és makákó. Az érzékszervek funkciója, amely lehetővé teszi, hogy egy bizonyos hullámhossz-tartományú elektromágneses sugárzásból álló ingerek specifikus receptorokra hatnak, amelyekben impulzusok keletkeznek, amelyek az utolsó üzenetben az agy bizonyos központjaiba továbbítódnak, többé-kevésbé attól függően, a lámpa jellemzőit, tapasztalataink alapján értelmezzük, tudatos vizuális észlelést eredményezve.
A retina kúpjainak és pálcáinak exteroreceptorainak fotopigmentjei
A szem kúpjának és rúdjának fotopigmentjei a következők:
- jodopszin;
- rodopszin;
- Cyanolab.
Mindezek a pigmentek különböznek egymástól a molekulát alkotó aminosavak tekintetében. Ebben a tekintetben a pigmentek egy bizonyos hullámhosszt, pontosabban egy hullámhossz-tartományt nyelnek el.
Fényképezőgépként működik, melyben összességében tágulva és zsugorodva szabályozza a szembe jutó fény mennyiségét, miközben a fénysugarakat a szem fényérzékeny részévé alakítja, amely kialakul. Különösen a kristályos, amely a csillók zsugorodása miatt megváltoztathatja a görbületét, lehetővé teszi a képek fókuszálását a retinára. Egy fontos rész fókusza az írisz is: valójában minél kisebb a pupilla átmérője, az több mélységet ahol a tárgyak képei a retinára fókuszálnak.
Kúpos exteroreceptor fotopigmentek
A retina kúpjai jodopszint és különféle jodopszint (cianolab) tartalmaznak. Mindenki háromféle jodopszint különböztet meg, amelyek 560 nm (piros), 530 nm (zöld) és 420 nm (kék) hullámhosszra vannak hangolva.
A cianolalab létezéséről és azonosításáról
A Cyanolab a jodopszin egy fajtája. A retinában a kék kúpok rendszeresen a perifériás zónában helyezkednek el, a zöld és vörös kúpok véletlenszerűen lokalizálódnak a retina teljes felületén. Ugyanakkor a zöld pigmentekkel rendelkező kúpok eloszlási sűrűsége nagyobb, mint a vöröské. A kék kúpok sűrűsége a legkisebb.
Nappali és éjszakai látás
A retinában lévő kúpok és rudak ezek a receptorok érzékenyek a fényérzékeny receptorokra. Ezek a receptorok erősen differenciált sejtek, kúpok és rudak. Ezek az elemek hosszúkás alakúak, és külső részükön nagyszámú lapított korongot tartalmaznak, amelyek egymásra vannak rakva, és ezeken a korongokon a tengelyhez képest keresztirányban helyezkednek el - ez a különösen fényérzékeny pigmentek tartalma. A vizuális pigmentek közös kémiai szerkezettel rendelkeznek: egy specifikus fehérjemolekulából állnak, egy opionból és egy karotinoid származék molekulával.
A következő tények a trichromasia elmélete mellett tanúskodnak:
- Két kúpos pigment spektrális érzékenységét denzitometriával határoztuk meg.
- Mikrospektrometriával meghatároztuk a kúpos berendezés három pigmentjét.
- A vörös, kék és zöld kúpok szintéziséért felelős genetikai kódot azonosították.
- A tudósok el tudták izolálni a kúpokat, és megmérni fiziológiai válaszukat egy meghatározott hullámhosszú fénnyel történő besugárzásra.
A trochromasia elmélete korábban nem tudta megmagyarázni négy alapszín (kék, sárga, piros, zöld) jelenlétét. Azt is nehéz volt megmagyarázni, hogy a kétszínű emberek miért képesek különbséget tenni a fehér és a sárga színek. Jelenleg egy új retina fotoreceptort fedeztek fel, amelyben a melanopszin egy pigment szerepét tölti be. Ez a felfedezés mindent a helyére helyezett, és sok kérdés megválaszolásában segített.
Ez a jelenség a fénystimuláció intenzitásával arányos változást okoz a fotoreceptorban, amely az utóbbi bizonyos értékénél a fotoreceptor és a retina idegsejtjei közötti távolságban egy felszabadulásához vezet, akciós potenciál megjelenésével, amely az optikán keresztül az idegközpontokba továbbítódik. A pálcikákban lévő pigment a jodopszin kúpokban található. Itt három van különböző típusok jódozint, amelyek érzékenyek a látható spektrum különböző hullámhosszú sugárzására, különösen a vörösre, zöldre vagy kékre, mindegyik kúp csak egyfajta jodosopzint tartalmaz.
Szintén a közelmúltban végzett vizsgálatok során fluoreszcens mikroszkóp segítségével tanulmányozták a madarak retinájának metszeteit. Ez négyféle kúpot mutatott ki (lila, zöld, piros és kék). Az ellenfél színlátása miatt a fotoreceptorok és a neuronok kiegészítik egymást.
Rúd fotopigment rodopszin
A rodopszin a G-kapcsolt fehérjék családjába tartozik, amelyet a transzmembrán jelátviteli mechanizmus miatt neveztek így. Ugyanakkor a membránközeli térben elhelyezkedő G-fehérjék is részt vesznek a folyamatban. A rodopszin tanulmányozása során megállapították ennek a pigmentnek a szerkezetét. Ez a felfedezés nagyon fontos a biológia és az orvostudomány számára, mivel a rodopszin a GPCR receptorcsalád őse. Ebben a tekintetben szerkezetét az összes többi receptor vizsgálatára használják, és meghatározza a funkcionalitást is. A rodopszint azért nevezték el így, mert élénkvörös színű (a görög szó szerint rózsaszín látás).
A színlátás természetesen nem kérdés. Az emberek és egyes főemlősök ritkák az emlősök között a háromszínű látásukkal, míg a legtöbb emlős csak két színben látja a világot. A szem retinájában található fotoreceptorok közvetlenül felelősek a színes fény és a "szín" érzékeléséért.
Az emlősökkel ellentétben más gerincesek jobban tudják. A madarak, hüllők és halak sok csoportjának genetikai hardverében több fotoreceptor található, beleértve az ember számára láthatatlan ultraibolya fényt. Tíz különböző opszin sem kivétel. A génduplikáció során az eredeti gént lemásolják, evolúciós anyagot biztosítva a kísérletezéshez. Az egyik példány megőrzi eredeti funkcióját, míg a másik megváltoztathatja a funkcióját. Ez a csoport több mint egyharmadát foglalja magában ismert fajok halak, a tonhaltól a belekig és a halakig, a tócsákig és a legtöbb korallhalig.
Nappali és éjszakai látás
A rodopszin abszorpciós spektrumát tanulmányozva látható, hogy a redukált rodopszin felelős a fény érzékeléséért gyenge fényviszonyok között. Nappal ez a pigment lebomlik, és a rodopszin maximális érzékenysége a kék spektrális tartományba tolódik el. Ezt a jelenséget Purkinje-effektusnak nevezik.
Ez nem vonatkozik minden típusra. Ezek a gének teljesen működőképesek voltak például a fattyúmakréla, a sapin vagy néhány garnéla genomjában, míg a legtöbb más hal megváltozott. Svájci tudósok felfedezték a duplikáció, a génvesztés és a pszeudogenizáció izgalmas evolúciós dinamikáját, amely a vártnál sokkal intenzívebb. E halak különböző evolúciós vonalai ismételten az egyes gének elvesztéséhez vezetnek, vagy fordítva, mutációk független megjelenéséhez, amelyek ugyanazokat az adaptív változásokat eredményezik.
Emellett nagyon gyakori, hogy a diploid genomban egy gén egy részét a gén második példányából származó megfelelő szekvenciával helyettesítik, vagyis az úgynevezett génkonverziót. Az opszin evolúció esetében az irányított szelekció szerepe olyan opszin variánsok előmozdításában játszik szerepet, amelyek a lehető legjobban működnek az eredeti másolatból. Ugyanakkor a géntranszformáció mechanizmusa működik. Melyek a jelenleg felhalmozódott előnyös mutációk, amikor az új gén egy részét az eredeti gén helyettesíti, és ezáltal mindent eltöröl, ami a megkettőzés után történt?
Erős fényben a rúd nem érzékeli a nappali fénysugarakat, és a kúp átveszi ezt a szerepet. Ebben az esetben a fotoreceptorok gerjesztése a spektrum három régiójában (kék, zöld, piros) történik. Továbbá ezeket a jeleket átalakítják és elküldik az agy központi struktúráihoz. Ennek eredményeként színes optikai kép keletkezik. Körülbelül fél órát vesz igénybe a rodopszin teljes helyreállítása gyenge fényviszonyok mellett. Ennyi idő alatt javul a szürkületi látás, ami a pigment helyreállítási időszak végén éri el a maximumot.
Még az is előfordulhat, hogy egy gén egy részét egy nem működő pszeudogénből ugyanazzal a szegmenssel helyettesítik. Ez gyakran funkcióvesztést jelent, de esetenként funkcionális gén jön létre, valamiféle pszeudogén újrakezdési génnövekedés. Mindennek az eredménye a két génmásolat kölcsönös evolúciójának furcsa mechanizmusa.
Mindezek az izgalmas jelenségek – géntranszformáció, génjavítás vagy a másolatok kölcsönös evolúciója – természetesen jól ismertek. De azt nem tudták, hogy olyan fontos szerepet játszhatnak a géncsaládok evolúciójában, így eltüntetik az eredeti törzsfejlődés nyomait. A kék opszinok esetében a filogenetikai fa rekonstrukciója csak a gén azon részeinek eltávolítása után volt lehetséges, ahol géntranszformáció történt. A teljes gének használatával a hosszú távú duplikációt jelző filogenetikai jel teljesen elveszett.
Biokémikus M.A. Osztrovszkij sorozatot tartott alapkutatásés kimutatta, hogy a rodopszin pigmentet tartalmazó rudak részt vesznek a tárgyak észlelésében gyenge fényviszonyok mellett, és felelősek az éjszakai látásért, amely fekete-fehér.
vizuális pigment A retina fotoreceptorainak fényérzékeny membránjának szerkezeti és funkcionális egysége (lásd: Fotoreceptorok) - rudak és kúpok. Z. o.-ban a vizuális észlelés első szakaszát hajtják végre - a látható fény kvantumainak elnyelését. A Z. molekula (móltömeg körülbelül 40 000) egy fényelnyelő kromoforból és opszinból, fehérje és foszfolipidek komplexéből áll. Az összes Z. p. kromoforja az A 1 vagy A 2 vitamin aldehidje - retina vagy 3-dehidroretinális. Kétféle opszin (rúd és kúp) és kétféle retina párban kombinálva 4 típusú z.p. nm), jodopszin (562 nm), porfiropzin (522 nm) és cianopszin (620 nm). A látás mechanizmusának elsődleges fotokémiai láncszeme (Lásd Vision) a retina fotoizomerizációjában áll, amely fény hatására görbült alakját laposra változtatja. Ezt a reakciót sötét folyamatok láncolata követi, amely vizuális receptor jel megjelenéséhez vezet, amely szinaptikusan továbbítódik a retina következő idegelemeihez - bipoláris és horizontális sejtekhez. Megvilágított.:Érzékszervi rendszerek élettana, 1. rész, L., 1971, p. 88-125 (élettani kézikönyv); Wald G., A vizuális gerjesztés molekuláris alapja, "Természet", 1968, v. 219. M. A. Osztrovszkij.
Nagy Szovjet Enciklopédia. - M.: Szovjet Enciklopédia. 1969-1978 .
Nézze meg, mi a "Visual pigment" más szótárakban:
Szerkezetileg működőképes. fényérzékeny egység. rúd és kúp fotoreceptor membránok a retinában. A 3. p. molekula egy fényelnyelő kromoforból és egy fehérje és foszfolipidek komplexének opszinjából áll. A kromofort az A1-vitamin aldehid képviseli ... Biológiai enciklopédikus szótár
A rodopszin (vizuális lila) a fő vizuális pigment az emberi és állati retina pálcáiban. Komplex fehérjék kromoproteinekre utal. A különböző biológiai fajokra jellemző fehérjemódosítások jelentősen eltérhetnek ... Wikipédia
VIZUÁLIS(E) PIGMENT(EK)- Lásd a fotopigmentet... Szótár a pszichológiában
A rudak belsejében található retina pigment, amely magában foglalja a retina (retina) A-vitamint és fehérjét. A rodopszin jelenléte a retinában szükséges a normál látáshoz gyenge fényben. A fény hatására ...... orvosi kifejezések
RHODOPSIN (RODOPSIN), LILA VIZUÁL- (vizuális lila) retina pigment a pálcikák belsejében, amely retina (retinális) A-vitamint és fehérjét tartalmaz. A rodopszin jelenléte a retinában szükséges a normál látáshoz gyenge fényben. alatt…… Magyarázó orvosi szótár
- (vizuális lila), fényérzékeny. komplex fehérje, pálcikasejtek vizuális pigmentje gerincesek és emberek retinájában. Egy fénykvantumot elnyelve (abszorpciós maximum kb. 500 nm), az R. szétesik és gerjesztést okoz ... ... Természettudomány. enciklopédikus szótár
- (vizuális pigment), gerincesek retinájának és gerinctelenek látósejtjeinek fényérzékeny rúdfehérje. R. glikoprotein (mol.m. kb. 40 ezer; polipeptid lánc 348 aminosavból áll), amely ... ... Kémiai Enciklopédia
- (a görög rhódon rose és ópsis látás szóból) vizuális lila, gerincesek (egyes halak és kétéltűek kivételével a fejlődés korai szakaszában) és gerinctelenek retinarudainak fő vizuális pigmentje. A vegyszer szerint ...... Nagy szovjet enciklopédia
- (vizuális bíbor), fényérzékeny komplex fehérje, gerinceseknél és embereknél a retina rúdsejtjeinek fő vizuális pigmentje. Egy fénykvantumot elnyelve (a maximális abszorpció körülbelül 500 nm) a rodopszin lebomlik és ... ... enciklopédikus szótár
Fő cikk: Rudak (retina) A rodopszin (egy elavult, de még mindig használt név: vizuális lila) a fő vizuális pigment. Tengeri gerinctelenek, halak, szinte minden szárazföldi élőlény szem retinájának rúdjaiban található ... ... Wikipédia
