İnsan görsel pigmenti. Özet: Görsel pigmentler. Diğer sözlüklerde "Görsel pigment" in ne olduğunu görün
A VİTAMİNİ (retinol), retinaya çarpan ışığı elektriksel uyarılara dönüştüren ve beyne girerek görsel görüntüler oluşturan görsel pigmentin bir parçasıdır. Bu nedenle, karanlıkta görme keskinliğinde bir azalma, bu özel vitamin eksikliğinin erken belirtilerinden biridir. Eksikliği arttığında, gözler parlak ışığa ve yansımalarına acı verici tepkiler verir.
Çubuk ve koni fotoreseptörlerinde ışıkla görsel pigmentin aktivasyonu görsel algımızı başlatır. Görsel pigmentlerin sinyalleme özellikleri, benzersiz fizyolojik özelliklerini yaratarak, çubuk ve koni fonksiyonunun birçok yönünü modüle eder. Görsel deneyimimiz, bir foton görsel bir pigment molekülü tarafından emildiğinde retinamızın fotoreseptörlerinde başlatılır. Pigment, dış segmentler olarak adlandırılan omurgalı çubuk ve koni fotoreseptörlerinin özel siliyer yapılarında yüksek oranda ifade edilir.
Enfeksiyonlara karşı direnç de kaybolur ve ardından sık arpa ve konjonktivit sıkılmaya başlar. Gözyaşı bezleri artık gözün yüzeyini sürekli olarak nemlendirmediğinden ve kirleri uzaklaştırıp mikropları yok edemediğinden kornea aşınır ve ölür ve zamanla görme yeteneği tamamen kaybolur. Bunun olmasını önlemek için gözlerinizi düzenli olarak havuç, balkabağı, deniz topalak, kayısı, maydanoz ve marul yapraklarıyla “besleyin” - bunlar provitamin A açısından zengindir.
İnsan retinasında az görme için bir tip çubuk ve renk ayrımına izin veren üç tip koni hücresi bulunur. Çubuklar ve koniler, ışığı algılamak için hücresel mekanizma olan aynı fototransdüksiyon ilkelerini paylaşır. Ek olarak, çubuklar ve koniler, fototransdüksiyon basamaklarında homolog veya hatta bazen aynı proteinleri kullanır. Bu benzerliklere rağmen, çubuklar ve koniler, fizyolojik olarak gösterilebilecek önemli fonksiyonel farklılıklar gösterir. Öte yandan, koniler çubuklardan 100 kata kadar daha az hassastır.
Ekşi krema, krema gibi - hazır A vitamini içerirler.
VİTAMİN B2 (riboflavin). B2 vitamini eksikliği kendini farklı şekillerde gösterir. Artan gözyaşı, gözlerde "kum", gece körlüğü, nesnelerin bulanık konturları, hızlı göz yorgunluğu, bakışları odaklamada zorluk, küçük bir eksikliğin belirtileridir. Hipovitaminoz aniden ortaya çıkarsa (örneğin, diyette beklenmedik bir değişiklik nedeniyle), gözlerin iç köşelerindeki cilt çatlayabilir, kızarabilir ve iltihaplanabilir.
Sonuç olarak, düşük ışık koşullarında sinyal veremezler ve bizi geceleri renkli görüşten mahrum bırakırlar. Işık adaptasyonu olarak bilinen bu işlem, konilerin parlak ışıkla doymasını engeller ve gün boyu görmenizi sağlar. Doymuş çubuklarla, gün boyunca beynimize ulaşan görsel bilgilerin çoğundan koniler sorumludur. Aksine, koniler birkaç dakika içinde hassasiyetlerini hızla geri kazanırlar.
Bir çubuğun ve bir koninin ışık özellikleri arasındaki kinetik ve duyarlılık farkı. Ayrışmış koninin iç bölümü, hücreden akan zar akımını toplamak ve ölçmek için elektrotun içine çekilir. Işık uyarımı tarafından üretilen akımdaki azalma, hücrenin ışık yansımasını temsil eder. Çubuk ve koninin reaksiyon kinetiğindeki farka dikkat edin. Çubuklara kıyasla konilerin daha düşük hassasiyetini gösteren, koni yoğunluk-katsayı eğrisinin sağına kaymaya dikkat edin.
Bir kişi uzun süre B2 vitamini eksikliği hissederse, renkleri karıştırmaya başlar, nesneleri bulanık görür, gözlerinin önünde yüzer gibi görünür, dünya çapında yanardöner bir hale belirir. Kronik bir riboflavin eksikliği, gözün korneasının iltihaplanmasına, bulanıklaşmasına neden olur.
B2 vitamini tam tahıllı ekmek, peynir, kefir, bademde bulunur. Riboflavin eksikliği çoğunlukla gastrointestinal sistem hastalıkları veya emilimini engelleyen antibiyotikler tarafından tetiklenir.
VİTAMİN C (askorbik asit). C vitamini, göz damarlarını kırılganlık ve şeffaflıktan korur, retina kanamasını önler ve göze kan akışını iyileştirir. C vitamini yardımıyla katarakt gelişim sürecini yavaşlatabileceğiniz hatta durdurabileceğiniz de kaydedilmiştir.
Biyokimyasal görme kaskadı
Çubuklar ve koniler arasındaki işlevsel farklılıklar iyi belgelenmiştir. Ek olarak, memeli çubuğunda ~107 -10 8 pigment molekülü olduğu göz önüne alındığında, pigmentin bazal aktivitesinin ve kendiliğinden aktivasyonunun, çubukların ve konilerin fizyolojik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olması beklenir. Opsin ve retina arasındaki etkileşim ve bunun omurgalı pigmentlerinin sinyalleme özellikleri üzerindeki etkisi, doğal kromoforun çeşitli kromofor analogları ile değiştirilmesiyle biyokimyasal veya fizyolojik araçlarla incelenebilir.
Bir bardak taze sıkılmış portakal suyu veya güçlendirilmiş bir narenciye içeceği, günlük askorbik asit ihtiyacınızı karşılamanın harika bir yoludur. Bununla birlikte, B vitaminlerinin tam emilimini engelleyebileceğinden, mega dozlarda C vitamini almamalısınız.
D VİTAMİNİ (kalsiferol). Bilim adamları, miyopinin bir dereceye kadar D vitamini eksikliğinin sonucu olduğuna inanıyorlar. Bu vitamin, sadece kemik ve diş oluşumu için değil, aynı zamanda kas kasılmasını düzenlemek için gerekli olan kalsiyumun taşınması ve emiliminden sorumludur. .
Fotoreseptörler pigment epitelinden uzaklaştırılsalar da, fonksiyonel özelliklerini dikkatli bir fizyolojik araştırmayı garanti edecek kadar uzun süre korurlar. Transgenik araçların son zamanlardaki gelişimi, endojen opsini çeşitli mutant formlarla değiştirerek opsin-kromofor etkileşimlerini incelemek için ikinci bir güçlü yaklaşım ekledi.
Ping ve koni ile sinyal verme
Bu mini incelemede, opsin-kromofor etkileşimlerinin fotoreseptör işlevini nasıl etkilediğine ve çubukların ve konilerin çeşitli fizyolojik özelliklerine nasıl katkıda bulunduğuna dair bazı bulguları özetliyoruz. Görsel pigmentlerin çubuk ve koni fotoreseptörlerinin işlevini nasıl belirlediğini incelemenin bir yolu, sinyal özelliklerini doğrudan karşılaştırmaktır. Çubuk ve koniden gelen görsel pigmentlerin aktive olduğu ve ardından fototransdüksiyon kaskadı tarafından inaktive edildiği verimlilik, iki tip pigmenti birlikte eksprese eden transgenik fotoreseptörlerde incelenebilir.
Yetersiz kalsiyum emilimi, lensi destekleyen ve gözün hareketinden sorumlu olan kasın sık spazmlarına neden olur. Bu nedenle, kendinizi daha sık ortaya çıkarın Güneş ışınları, özellikle içeride çok zaman harcıyorsanız ve bu vitaminle kızartılmış petrol veya porcini mantarı içeren yiyeceklere yaslanıyorsanız.
D vitamini yönünden zengin süt, kefir ve yoğurt (ki bu vitamin kalsiyum ile başarılı bir şekilde birleştirilir).
çubuk fotopigment rodopsin
İki pigment arasındaki spektral ayrım, aynı çubukta ağırlıklı olarak bir çubuk veya bir koni pigmenti tarafından üretilen fotoemmeleri karşılaştırmayı mümkün kılar. Özellikle, iki tepki aynı genliğe ve kinetiğe sahiptir, bu da kırmızı koni pigmentinin çubuklarda ifade edilen çubuk benzeri tepkiler ürettiğini gösterir.
Daha yakın zamanlarda, bu tür çalışmalar, transgenik fare fotoreseptörlerine genişletildi. Bu yaklaşımın büyük avantajı, yalnızca koni opsinlerini eksprese eden çubuk fotoreseptörlere sahip fareleri oluşturmak ve işlevsel olarak karakterize etmek için nakavt hayvan rodopsinlerinin kullanımına izin vermesidir. Bununla birlikte, bu transgenik çubuklarda koni pigmenti tarafından üretilen ışık tepkileri, hala çubuk benzeri bir genliğe ve kinetiğine sahiptir. Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar, çubuk ve koni pigmentlerinin, fototransdüksiyondaki akış aşağı sinyale göre eşdeğer olduğunu göstermektedir: ilk olarak, aktif maddelerin ömrü, bozunmadan ziyade kapalı, bağlanma kontrollü fosforilasyon ve fiksasyon tarafından belirlenir. fizyolojik olarak aktif ara maddeleri; ikinci olarak, rodopsin kinaz ve çubuk veya koni durdurma, çubuk ve koni pigmentleri üzerinde aynı şekilde etki eder; ve üçüncü olarak, çubuk ve koni pigmentleri, belirli bir fototransdüksiyon kaskadı ile birleştirildiklerinde eşit derecede verimlidir.
E VİTAMİNİ (tokoferol). Bilimsel çalışmalar, E vitamininin diğer antioksidan vitaminler - C ve beta-karoten - ile birlikte retina dekolmanı riskini önemli ölçüde azalttığını doğrulamaktadır. E vitamini eksikliğinin bu hastalığın gelişiminde belirleyici bir rol oynadığına dair öneriler bile var.
Bebeklerde bu vitaminin bol olmasını sağlamak için onları mümkün olduğunca uzun süre besleyin. anne sütü ideal bir tokoferol kaynağıdır. Ne inek ne de keçi sütü içerir. Yetişkinler ise E vitamini içeren bitkisel yağları, kuruyemişleri, ay çekirdeğini ve tahılları daha sık tüketmelidir.
Görsel pigmentin kendiliğinden termal aktivasyonu
Bu hipotez, kırmızı semender konilerinin karanlıkta yüksek düzeyde aktivite veya gürültüye sahip olduğunu gösteren çalışmalarla desteklendi. Yukarıda tartışıldığı gibi, konik pigmentler, çubuklarda aktivasyonlarının çubuğun fototransdüksiyon kaskadı tarafından arttırıldığı yerde eksprese edildiğinde, saptanabilir tek foton tepkileri üretirler. Sonuç olarak, transgenik çubuklardaki konik pigmentin termal aktivasyonu, konik pigmentin termal aktivasyonunun moleküler hızının ölçülmesine izin veren gözlemlenebilir hücresel tepkileri indükler.
görsel pigmentler dış bölümlerin zarlarında yoğunlaşmıştır. Her çubuk yaklaşık 108 pigment molekülü içerir. Dış zara bağlı olmayan birkaç yüz ayrı diskte (maymun değneklerinde yaklaşık 750) organize edilirler. Konilerde pigment, fotoreseptörün dış hücre zarının devamı olan özel pigment kıvrımlarında bulunur. Pigment molekülleri, tüm disk proteinlerinin yaklaşık %80'ini oluşturur. Görsel pigmentler, dış segmentin zarlarında o kadar yoğun bir şekilde paketlenir ki, çubuktaki iki görsel pigment molekülü arasındaki mesafe 10 nm'yi geçmez. Bu tür yoğun paketleme, bir fotoreseptör hücre katmanından geçen bir ışık fotonunun yakalanma olasılığını artırır. Şu soru ortaya çıkıyor: Işık görsel pigmentler tarafından emildiğinde sinyaller nasıl ortaya çıkıyor?
Bu yüksek oranda kendiliğinden koni pigment aktivasyonu, karanlıkta bile koni fototransdüksiyon kademesinin yapıcı aktivitesine yol açar. Bu nedenle, kırmızı amfibi konileri sürekli olarak "karanlık ışığa" maruz kalır, bu da adaptasyonu indükler ve bu nedenle çubuklara kıyasla daha düşük hassasiyetlerine ve daha hızlı reaksiyon kinetiğine katkıda bulunur. Ek olarak, bir pigmentin termal aktivasyon hızı, daha yüksek bir spontan aktivasyon oranına sahip daha uzun bir dalga boyu pigmenti ile, spektral duyarlılığı ile doğrudan ilişkilidir.
Işık çubuk pigmenti, rodopsin tarafından emildiğinde meydana gelen olaylar, psikofizyolojik, biyokimyasal ve moleküler teknikler kullanılarak incelenmiştir. Görsel pigment molekülü iki bileşenden oluşur: opsin adı verilen bir protein ve retina adı verilen bir kromofor, 11-cis-vitamin A-aldehit (Şekil 1). Kromoforun bileşiğe renk veren kimyasal bir grup içerdiği açıklığa kavuşturulmalıdır. Pigmentlerin absorpsiyon kapasitesinin nicel özellikleri, spektrofotometri kullanılarak incelenmiştir. Çubukların görsel pigmenti olan rodopsin, farklı dalga boylarında ışıkla aydınlatıldığında, yaklaşık 500 nm dalga boyuna sahip mavi-yeşil ışık en iyi şekilde emildi. Benzer bir sonuç, mikroskop altında tek bir çubuğun farklı dalga boylarında ışık huzmeleri ile aydınlatılmasıyla da elde edildi. Ortaya çıktı ilginç bağımlılık Rodopsinin absorpsiyon spektrumu ile alacakaranlık ışığını algılamamız arasında. İnsanlar üzerinde yapılan nicel psikofiziksel çalışmalar, yaklaşık 500 nm dalga boyuna sahip mavimsi yeşil gün ışığının karanlıkta alacakaranlık ışığının algılanması için optimal olduğunu göstermiştir. Çubukların aktif olmadığı ve sadece konilerin kullanıldığı gün boyunca, konilerin absorpsiyon spektrumuna karşılık gelen kırmızı renge en duyarlıyız (bundan daha sonra bahsedeceğiz).
Spontan konik pigmentin ayrışması
Memeli koni pigmentlerinin, amfibi muadillerine benzer şekilde kendiliğinden ayrışmaya eğilimli olup olmadığı bilinmemektedir.
Fotoaktif pigmentin hizmet ömrü
Bu pigment inaktivasyonu, fotoaktivasyondan sonra birkaç on milisaniye içinde gerçekleşir. Erken beklentilerin aksine, yukarıda tartışılan transgenik hayvan deneyleri, ışık tepkisinin özelliklerinin görsel pigment tarafından kontrol edilmediğini ve bunun yerine pigment kaynaklı fototransdüksiyon kaskadı özelliklerine bağlı olduğunu göstermiştir.Bir foton rodopsin tarafından absorbe edildiğinde, retinal fotoizomerizasyona uğrar ve 11-cis'ten trans konfigürasyonuna geçer. Bu geçiş çok hızlı gerçekleşir: yaklaşık 10-12 saniye içinde. Bundan sonra, pigmentin protein kısmı da bir dizi ara ürünün oluşumuyla birlikte bir dizi dönüşümsel değişikliğe uğrar. Protein parçasının konformasyonlarından biri olan metarhodopsin II, sinyal iletimi için en önemlisidir (bunu bu bölümde daha sonra tartışacağız). Şekil 2, aktif rodopsinin renginin giderilmesi ve rejenerasyonu sırasındaki olayların sırasını göstermektedir. 1 ms sonra Metarhodopsin II oluşur. Parçalanmasından sonra pigment rejenerasyonu birkaç dakika içinde yavaş yavaş gerçekleşir; bu, retinanın fotoreseptörlerden pigment epiteline taşınmasını gerektirir.
Bununla birlikte, daha parlak ışık koşulları altında, fotoreseptörün fosforilasyon ve tortunun bağlanması yoluyla fotoaktive edilmiş pigmenti kapatma gücünün sona ermesi mümkündür. Gerçekten de, 9-demetilretinulün kromofor analoğuyla yapılan deneyler bu görüşü desteklemektedir. 9-demetilretinal rejenere pigmentli semender konileri, normal kinetik ile donuk parlamalar üretir. Bu hipotezin geçerliliği henüz memeli fotoreseptörlerinde test edilmemiştir. Bu, özellikle hızlı tepkili inaktivasyonun parlak ışıkta performansları için kritik olduğu konilerde önemli olacaktır.
Moleküler düzeyde, opsin proteini, her biri 20-25 amino asitten oluşan 7 hidrofobik bölge oluşturan ve 7 transmembran sarmal oluşturan 348 amino asit kalıntısından oluşur. Molekülün N-ucu hücre dışı boşlukta (yani çubuk diskin içinde) bulunur ve C-ucu sitoplazmada bulunur.
Karanlıkta, 11-cis-retinal, opsin proteinine sıkıca bağlıdır. Foton yakalama, retina tahtındaki tüm cis retinalin izomerizasyonuna yol açar. Bu durumda, opsin all-tron-retinal kompleksi hızla, opsin ve all-tron retinal'e ayrışan metarhodopsin II'ye dönüşür. Rodopsin rejenerasyonu, fotoreseptörler ve pigment hücrelerinin etkileşimine bağlıdır. Metarhodopsin II, ikinci haberci sistemini aktive eder ve sürdürür.
Pigment bozulması ve rejenerasyonu
Koni pigmentleri söz konusu olduğunda bu yaklaşım zordur, çünkü düşük içerikleri ve kararsızlıkları saflaştırmayı zorlaştırır. Vahşi tip fare çubuklarında ışık tepkisinin devre dışı bırakılması, fototransdüksiyon kademesinin etkisizleştirilmesini yansıtır. Işık, fototransdüksiyon kaskadını aktive etmeye ve hücresel bir yanıt üretmeye ek olarak, pigment molekülünün bir sonraki fotonu algılayamamasına da neden olur. Kromoforun fotoizomerizasyonundan sonra, opsin ile kovalent Schiff-baz bağı hidrolize edilir ve tüm trans-retinal pigmentten salınarak onu apo-opsin şeklinde bırakır.
Retina, yedinci transmembran segmentinde bulunan bir lizin tortusu yoluyla opsine bağlanır. Opsin, adrenerjik ve muskarinik reseptörler gibi metabotropik aracı reseptörleri de içeren 7 transmembran alanına sahip bir protein ailesine aittir. Rodopsin gibi, bu reseptörler G-protein aktivasyonu yoluyla ikinci habercilere sinyal verir. Rodopsin karanlıkta oldukça kararlıdır. Bayor, rodopsin molekülünün kendiliğinden termal izomerizasyonunun yaklaşık 3000 yıl veya fotoizomerizasyondan 1023 daha fazla sürdüğünü hesapladı.
Fotoreseptörlerin parlak ışığa maruz kalması, görsel pigmentlerinin çoğunu fotoğraflayarak, nihayetinde serbest opsin'in bozulmasına yol açar. Sonuç olarak, fotoreseptörün ışığa duyarlılığı azalır. Bu ağartıcı adaptasyonu durumu iki mekanizma tarafından üretilir. İlk olarak, fotoreseptörlerde kalan ve sonraki ışık aktivasyonu için uygun olan görsel pigment seviyesi azalır ve bu azalan kuantum verimi, ışığa duyarlılıkta orantılı bir düşüşe neden olur.
Sonuç olarak, pigment rejenerasyon süreci, fotoreseptörlerin karanlık adaptasyon hızı kontrol edilerek fizyolojik olarak incelenebilir. Kovalent olmayan bağlı kromofor analogları tarafından çubuk opsinin aktivasyonu da biyokimyasal deneylerde gösterilmiştir. Zamanında ve etkili pigment rejenerasyonu için çok önemlidir. doğru işlem fotoreseptörler.
