Biochemie vidění

Košťálová Eva

Krupička Tomáš

Vizuální přenos Zahrnuje 3 procesy :

fotochemický biochemický elektrický

Fotoreceptorové buňky oka jsou tyčinky a čípky.

Rhodopsin

fotosenzitivní pigment - zrakový purpur komplex proteinu opsinu a nízkomolekulárního

kovalentně navázaného barviva 11-cis-retinalu složená bílkovina: nebílkovinná část má absorpční funkci pro světlo

s vlnovou délkou 505 nm lipoprotein nerozpustný ve vodě patří mezi receptory spojující se s G proteinem  

Rhodopsin

11-cis-retinal

11-cis-retinal je odvozen od vitaminu A. Rozštěpením beta-karotenu získáme 2 molekuly all-trans-retinolu

V pigmentové epiteliální vrstvě sítnice je enzym, který katalyzuje izomerizaci all-trans-retinolu na 11-cis-retinol

Oxidace 11-cis-retinolu na 11-cis-retinal a jeho vazba na opsin probíhá ve vnějším segmentu

Foton způsobí izomeraci 11-cis retinalu na all-trans retinal.

Izomerizace změní geometrii all-trans-retinalu

Jeho vazba s opsinem se posune asi o 0,5 nm

Po izomeraci se all-trans-retinal-odpojí

11-cis-retinal All-trans-retinal

CH3

O

CH3

CH3CH3CH3CH3

O

CH3

CH3CH3CH3

Foton způsobí rychlou konformační změnu rhodopsinu. Bathorodopsin se přemění na Lumirrhodopsin a ten na Metarhodopsin I. Další konformační změnou vzniká Metarhodopsin II – aktivní rhodopsin, který disociuje na opsin a na all-trans-retinal, který je enzymaticky přeměněn na all-trans-retinol za pomoci all-trans-retinol dehydrogenasy. Tyto reakce probíhají ve vnějším segmentu tyčinek.

Waldův cyklus

All-trans-retinol je hned transportován do pigmentového epitelu, kde ho specifická izomerasa konvertuje na 11-cis-retinol. Ten je transportován zpět do vnějšího segmentu tyčinek a reoxidován na 11-cis-retinal. Reakcí opsinu s 11-cis-retinalem vytvoří opět rhodopsin. Cyklus může začít znovu.

aktivní rhodopsin vytvoří komplex s transducinem (G-protein)

uvolnění alfa podjednotky z transducinu po vazbě GTP

Tato jednotka aktivuje fosfodiesterázu (PDE), která hydrolyzuje cGMP na 5 –GMP

cGMP působí na Na+ kanály a udržuje je v otevřeném stavu

Snížení cGMP uzavírá Na+ kanály a má za následek vznik hyperpolarizačního potenciálu

Hyperpolarizace vede ke vzniku receptorového potenciálu, snižuje uvolňování synaptického mediátoru a to generuje signál, který nakonec vede ke vzniku akčních potenciálů v gangliových buňkách

Tyto akční potenciály jsou vedeny do mozku

Stejný proces se odehrává i v případě čípků, které zajišťují barevné vidění.

Modrý pigment (maximum absorpce 440 nm) Zelený pigment (maximum absorpce 535 nm ) Červený pigment (maximum absorpce 565 nm) Fotoreceptory mají nepatrnou odlišnost v

bílkovinné složce - to způsobuje rozdíly v absorpci

Chromofor je stejný jako v tyčinkách = 11-cis-retinal

Použitá literatura

http://old.lf3.cuni.cz/chemie/ http://webvision.med.utah.edu/photo1.html Ledvina a kol: Biochemie pro studující

medicíny Ganong W: Přehled lékařské fyziologie

Děkujeme za pozornost