Светочувствительный белок сетчатки глаза

Родопсин (зрительный пурпур) — основной зрительный пигмент. Содержится в палочках сетчатки глаза морских беспозвоночных, рыб, почти всех наземных позвоночных и человека и по данным недавнего исследования в клетках кожи меланоцитах[1]. Относится к сложным белкам хромопротеинам. Модификации белка, свойственные различным биологическим видам, могут существенно различаться по структуре и молекулярной массе. Светочувствительный рецептор клеток-палочек, представитель семейства А (или семейства родопсина) G-белоксопряженных рецепторов (GPCR-рецепторов).

Функции родопсина[править | править код]

Под действием света светочувствительный зрительный пигмент изменяется, и один из промежуточных продуктов его превращения отвечает за возникновение зрительного возбуждения. Зрительные пигменты, содержащиеся в наружном сегменте фото-рецепторной клетки, представляют собой сложные окрашенные белки (хромопротеиды). Та их часть, которая поглощает видимый свет, называется хромофором. Это химическое соединение — альдегид витамина А, или ретиналь. Белок зрительных пигментов, с которыми связан ретиналь, называется опсином.

При поглощении кванта света (фотона) хромофорная группа белка (11-цис-ретиналь) изомеризуется в транс-форму. Возбуждение зрительного нерва происходит при фотолитическом разложении родопсина за счёт изменения ионного транспорта в фоторецепторе. Впоследствии родопсин восстанавливается (регенерирует) в результате синтеза 11-цис-ретиналя и опсина или в процессе синтеза новых дисков наружного слоя сетчатки.

Родопсин относится к супер семейству трансмембранных рецепторов GPCR (рецепторов, связанных с G-белками). При поглощении света конформация белковой части родопсина меняется, и он активирует G-белок трансдуцин, который активирует фермент цГМФ-фосфодиэстеразу. В результате активации этого фермента в клетке падает концентрация цГМФ и закрываются цГМФ-зависимые натриевые каналы. Так как ионы натрия постоянно выкачиваются из клетки АТФ-азой, концентрация ионов натрия внутри клетки падает, что вызывает её гиперполяризацию. В результате фоторецептор выделяет меньше тормозного медиатора ГАМК, и в биполярной нервной клетке, которая «растормаживается», возникают нервные импульсы.

Спектр поглощения родопсина[править | править код]

Специфический спектр поглощения зрительного пигмента определяется как свойствами хромофора и опсина, так и характером химической связи между ними (подробнее об этом см. обзор:[2]). Этот спектр имеет два максимума — один в ультрафиолетовой области (278 нм), обусловленный опсином, и другой — в видимой области (около 500 нм), — поглощение хромофора (см. рисунок). Превращение при действии света зрительного пигмента до конечного стабильного продукта состоит из ряда очень быстрых промежуточных стадий. Исследуя спектры поглощения промежуточных продуктов в экстрактах родопсина при низких температурах, при которых эти продукты стабильны, удалось подробно описать весь процесс обесцвечивания зрительного пигмента [3].

В живом глазу, наряду с разложением зрительного пигмента, постоянно идёт и процесс его регенерации (ресинтеза). При темновой адаптации этот процесс заканчивается только тогда, когда весь свободный опсин соединился с ретиналем.[4]

Дневное и ночное зрение[править | править код]

Из спектров поглощения родопсина видно, что восстановленный родопсин (при слабом «сумеречном» освещении) отвечает за ночное зрение, а при дневном «цветовом зрении» (ярком освещении) он разлагается, и максимум его чувствительности смещается в синюю область. При достаточном освещении палочка работает совместно с колбочкой, являясь приёмником синей области спектра[5]. Полное восстановление родопсина у человека занимает около 30 минут.

Родопсин в клетках кожи[править | править код]

По данным исследования 2011 года, проведенного в Брауновском университете, клетки кожи меланоциты также содержат родопсин. Родопсин реагирует на ультрафиолетовое излучение и запускает выработку меланина[1]

Примечания[править | править код]

Этимология[править | править код]

Название «родопсин» происходит от др.-греч. ρόδον — роза и др.-греч. όπσις — зрение.

См. также[править | править код]

• Бактериородопсин
• Сенсорный родопсин II
• Родопсинкиназа

Ссылки[править | править код]

Москва создаст новую платформу для анализа данных жителей города

Как пояснил РБК директор отдела исследований и разработки Ubic Петр Емельянов, платформа будет использовать современный метод информационной безопасности — протоколы совместных конфиденциальных вычислений, благодаря чему власти столицы не будут видеть или передавать данные в исходном виде, а смогут лишь получать выводы и результаты проведенного на их основе анализа.

Акива Голдсман о своём «Бэтмене против Супермена»: «Фильм был мрачнее некуда»

По словам Голдсмана, идеи, которые удачно ложились в формат сценария, не всегда срабатывали в итоге, а видение студии и авторов могло не сочетаться.

Правительство уточнило требования для получения субсидий

Для получения поддержки есть ряд условий, два из них и подверглись уточнениям: 1. Отсутствие у заявителя на 01.03.2020 задолженности по налогам и страховым взносам в общей сумме свыше 3 тыс. рублей.

В Минпросвещения заявили об отмене ОГЭ и переносе ЕГЭ

В России приняли решение о переносе единого государственного экзамена (ЕГЭ) в связи с пандемией коронавируса, сообщается на сайте Минпросвещения.

Начались продажи новой «ГАЗели» в РФ

Российским покупателям городской автобус на каркасной основе «ГАЗель» City доступен пока в одной вариации «Standart», стоимость новинки — от 2 596000 рублей.

Преодолевать препятствия муравьям помогает коллективная сплоченность

Во время нового исследования ученые обнаружили потенциальные преимущества способности коллективного понимания у муравьев, а также их групповой активности.

В России могут пойти по «военному пути» вакцинации от коронавируса

Москва, 14 мая 2020, 08:10 — REGNUM «Военный путь» вакцинации от коронавируса в России назвал возможным 13 мая академик РАН, заслуженный деятель науки РФ Сергей Колесников в интервью «Парламентской газете».

Выплаты на детей не получат россияне, проживающие за рубежом

У семей есть почти пять месяцев, чтобы обратиться за единовременной выплатой на детей в размере 10 000 рублей.

Еще 1 821 человек вылечился после коронавируса в Москве

За сутки выписан 1 821 человек, сообщила заместитель мэра столицы по вопросам социального развития Анастасия Ракова.

Путин объявил о новой кредитной программе поддержки занятости

Президент России Владимир Путин на совещании по распространению коронавируса объявил ряд новых мер поддержки граждан и бизнеса.

Музей Победы подготовил театрализованное представление онлайн

Музей Победы к акции «Ночь в музее» подготовил театрализованное представление с реконструкторами, которое продемонстрирует оборону Брестской крепости в начале Великой Отечественной войны, кроме того, в Сеть будут загружены документальные фильмы о войне, сообщается на официальном сайте мэра Москвы.

Радий Хабиров объяснил, почему смягчили режим самоизоляции в Башкирии

В эфире шоу Первого канала «Док-ток» ведущий Александр Гордон встретился с главой Башкирии Радием Хабировым, чтобы спросить, почему в республике с непростой эпидемиологической ситуацией по коронавирусу, ослабили режим самоизоляции и позволили жителям передвигаться по улице.

Власти Петербурга объяснили отказ от бесплатной раздачи масок

Власти Санкт-Петербурга приняли решение выдавать местным жителям деньги вместо индивидуальных средств защиты из-за большого числа приезжих, пояснил губернатор Александр Беглов.

Депутат Госдумы пожаловался Путину на систему цифровых пропусков

Первый зампред комитета Госдумы по государственному строительству и законодательству Вячеслав Лысаков обратился к Владимиру Путину как председателю Совета безопасности России с просьбой проверить систему цифровых пропусков, которая была введена в Москве и Подмосковье, а затем еще в нескольких десятках регионов страны.

ФНС намерена цифровизировать налоговые вычеты по НДФЛ и регистрацию ИП

Цифровым путем планируется внедрить и услугу упрощенной процедуры вычета НДФЛ через личный кабинет налогоплательщика.

Эмин Агаларов разводится с женой

Сегодня певец Эмин в Инстаграме сообщил своим поклонникам о расставании с женой Алёной.

На Ставрополье вылечившаяся от коронавируса женщина покончила с собой

Пожилая женщина, успешно прошедшая лечение от коронавируса, покончила с собой в больнице на Ставрополье, сообщил губернатор региона Владимир Владимиров.

Принятие законопроекта о предоставлении финуслуг по биометрии отложено

Госдума отложила второе чтение законопроекта об использовании биометрии при получении финансовых услуг.

В ПФР рассказали, когда стоит подавать заявки на выплаты на детей

Подавать заявление на получение выплат семьям с детьми от трех до 15 лет лучше с 15 мая, пишет портал Ura.ru со ссылкой на источник в Пенсионном фонде (ПФР).

Доктор Мясников пожаловался на критикующих его людей

Известный врач и телеведущий Александр Мясников ответил своим «критикам». По словам доктора, на него открылась настоящая охота.

В Омской области скончался ещё один пациент с коронавирусом

По данным минздрава, за минувшие сутки в Омской области скончался один пациент с коронавирусом.

В России впервые стали потреблять больше кофе, чем чая

Москва, 14 мая 2020, 07:28 — REGNUM Потребление кофе в России в 2019 году достигло 180 тыс. тонн в натуральном выражении, что существенно превысило потребление чая (140 тыс. тонн), сообщил 14 мая генеральный директор ассоциации «Росчайкофе» Рамаз Чантурия в комментарии для РБК.

В СНБО предупредили об угрозе дефицита воды на Украине

Совет национальной безопасности и обороны Украины (СНБО) заявил о вероятности водного дефицита в стране и выступил за оптимизацию использования ресурсов, а также за экономное потребление воды, об этом сообщила пресс-служба СНБО.

NYT настаивает на точности материала о коронавирусе в России

Вице-президент медиакорпорации New York Times по коммуникациям Дэниель Роудс настаивает на том, что издание опубликовало корректные данные о статистике COVID-19 в России.

За отсутствие масок и перчаток в метро Москвы оштрафованы 198 человек

Почти 200 человек оштрафованы за нарушение масочного режима в метро Москвы за два дня.

В российских школах отменят общие перемены

«Исключить общение обучающихся и воспитанников из разных классов (групп) во время перемен и при проведении прогулок», — отмечается в документе.

Ко́лбочки (англ. cone) — один из двух типов фоторецепторов, периферических отростков светочувствительных клеток сетчатки глаза, названный так за свою коническую форму. Это высокоспециализированные клетки, преобразующие световые раздражения в нервное возбуждение, обеспечивают цветовое зрение. Другим типом фоторецепторов являются палочки.

Колбочки чувствительны к свету благодаря наличию в них специфического пигмента — йодопсина. В свою очередь йодопсин состоит из нескольких зрительных пигментов. На сегодняшний день хорошо известны и исследованы два пигмента: хлоролаб (чувствительный к жёлто-зелёной области спектра) и эритролаб (чувствительный к жёлто-красной части спектра).

В литературе представлены различные оценки, хотя и близкие числа колбочек в сетчатке человеческого глаза у взрослого человека со 100 % зрением. Так в[1] указывается число от шести до семи миллионов колбочек, большинство из которых содержится в жёлтом пятне.
Обычно указываемое количество в шесть миллионов колбочек в человеческом глазу было найдено Остербергом в 1935 году[2]. Учебник Ойстера (1999)[3] цитирует работу Curcio et al. (1990), с числами около 4,5 миллионов колбочек и 90 миллионов палочек в сетчатке человека[4].

Размеры колбочек: длина около 50 мкм, диаметр — от 1 до 4 мкм.

Колбочки приблизительно в 100 раз менее чувствительны к свету, чем палочки (другой тип клеток сетчатки), но гораздо лучше воспринимают быстрые движения.

Строение фоторецепторов[править | править код]

Колбочки и палочки сходны по строению и состоят из четырех участков.

В строении колбочки принято различать (см. рисунок):

• наружный сегмент (содержит мембранные полудиски),
• связующий отдел (перетяжка),
• внутренний сегмент (содержит митохондрии),
• синаптическую область.

Наружный сегмент заполнен мембранными полудисками, образованными плазматической мембраной, и отделившимися от неё. Они представляют собой складки плазматической мембраны, покрытые светочувствительным пигментом. Обращённая к свету, наружная часть столбика из полудисков, постоянно обновляется — за счет фагоцитоза «засвеченных» полудисков клетками пигментного эпителия и постоянного образования новых полудисков в теле фоторецептора. Так происходит регенерация зрительного пигмента. В среднем, за сутки фагоцитируется около 80 полудисков, а полное обновление всех полудисков фоторецептора, происходит примерно за 10 дней. В колбочках мембранных полудисков меньше, чем дисков в палочке, и их количество порядка нескольких сотен. В районе связующего отдела (перетяжки) наружный сегмент почти полностью отделен от внутреннего впячиванием наружной мембраны. Связь между двумя сегментами осуществляется через цитоплазму и пару ресничек, переходящих из одного сегмента в другой. Реснички содержат только 9 периферических дублетов микротрубочек: пара центральных микротрубочек, характерных для ресничек, отсутствует.

Внутренний сегмент это область активного метаболизма; она заполнена митохондриями, доставляющими энергию для процессов зрения, и полирибосомами, на которых синтезируются белки, участвующие в образовании мембранных дисков и зрительного пигмента. В этом же участке располагается ядро.

В синаптической области клетка образует синапсы с биполярными клетками. Диффузные биполярные клетки могут образовывать синапсы с несколькими палочками. Это явление называемое синаптической конвергенцией.

Моносинаптические биполярные клетки связывают одну колбочку с одной ганглиозной клеткой, что обеспечивает большую по сравнению с палочками остроту зрения. Горизонтальные и амакриновые клетки связывают вместе некоторое число палочек и колбочек. Благодаря этим клеткам зрительная информация еще до выхода из сетчатки подвергается определенной переработке; эти клетки, в частности, участвуют в латеральном торможении[5].

Цветное зрение[править | править код]

По чувствительности к свету с различными длинами волн различают три вида колбочек. Колбочки S-типа чувствительны в фиолетово-синей (S от англ. Short — коротковолновый спектр), M-типа — в зелено-желтой (M от англ. Medium — средневолновый), и L-типа — в желто-красной (L от англ. Long — длинноволновый) частях спектра. Наличие этих трёх видов колбочек (и палочек, чувствительных в изумрудно-зелёной части спектра) даёт человеку цветное зрение.

Длинноволновые и средневолновые колбочки (с пиками в жёлто-красном и сине-зелёном диапазонах) имеют широкие зоны чувствительности со значительным перекрыванием, поэтому колбочки определённого типа реагируют не только на свой цвет; они лишь реагируют на него интенсивнее других.[6]

Пигмент, чувствительный к фиолетово-синей области спектра, названный цианолаб, у человека кодируется геном OPN1SW[7][8][9].

В ночное время, когда поток фотонов недостаточен для нормальной работы колбочек, зрение обеспечивают только палочки, поэтому ночью человек не может различать цвета.

Колбочки трёх видов распределены в сетчатке неравномерно[10]. Преобладают длинно- и средневолновые, коротковолновых колбочек гораздо меньше и они (как и палочки) отсутствуют в центральной ямке. Такая асимметрия объясняется цветовой аберрацией — изображение хорошо сфокусировано на сетчатке только в длинноволновой части спектра, то есть если количество «синих» колбочек и увеличить, чётче изображение не станет[11].

Примечания[править | править код]