Какой витамин входит в состав родопсина

Какой витамин входит в состав родопсина thumbnail

Родопсин — это распространенный зрительный пигмент, входящий в состав палочковидных зрительных рецепторов сетчатки глаза позвоночных животных. Это вещество имеет очень высокую фоточувствительность и является ключевым компонентом фоторецепции. Иное название родопсина — зрительный пурпур.

В настоящий момент к родопсинам относят пигменты не только палочек, но и рабдомерных зрительных рецепторов членистоногих.

Общая характеристика пигмента

По химической природе родопсин — это мембранный белок животного происхождения, содержащий в своей структуре хромофорную группу. Именно она обуславливает способность пигмента улавливать кванты света. Белок родопсин имеет молекулярную массу примерно 40 кДА и содержит 348 аминокислотных звеньев.

родопсин в мембране

Спектр светопоглощения родопсина состоит из трех полос:

  • α (500 нм);
  • β (350 нм);
  • γ (280 нм).

Лучи γ поглощаются ароматическими аминокислотами в составе полипептидной цепи, а β и α — хромофорной группой.

Родопсин — это вещество, способное распадаться под действием света, что запускает электротонический путь передачи сигнала по нервным волокнам. Данное свойство характерно и для других пигментов фоторецепторов.

Структура родопсина

По химической структуре родопсин — это хромогликопротеид, в состав которого входят 3 компонента:

  • хромофорная группа;
  • 2 олигосахаридные цепочки;
  • водонерастворимый белок опсин.

В качестве хромофорной группы выступает альдегид витамина А (ретиналь), который находится в 11-цисформе. Это означает, что длинная часть цепочки ретиналя изогнута и скручена с образованием нестабильной конфигурации.

структура родопсина

В пространственной организации молекулы родопсина выделяют 3 домена:

  • внутримембранный;
  • цитоплазматический;
  • внутридисковый.

Хромофорная группа расположен во внутримембранном домене. Ее связь с опсином осуществляется через Шиффово основание.

молекулярная конфигурация родопсина и опсина

Схема фотопревращения

Механизм фотопревращения пигмента родопсина под действием света основан на реакции цис-транс-изомеризации ретиналя — т. е. на конформационном переходе 11-цис-формы хромофорной группы в выпрямленную транс-форму. Этот процесс осуществляется с огромной скоростью (меньше 0,2 пикосекунды) и активирует ряд дальнейших превращений родопсина, которые происходят уже без участия света (темновая фаза).

Образующийся под действием светового кванта продукт называют фотородопсином. Его особенность в том, что транс-ретиналь еще связан с полипептидной цепью опсина.

От завершения первой реакции до конца темновой фазы родопсин последовательно претерпевает следующий ряд превращений:

  • фотородопсин;
  • батородопсин;
  • люмиродопсин;
  • метародопсин Ia;
  • метародопсин Ib;
  • метародопсин II;
  • опсин и полностью-транс ретиналь.

Эти превращения сопровождаются стабилизацией, полученной от светового кванта энергии, и конформационной перестройкой белковой части родопсина. В результате хромофорная группа окончательно отделяется от опсина и тут же удаляется из мембраны (транс-форма обладает токсичным действием). После этого запускается процесс регенерации пигмента в исходное состояние.

схема фотопревращения родопсина

Регенерация родопсина происходит благодаря тому, что за пределами мембраны транс-ретиналь снова приобретает цис-форму, а затем возвращается обратно, где снова образует с опсином ковалентную связь. У позвоночных восстановление имеет характер ферментативного ресинтеза и происходит с затратой энергии, а у беспозвоночных осуществляется за счет фотоизомеризации.

Механизм передачи сигнала от пигмента в нервную систему

Действующим компонентом запуска фототрансдукции является метародопсин II. В таком состоянии пигмент способен взаимодействовать с белком трансдуцином, тем самым активируя его. В результате связанный с трандуцином ГДФ заменяется на ГТФ. На данной стадии происходит одновременная активизация огромного числа молекул трансдуцина (500—1000). Этот процесс называют первым этапом усиления светового сигнала.

Затем молекулы активированного трансдуцина вступают во взаимодействие с фотодиэстэразой (ФДЭ). Этот фермент в активном состоянии способен очень быстро разрушать соединение цГМФ, необходимое для поддержки в открытом состоянии ионных каналов в мембране рецептора. После вызванной трансдуцином активизации молекул ФДЭ, концентрация цГМФ падает до такого уровня, что каналы закрываются, и в клетку перестают поступать ионы натрия.

Уменьшение концентрации Na+ в цитоплазме наружной части рецептора приводит цитоплазматическую мембрану в состояние гиперполяризации. В результате возникает трансмембранный потенциал, который распространяется до пресинаптического окончания, уменьшая выброс медиатора. Именно это и является смысловым итогом процесса всех преобразований в зрительном рецепторе.

Источник

Витамин А (ретинол) необходим для сопротивляемости организма атакам вирусов, грибков, бактерий и аллергенов. Укрепляет слизистые оболочки желудка, ротовой полости, кишечника, легких, и не дает токсинам проникать в организм и вредить его нормальному функционированию. Участвует в выработке красных кровяных телец, предотвращает дефицит железа, анемию. Поддерживает иммунитет и эмоциональную стабильность, помогает преодолеть хроническую усталость.

Витамин А представляет собой группу из четырех следующих химических веществ

1. А1 – ретинол (ретинола ацетат);

2. А2 – дегидроретинол;

3. Ретиноевая кислота;

4. Активная форма А1 – ретиналь.

Все указанные вещества являются различными формами витамина А. Поэтому когда говорят о витамине А, подразумевают либо какое-либо вещество из вышеперечисленных, либо все их вместе. Общим наименованием всех форм витамина А является ретинол.

Витамин А существует в двух основных формах

1. Собственно витамин А (ретинол), содержащийся в продуктах животного происхождения.

2. Провитамин А (каротин), содержащийся в продуктах растительного происхождения.

Читайте также:  Какие витамины лучше при грудном вскармливании для мамы отзывы

Ретинол из продуктов животного происхождения сразу усваивается организмом человека в пищеварительном тракте. А каротин (провитамин А), попадая в кишечник, сначала превращается в ретинол, после чего усваивается организмом.

После попадания в кишечник, в кровь всасывается от 50 до 90% от суммарного количества ретинола. В крови ретинол соединяется с белками и в таком виде транспортируется в печень, где откладывается в запас, формируя депо, которого при прекращении поступления витамина А извне может хватить минимум на год. При необходимости ретинол из печени поступает в кровь и вместе с ее током попадает в различные органы, где клетки при помощи специальных рецепторов улавливают витамин, транспортируют его внутрь и используют для своих нужд. Ретинол постоянно высвобождается из печени, поддерживая в крови его нормальную концентрацию, равную 0,7 мкмоль/л. При поступлении витамина А с пищей, сначала он попадает в печень, восполняя истраченные запасы, а оставшееся количество остается циркулировать в крови. Ретиналь и ретиноевая кислота в крови содержатся в следовых количествах (менее 0,35 мкмоль/л), поскольку в этих форма витамин А присутствует в основном в тканях различных органов.

Попадая в клетки различных органов, ретинол превращается в свои активные формы – ретиналь или ретиноевую кислоту, и в таком виде встраивается в различные ферменты и другие биологические структуры, выполняющие жизненно-важные функции. Без активных форм витамина А данные биологические структуры не способны выполнять свои физиологические функции, вследствие чего развиваются различные нарушения и заболевания.

Витамин А усиливает свое действие и лучше всасывается в сочетании с витамином Е и микроэлементом цинком.

Витамин А является жирорастворимым, то есть, хорошо растворяется в жирах, а потому легко накапливается в организме человека. Именно из-за возможности накопления жирорастворимые витамины, в том числе А, способны при длительном применении в больших количествах (более 180 – 430 мкг в сутки в зависимости от возраста) вызвать передозировку. Передозировка, как и дефицит витамина А приводит к серьезным нарушениям нормального функционирования различных органов и систем, в первую очередь глаз и репродуктивного тракта.

Витамин А в организме человека выполняет следующие биологические функции

Улучшают рост и развитие клеток всех органов и тканей;

Необходим для нормального роста и формирования костей;

Необходим для нормального функционирования всех слизистых оболочек и кожного эпителия, поскольку профилактирует гиперкератоз, чрезмерное слущивание и метаплазию (раковое перерождение клеток эпителия);

Обеспечивают хорошее зрение в условиях недостаточного или слабого освещения (так называемое сумеречное зрение). Дело в том, что ретинол входит в состав зрительного пигмента родопсина, находящегося в клетках сетчатки глаза, называемых за определенную форму палочками. Именно наличие родопсина обеспечивает хорошую видимость в условиях слабого, не яркого освещения;

Улучшает состояние волос, зубов и десен;

Улучшает рост эмбриона, способствует правильному формированию и развитию различных органов и тканей плода;

Усиливает образование гликогена в печени и в мышцах;

Увеличивает концентрацию холестерина в крови;

Принимает участие в синтезе стероидных гормонов (тестостерон, эстрогены, прогестерон и др.);

Профилактирует развитие злокачественных опухолей различных органов;

Регулирует иммунитет. Витамин А необходим для полного протекания процесса фагоцитоза. Кроме того, ретинол усиливает синтез иммуноглобулинов (антител) всех классов, а также Т-киллеров и Т-хелперов;

Антиоксидант. Витамин А обладает мощными антиоксидантными свойствами.

Недостаточное поступление витамина А приводит к его дефициту, которое проявляется рядом нарушений со стороны различных органов. Однако избыточное поступление витамина в организм также способно спровоцировать серьезные расстройства здоровья, обусловленные переизбытком или гипервитаминозом А. Гипервитаминоз А возможен из-за того, что ретинол способен накапливаться в тканях и медленно выводиться из организма. Поэтому витамин А нельзя употреблять в больших количествах, полагая, что ничего плохого от такого полезного вещества не будет. Следует придерживаться рекомендованных доз витамина А и не превышать максимально допустимую суточную дозировку.

Суточная норма витамина А

Человек в различные возрастные периоды должен употреблять разное количество витамина А в сутки. Суточные нормы потребления витамина А для детей разного возраста вне зависимости от пола следующие:

Возраст Суточные нормы потребления витамина А

Новорожденные до полугода 400 – 600 мкг

от 7 до 12 месяцев 500 – 600 мкг

от 1 до 3 лет 300 – 600 мкг

от 4 до 8 лет 400 – 900 мкг

от 9 – 13 лет 600 – 1700 мкг

от 14 – 18 лет 900 – 2800 мкг

от 19 – 70 лет 900 – 3000 мкг

Витамин А в форме ретинола содержится в продуктах животного происхождения

Куриная, говяжья и свиная печень;

Консервированная печень трески;

Икра белуги зернистая;

Желток яиц;

Сливочное масло;

Твердые сорта сыра;

Жирные сорта мяса и рыбы.

Витамин А в форме каротиноидов содержится в растительных продуктах

Читайте также:  Какие витамины необходимы бросившему курить

Морковь;

Петрушка;

Сельдерей;

Шпинат;

Черемша;

Шиповник;

Красный болгарский перец;

Лук-перо;

Салат;

Абрикосы;

Тыква;

Томаты.

Симптомы дефицита Витамин А

Снижение тонуса, низкая работоспособность, плохой иммунитет. Содержится во фруктах и овощах оранжевого и желтого цвета (дыня, болгарский перец, морковь, абрикос, тыква, облепиха), а также в морской рыбе, говяжьей и свиной печени.

Недостаток витамина А проявляется в сухости кожи головы, появлении перхоти, выпадению волос. Дело в том, что задачей данного витамина является регуляция уровня ретиноевой кислоты в волосяных луковицах. Витамин А нужен каждой клетке тела, особенно коже и волосам, он способствует выработке кожного сала, необходимого для предотвращения сухости рогового слоя. Получить этот витамин можно из печени, фасоли, манго, яиц, шпината и моркови. Если вы будете принимать витамин А в виде добавок, то помните, что суточная доза не должна превышать 700 мг, превышение дозы может дать обратный эффект и привести к еще большему выпадению волос. Крайне нежелательно употреблять этот витамин без назначения врача, так как его концентрация в препаратах очень велика, у них имеются противопоказания, к примеру, беременность. Витамин А тоже является жирорастворимым, поэтому важно контролировать, чтобы в рационе присутствовало достаточное количество жиров. Данный витамин участвует в синтезе цинка, необходимого для волос и кожи микроэлемента.

К фармакологическим препаратам, содержащим синтетический витамин А, относят следующие:

Ретинола ацетат или ретинола пальмитат – таблетки, содержащие 30 мг (30000 мкг или 100 000 МЕ ретинола);

Ретинола ацетат или ретинола пальмитат – драже, содержащие по 1 мг (1000 мкг или 3300 МЕ ретинола);

Аксеромальт – концентрат витамина А в рыбьем жире (1 мл жира содержит 100 000 или 170 000 МЕ ретинола) во флаконах;

Масляный раствор каротина;

Аевит;

Алфавит;

Биовиталь-гель;

Биоритм;

Вита Мишки;

Виташарм;

Витрум;

Дуовит;

Компливит;

Мульти-Табс бэби и классик;

Мультифорт;

Пиковит;

Поливит бэби и классик;

Сана-Сол;

Супрадин;

Центрум.

Масляный раствор каротина используется наружно в виде повязок и примочек. Раствор накладывается на хронические экземы, длительно и плохо заживающие язвы, ожоги, отморожения и другие раны кожного покрова.

Таблетки, содержащие 30 мг ретинола и Аевит используются только для лечебных целей, например, для устранения авитаминоза А или терапии сосудистых и кожных заболеваний. Данные таблетки и Аевит нельзя применять с профилактической целью у людей любого возраста, поскольку это может спровоцировать гипервитаминоз, так же, как и гиповитаминоз, проявляющийся тяжелыми нарушениями функционирования различных органов и систем. Все остальные препараты являются витаминами, используемыми для профилактики гиповитаминоза. Соответственно их можно давать людям любого возраста, в том числе детям и беременным женщинам.

К биологически активным добавкам, содержащим витамин А в форме натуральных экстрактов и вытяжек, относятся следующие:

АВС спектрум;

Антиоксидант капсулы и драже;

Артромакс;

Виардо и Виардо форте;

Масло зародышей пшеницы;

Метовит;

Направит;

Нутрикап;

Оксилик;

Черника форте.

Все перечисленные биологически активные добавки содержат профилактическую дозировку витамина А, поэтому могут применяться периодическими короткими курсами у людей различного возраста.

Любые препараты витамина А можно принимать внутрь в виде таблеток, драже, порошков и растворов, вводить инъекционно внутримышечно или использовать наружно в форме аппликаций, повязок, примочек и т.д. Внутримышечное введение витамина А используется только в условиях стационаров в лечении сильного авитаминоза, выраженной куриной слепоты, а также тяжелых воспалительных заболеваний пищеварительного тракта, мочеполовых и дыхательных органов. Наружно витамин А применяется в форме масляного раствора для лечения язв, воспалений, ран, экзем, обморожений, ожогов и других поражений кожи. Внутрь витамин А принимается с профилактическими целями и для лечения легкого гиповитаминоза.

Внутрь необходимо принимать по 3 – 5 драже или таблетки в сутки после еды. Масляный раствор витамина А принимают по 10 – 20 капель три раза в день после еды на кусочке черного хлеба. Длительность курса применения колеблется от 2 недель до 4 месяцев и зависит от цели, с которой используется витамин А. Для лечения гиповитаминозов, куриной слепоты, а также профилактики воспалительных заболеваний кожи и слизистых оболочек, общего укрепления иммунитета и поддержания нормальной концентрации витамина в организме рекомендуются продолжительные курсы не менее одного месяца. После месячного приема витамина А необходимо сделать перерыв на 2 – 3 месяца, после чего курс можно повторить.

Внутримышечно раствор витамина А вводят через день взрослым по 10 000 – 100 000 МЕ и детям по 5000 – 10 000 МЕ. Курс лечения составляет 20 – 30 инъекций.

Максимально допустимая разовая дозировка витамина А при приеме внутрь и внутримышечном введении составляет 50 000 МЕ (15 000 мкг или 15 мг), а суточная – 100 000 МЕ (30 000 мкг или 30 мг).

Читайте также:  Болят вены каких витаминов не хватает

Местно масляный раствор витамина А используют для лечения различных ран и воспалений кожи (язвы, отморожения, ожоги, незаживающие раны, экзема, фурункулы, гнойнички и др.), нанося его на предварительно очищенную пораженную поверхность.Раневую поверхность просто смазывают масляным раствором по 5 – 6 раз в сутки и прикрывают 1 – 2 слоями стерильной марли. Если нельзя оставлять рану открытой, то на нее наносят мазь с витамином А и сверху накладывают стерильную повязку. При местном применении витамина А обязательно назначают и его прием внутрь в профилактических дозировках (5000 – 10 000 МЕ в сутки).

Лучшей усвояемости и усилению терапевтических и биологических эффектов витамина А способствует витамин Е. Поэтому рекомендуется при назначении витамина А дополнять его витамином Е. Нельзя использовать витамин А одновременно с Холестирамином и сорбентами (например, активированным углем, Энтеродезом, Полифепаном и т.д.), поскольку данные препараты нарушают его всасывание.

Перед применением необходимо проконсультироваться со специалистом.

Источник

Фотохимия зрения. Родопсин и его распад под действием света

И палочки, и колбочки содержат вещества, которые распадаются под действием света, в результате возбуждаются нервные волокна, выходящие из глаза. Светочувствительное вещество в палочках называют родопсином; состав светочувствительных веществ в колбочках, называемых пигментами колбочек, или цветными пигментами, лишь немного отличается от родопсина.

В этом разделе мы обсудим в основном фотохимию родопсина, но те же явления приложимы и к пигментам колбочек.

Наружный сегмент палочки, погруженный в пигментный слой сетчатки, примерно на 40% состоит из светочувствительного пигмента родопсина, или зрительного пурпура. Это вещество представляет собой соединение белка скотопсина и каротиноидного пигмента ретиналя (или ретинена). Важно, что ретиналь представлен в особой форме — 11 -цис-ретиналь, поскольку только эта цис-форма может связываться со скотопсином для синтеза родопсина.

После поглощения световой энергии родопсин в течение незначительной доли секунды начинает распадаться.

Причиной этого является фотоактивация электронов в ретинальной части родопсина, что ведет к немедленному превращению цис-формы ретиналя в полностью-транс-форму, которая имеет ту же химическую структуру, что и цис-форма, но другую физическую структуру — прямую, а не изогнутую молекулу. Поскольку трехмерная ориентация реактивных участков полностью-транс-ретиналя больше не сходится с ориентацией реактивных участков белка скотопсина, эта форма ретиналя начинает отделяться от скотопсина.

Непосредственный продукт реакции — батородопсин (прелюмиродопсин) — представляет собой частично расщепленную комбинацию полностью-транс-ретиналя и скотопсина.

фотохимия зрения

Батородопсин — весьма нестабильное вещество, которое распадается в течение наносекунд до люмиродопсина. Последний, в свою очередь, распадается в течение микросекунд до метародопсина I, затем в течение примерно миллисекунды превращается в метародопсин II и, наконец, гораздо медленнее (в течение нескольких секунд) расщепляется на отдельные продукты — скотопсин и полностью-транс-ретиналь.

Именно метародопсин II, называемый также активированным родопсином, вызывает электрические изменения в палочках, которые затем передают зрительный образ в центральную нервную систему в форме потенциалов действия зрительного нерва, что будет изложено далее.

Восстановление родопсина. Первой стадией восстановления родопсина является обратное превращение полностью- транс-ретиналя в 11-цис-ретиналь. Этот процесс нуждается в метаболической энергии и катализируется ферментом ретиналь-изомеразой. Сразу после образования 11-цис-ретиналя он автоматически соединяется со скотопсином, вновь формируя родопсин, который остается стабильным, пока снова не начнется его распад при поглощении световой энергии.

Роль витамина А в формировании родопсина. На рисунке показан второй химический путь, с помощью которого полностью- транс-ретиналь может превращаться в 11-цис-ретиналь. Это происходит путем конверсии полностью-транс-ретиналя сначала в полностью-транс-ретинол — одну из форм витамина А. Затем под влиянием фермента изомеразы полностью- транс-ретинол превращается в 11-цис-ретинол. Наконец, 11-цис-ретинол конвертируется в 11-цис-ретиналь, который комбинируется со скотопсином, формируя новый родопсин.

Витамин А присутствует и в цитоплазме палочек, и в пигментном слое сетчатки. Следовательно, в норме при необходимости он всегда доступен для формирования нового ретиналя. С другой стороны, при избытке ретиналя в сетчатке он легко превращается снова в витамин А, уменьшая таким образом количество светочувствительного пигмента. Позднее мы увидим, что взаимопревращения ретиналя и витамина А особенно важны при долговременной адаптации сетчатки к различной интенсивности света.

— Также рекомендуем «Ночная слепота. Возбуждение палочек при активации родопсина светом»

Оглавление темы «Оптическая составляющая зрительного аппарата»:

1. Астигматизм. Коррекция астигматизма

2. Контактные линзы. Зрение при катаракте

3. Острота зрения. Определение расстояния до объекта глазами

4. Офтальмоскоп. Внутриглазная жидкость

5. Водянистая влага камер глаза. Отток водянистой влаги

6. Внутриглазное давление. Глаукома

7. Сетчатка. Строение и анатомия сетчатки

8. Пигментный слой сетчатки. Кровоснабжение сетчатки

9. Фотохимия зрения. Родопсин и его распад под действием света

10. Ночная слепота. Возбуждение палочек при активации родопсина светом

Источник