65. Фотопревращения бактериородопсина. Их характеристика.

Бактериородопсин – пигмент пурпурных мембран галофильных бактерий. Он создаёт трансмембранный градиент протонов за счёт энергии света, далее этот градиент используется для синтеза АТФ.

Бактериородопсин состоит из хромофорной группы ретиналя, присоединённой к Лиз-216 белковой группы опсина.

До поглощения кванта света ретиналь находится у наружной поверхности мембраны, протон электростатически связан с асп-85. При поглощении кванта света, ретиналь переходит в возбуждённое состояние, происходит его цис-транс изомеризация, протон остаётся на асп-85 и затем выделяется на поверхность мембраны. В новом положении ретиналь контактирует с асп-86 у внутренней поверхности мембраны, забирает протон от асп-86, что приводит к обратному изменению конформации. Асп-86 протонируется из внутренней среды.

Таким образом, цепь переноса:

Перенос протона бактериородопсином обеспечивается изменением его конформации под действием света.

66. Фотоинформационные и фоторегуляционные процессы.

Фотоинформационные процессы обеспечивают взаимодействие организма с окружающей средой. Фотоинформационные процессы имеют триггерный, нелинейный характер. Свет служит лишь сигналом, запускающим сложную цепь биохимических изменений, которые приводят к определённому биологическому эффекту.

При процессах зрительной рецепции принимают участие зрительные пигменты, главным из которых является родопсин. Родопсин содержится в мембранах дисковидных структур палочковых рецепторов сетчатки глаза. Родопсин состоит из ретиналя и опсина, но опсин отличается от такового бактерий.

1. При поглощении кванта света ретиналем происходит его изомеризация и передача протона другим аминокислотам опсина.

2. Опсин меняет свою конформацию и переходит в физиологически активное состояние.

3. Активированный опсин фосфорилирует трансдуцин, вызывая его активацию при участии ГТФ. Активированный трансдуцин, в свою очередь, фосфорилирует фосфодиэстеразу, переводя её в активное состояние. Фосфодиэстераза катализирует процесс расщепления цГМФ. Этот этап ответственен за эффект усиления, так как одна активированная молекула фосфодиэстеразы может расщепить много тысяч молекул цГМФ.

4. Снижение уровня цГМФ приводит к инактивации Na⁺ каналов в мембране. Происходит гиперполяризация мембраны, гиперполяризация распространяется электротонически к пресинаптической мембране и вызывает выделение медиатора.

5. В темноте снова происходит регенерация родопсина.

Для фоторегуляторных процессов характерен практически тот же механизм. Во всех процессах обязательно наличие фотохрома, воспринимающего свет, цепи передачи и усиления сигнала и конечного акцептора, ответственного за реализацию эффекта. Конечным эффектом в фоторегуляторных процессах может быть изменение мембранной проницаемости для ионов или гормонов, передача возбуждения на ферменты с изменением их активности, или передача возбуждения на субстрат с последующей его модификацией.