Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
кальмара от 40 000 до 70 000, что может быть связано не только с
методическими особенностями определения молекулярных весов различными
авторами, но также и субъединичным строением родопсина, различной
представленностью мономерных и димерных форм.
Спектр поглощения родопсина характеризуется четырьмя максимумами: в а-
полосе (500 нм), р-полосе (350 нм), у-полосе (278 нм) и 6-полосе (231
нм). Считается, что а- и p-полосы в спектре обусловлены поглощением
ретиналя, а у- и 6-полосы - поглощением опсина. Молярные экстинкции имеют
следующие значения: при 500 нм - 43 250, при 350 нм- 10 600 и при 278 нм
- 71 300.
Для оценки чистоты препарата родопсина обычно используют
спектроскопические критерии - отношение оптических плотностей для видимой
(хромофорной) (DwoJDboa) и ультрафиолетовой (белокхромофорной) области
(Dm/Dwi), Для наиболее очищенных препаратов родопсина эти значения
соответственно равны 1,6- 1,75 и 0,168. Родопсин флуоресцирует в видимой
области спектра с максимумом свечения при 580 нм в дигитони-новом
экстракте и при 600 нм - в составе наружных сегментов. Квантовый выход
его флуоресценции около 0,005.
Белковая часть зрительного пигмента (опсин) быка, крысы и лягушки имеет
близкий аминокислотный состав с равным содержанием неполярных
(гидрофобных) и полярных (гидрофильных) аминокислотных остатков. К
аспарагиновому остатку опсина присоединена одна олигосахаридная цепь, т.
е. опсин представляет собой гликопротеид. Предполагается, что
полисахаридная цепь на поверхности родопсина играет роль "фиксатора",
ответственного за ориентацию белка в мембране диска. По данным ряда
авторов, опсин не несет N- и С-концевых аминокислотных остатков, т. е.
полипептидная цепь белка, по-видимому, циклизована. Аминокислотный состав
опсина еще не определен. Изучение дисперсии оптического вращения
препаратов опсина показало, что содержание а-спиральных участков в опсине
50-60%.
В нейтральной среде молекула опсина несет отрицательный заряд и обладает
изоэлектрической точкой при рН = 5,3.
2. Зрительные пигменты
127
Менее ясен вопрос о том, сколько молекул фосфолипидов связано с одной
молекулой опсина. Согласно данным различных авторов, эта цифра сильно
варьирует. По мнению Абрахамсона, в каждом липохромопротеиде с опсином
прочно связано восемь молекул фосфолипидов (из них пять молекул
фосфатидилэтаноламина). Кроме того, в комплекс входят 23 слабосвязанные
молекулы фосфолипидов.
Рассмотрим теперь основной хромофор зрительного пигмента - 11-ч"с-
ретиналь. На каждую молекулу белка в родопсине приходится лишь одна
молекула пигмента. 11-Чнс-ретиналь содержит в боковой цепи четыре
сопряженные двойные связи, которые обусловливают цис-гранс-изомерию
молекулы пигмента. От всех известных стереоизомеров 11-г^ис-ретиналь
отличается выраженной нестабильностью, что связано с уменьшением энергии
резонанса, обусловленным нарушением компланарности боковой цепи.
сно
1,Г*' 11,15-дицис
Концевая альдегидная группа в боковой цепи обладает повышенной
реакционной способностью и реагиру-
128
Глава VI. Зрение
ет с аминокислотами, их аминами и фосфолипидами, содержащими аминогруппы,
например, фосфатидилэтанол-амином. При этом образуется альдиминная
ковалентная связь - соединение типа Шиффова' основания (HC = N-).
Спектр поглощения 11-?{И?-ретиналя обнаруживает максимум при 380 нм. Как
уже упоминалось, тот же хромофор в составе зрительного пигмента имеет
максимум поглощения при 500 нм. Такой большой батохром-ный сдвиг (около
120 нм) может быть обусловлен рядом причин: протонированием азота в
альдиминной группе, взаимодействием ретиналя с SH-группами опсина,
слабыми межмолекулярными взаимодействиями ретиналя с белком. Ирвинг
считает, что основной причиной сильного батохромного сдвига в спектре
поглощения ретиналя является высокая локальная поляризуемость среды
вокруг хромофора. Такой вывод им был сделан на основании модельных
опытов, в которых измерялись спектры поглощения протонированного
производного ретиналя с аминосоединением в различных растворителях.
Оказалось, что в растворителях с более высоким показателем преломления
отмечался и более сильный батохромный сдвиг.
На решающую роль взаимодействий белка с ретина-лем в определении
положения длинноволнового максимума поглощения зрительного пигмента
указывают также опыты Рэдинга и Уолда, в которых зарегистрировано
обесцвечивание пигмента при протеолизе белкового носителя. С различиями
во взаимодействиях ретиналя с микроокружением в пределах липопротеидного
комплекса могут быть связаны наблюдающиеся довольно широкие вариации в
положении максимумов спектров поглощения зрительных пигментов (от 430 до
575 нм) у различных видов животных.
Еще несколько лет назад сильные споры среди фотобиологов вызывал вопрос о
природе партнера, с которым соединен ретиналь в зрительном пигменте. В
настоящее время общепринята точка зрения о том, что ретиналь с помощью
Шиффова основания связан с белком-опсином. При этом ковалентная связь
