Rhodopsin

A rodopszin (görög ῥόδος Rhodos , rózsaszín, és ὄψομαι Opsomai , jövő idő ὁρῶ Oro látni), vagy vizuális lila egy pigment fehérje fényérzékeny jelen a pálca , az egyik a két típusú fotoreceptor sejtek a retina ( a szem a gerincesek, szem áll a ízeltlábúak, ocelli ). G-fehérjékhez kapcsolt receptor is . Ez felelős az érzékenységet a szem a fény .

Szerkezet

Mint minden G-fehérjéhez kapcsolt receptor , a rodopszinek is 7 transzmembrán doménje van.

Evolúció

A rodopszin a Halobacterium óceánban jelenik meg , egy fényérzékeny archaeobacteriumban , amelyben membrán protonpumpaként szolgál . Ez a fehérjepigment később megtalálható az euglenes és a dinoflagellátusok megbélyegzésében, amelyek protisták fele fototróf , a másik fele fagotrófak . Az eritropsidinium kivétel: ennek a dinoflagellátnak a kifinomult szeme lehetővé teszi a zsákmány vadászatát. A fényérzékeny eszköz valóban egy ocelloïde (en) , organellum , amelyben az egyik lehet megkülönböztetni, analógia útján, a szaruhártya, a lencse és a retina test régió határolja fotoreceptor pigmentek rodopszin típusú, a gént úgy kaptuk, horizontális géntranszfer által hordozó fototróf tengeri baktériumok ( endoszimbiózis ). Az is lehetséges, hogy a medúza ezt a gént vízszintes átvitel útján szerezte meg a dinoflagellátétól, így a gerinces szem prototípusa lett. Bizonyos medúzáknak , például a Clozonema víziállatnak valóban a csáp alján van szem, fotoreceptor sejtekkel, pigment sejtekkel és lencsével.  

A halak a mélységbe függetlenül megszerezhető új gének , amelyek lehetővé teszik számukra, hogy készítsen 3-14 különböző rhodopsins. Többféle bot rendelkezésre állása talán lehetővé teszi számukra a más gerinces állatok kúpjaihoz hasonló színérzékelést (kevésbé érzékeny a fényre, mint a rudak).

Az óriási vírusok külön sora egy rodopszin fotoszisztémát hozott az egysejtű tengeri ragadozókhoz

A látás mechanizmusa

A rudak fényérzékeny anyagot hordoznak, amely érzékeli a leggyengébb fényt: rodopszint; hasonlít a fényképes lemezek és filmek érzékeny emulziójára. A fotográfiailag érzékeny emulzióval ellentétben a retinalila visszafordítható kémiai reakcióval rendelkezik, ezért folyamatosan megújíthatja a fényérzékenységét. Amikor a fény a retina bíborára esik, ott kémiai reakciókat vált ki, és a perifériás elektronokat egyik atomról a másikra továbbítja. Bizonyos atomokat ezután ionizálnak, ezért képesek elektromos áramok létrehozására és szállítására, csakúgy, mint az akkumulátor akkumulátorának elektrolitjában lévő ionok . Mivel a retinát a fény stimulálja, foto-receptorai elektromos impulzusokat generálnak, amelyek befolyásolják a látóideg rostjait, amelyekhez kapcsolódnak. Ezeknek a kémiai reakcióknak az időtartama sokkal hosszabb, mint az elektron egyik pályáról a másikra történő ugrása.

Rodopszin van kialakítva egy transzmembrán fehérje, opszin , amelyen egy prosztetikus csoportot , retina vagy retinene, kapcsolódik , amely nem más, mint egy aldehidet a vitamin ( retinol ), önmagában származó pro-vitamin, vagy β-karotin , mellékelt az étrend által ( gyakran narancssárga ételek : sárgarépa , sárgabarack , áfonya , vaj , spenót stb.). A folyamat a látás részesül foton megfelelő energia (látható sávot 650-400  nm kb) egy rodopszin molekula, amelynek menetben retinene része, akkor a konformáció 11- cisz idomulni all transz (úgynevezett metarhodopsin II ).

Ennek az átalakulásnak két hatása van:

Ez a folyamat érvényes az rudak , felelős szkotopikus (és pánkromatikus ) látás . A multispektrális nappali látásért felelős kúpok három kategóriába sorolhatók: mindegyikre jellemző egy vörösre, zöldre vagy kékre érzékeny opzin .

Ha van elképzelésünk arról, hogy mi lenne a látás, amely csak a rudakból, tehát a rodopszinból származik, elég, ha érdekel az achromata esete. A veleszületett achromatopsia-ban szenvedőknél a kúpok teljesen hibásak; víziójuk tehát lényegében a botokból származik. Ezeknek az alanyoknak ezért színtelen a szürke árnyalatú látása, csökkent látásélességük (<2/10) és erős fotofóbia . Ezt a ritka betegséget sokáig "rúd monokrómának" nevezik.

Az anyagot Franz Christian Boll fedezte fel 1876-ban, és Wilhelm Kühne izolálta .

Érzékenység

Az emberi szem eléri a 10 −14 W érzékenységet , amely megfelel néhány foton előfordulásának, vagy akár egy gyertya fényerősségének 16  km-nél  ; ezt a maximumot 507 nm-re , kék-zöld hullámhosszra érik el  éjjellátásban. Nappali látás esetén a maximális érzékenység 555 nm-re tolódik át  zöld-sárga színben, ami megfelel a napspektrum maximális fényintenzitásának.

A rodopsin érzékeny az ultraibolya sugarakra is, de ezeket az üvegtest felszívja, ezért nem okoz retina érzést.

Az emberi szem rendkívül éles érzékenysége a látást az egyik leghatékonyabb érzéknek teszi.

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (a) Claudio H. Slamovits Noriko Okamoto, Lena Burri, Erick R. James & Patrick J. Keeling, "  A bakteriális proteorhodopsin protonpumpa tengeri eukariótákban  " , Nature Communications , Vol.  2, n o  183,2011( DOI  10.1038 / ncomms1188 ).
  2. (in) Shiho Hayakawa, Yasuharu Takaku, Jung Shan Hwang, Takeo Horiguchi, Hiroshi Suga, Walter Gehring, Kazuho Ikeo, Takashi Gojobori, "  Egysejtű Camera Eye-típusú szerkezet funkciója és evolúciós eredete  " , PLoS ONE , vol.  10, n o  3,2015. március 3( DOI  10.1371 / journal.pone.0118415 ).
  3. (a) Hiroshi Suga, Patrick Tschopp, Daria F. Graziussi Michael Stierwald Volker Schmid, Walter J. Gehring, "  Rugalmasan Deployed Pax gének szem fejlődésének korai Evolution állatok mutatja vizsgálatokban Hydrozoan medúza  " , Proceedings of the National Tudományos Akadémia , vol.  107, n o  32,2010. augusztus 12, P.  14263-14268 ( DOI  10.1073 / pnas.1008389107 ).
  4. Coraline Madec, "  A mélység hipervíziója  ", a tudomány számára , n o  501,2019. július, P.  14.
  5. (in) Zuzana Musilova Fabio Cortesi, Michael Matschiner, IL Wayne Davies, Jagdish Suresh Patel et al. , „  Vízió több különféle rúdopszin felhasználásával a mélytengeri halakban  ” , Science , vol.  364, n °  6440,2019. május 10, P.  588-592 ( DOI  10.1126 / science.aav4632 ).
  6. David M. Needham és társai. (2019) A különböző törzse óriás vírusok hoz egy rhodopszin fotoszisztéma hogy egysejtű tengeri ragadozók | PNAS 2019. október 8. 116 (41) 20574-20583; először 2019. szeptember 23-án jelent meg. https://doi.org/10.1073/pnas.1907517116 ( összefoglaló )
  7. http://www.fasebj.org/content/22/12/4038.full .
  8. Napfény esetén, amelynek színhőmérséklete megegyezik a normalizált nappal, 5600 K.