Значення фотосинтезу

Фотосинтез є основним джерелом біологічної енергії,$фотосинтезуючі автотрофи використовують її для утворення органічних речовин з неорганічних, гетеротрофи існують за рахунок енергії хімічних зв'язків, запасеної автотрофами, вивільняючи її в процесах аеробного та анаеробного дихання. Енергія, отримувана людством при спалюванні викопного палива (вугілля,нафта, природний газ, торф), також є запасеною в процесі фотосинтезу.

Фотосинтез є головним методом залучення неорганічного вуглецю в біологічний цикл. Весь кисень атмосфери біогенного походження і є побічним продуктом фотосинтезу. Формування окиснювальної атмосфери повністю змінило стан земної поверхні, зробило можливою появу дихання, а надалі, після утворення озонового шару, дозволило життю вийти на сушу.

Родопсин

Родопсин (застаріла, але до цих употребляющееся назва - зоровий пурпур) - основний зоровий пігмент. Міститься в паличках сітківки очі морських безхребетних, риб, майже всіх наземних хребетних і людини. Відноситься до складних білкам хромопротеїни. Модифікації білка, властиві різним біологічним видам, можуть істотно відрізнятися за структурою та молекулярної маси.

1. Функції родопсину

Під дією світла світлочутливий зоровий пігмент змінюється і один з проміжних продуктів його перетворення безпосередньо відповідальний за виникнення зорового збудження. Зорові пігменти, що містяться в зовнішньому сегменті фоторецепторной клітини, є складні забарвлені білки (хромопротеїдів). Та їх частина, яка поглинає видиме світло, називається хромофором. Це хімічна сполука - альдегід вітаміну А, або ретиналь. Білок зорових пігментів, з якими пов'язаний ретиналь, називається опсинів.

При поглинанні кванта світла ( фотона) хромофорной група білка (11-цис-ретиналь) ізомеризується в транс-форму. Збудження зорового нервавідбувається при фотолітіческіе розкладанні родопсину за рахунок зміни іонного транспорту в фоторецепторі. Згодом родопсин відновлюється (регенерує) в результаті синтезу 11-цис-ретиналь і опсина або в процесі синтезу нових дисків зовнішнього шару сітківки.

Родопсин відноситься до суперсімейство трансмембранних рецепторів GPCR (рецепторів, пов'язаних з G-білками). При поглинанні світла конформація білкової частини родопсину змінюється, і він активує G-білок трансдуцін, який активує фермент цГМФ-фосфодіестеразу. В результаті активації цього ферменту в клітині падає концентрація цГМФ і закриваються цГМФ-залежні натрієві канали. Так як іони натрію постійно викачуються з клітки АТФ-азой, концентрація іонів натрію всередині клітини падає, що викликає її гіперполяризацію. В результаті фоторецептор виділяє менше гальмівного медіатора глутамату, і в біполярної нервовій клітині, яка "растормаживается", виникають нервові імпульси.

1.1. Спектр поглинання родопсину

Рис. 1. Спектр поглинання родопсину жаби Rana temporaria в дігітоніновом екстракті. Видно два максимуми поглинання у видимій (500 нм.) І ультрафіолетової (280 нм.) Області. 1 - родопсин (відновлений пігмент); 2 - індикатор жовтий (знебарвлений пігмент). По осі абсцис - довжина хвилі (λ); по осі ординат - оптична щільність (D).

Специфічний спектр поглинання зорового пігменту визначається як властивостями хромофора і опсина, так і характером хімічного зв'язку між ними (докладніше про це див огляд: ^[1]). Цей спектр має два максимуми - один в ультрафіолетовій області (278 нм.), Обумовлений опсинів, і інший - у видимій області (близько 500 нм.), - Поглинання хромофора рис. 1. Перетворення при дії світла зорового пігменту до кінцевого стабільного продукту складається з ряду дуже швидких проміжних стадій. Досліджуючи спектри поглинання проміжних продуктів в екстрактах родопсину при низьких температурах, при яких ці ​​продукти стабільні, вдалося детально описати весь процес знебарвлення зорового пігменту ^[2].

У живому оці поряд з розкладанням зорового пігменту, природно, постійно йде процес його регенерації (ресинтезу). При темнової адаптації цей процес закінчується тільки тоді, коли весь вільний опсин з'єднався з ретиналь.