Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

28.8: Хімія зору

  • Page ID
    105821
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Зір - це процес, при якому світло поглинається пігментом у фоторецепторній клітині (барвником в оці), а фотохімія, яка виникає, в кінцевому рахунку, виробляє перехідний електричний сигнал, який передається в мозок і інтерпретується як візуальний образ. Є багато, що не до кінця зрозуміло про цей процес, але ми коротко обговоримо хімію, яка бере участь.

    Око - надзвичайно чутливий інструмент. Щоб бути впевненим, його відповідь на довжину хвилі обмежується\(400\) -\(800 \: \text{nm}\), але ступінь його чутливості така, що повністю адаптоване до темних очей може чітко виявляти об'єкти у світлі настільки тьмяним, щоб відповідати вхідному світлу над сітківкою лише близько 10 000 квантів в секунду - один квант світла на три хвилин на рецепторну клітину в сітківці!

    Сітківка складається з двох видів світлочутливих (фоторецепторних) клітин, відомих як стрижні та конуси. Стрижні більш чутливі і відповідають за зір при слабкому освітленні. Шишки набагато менше за кількістю, ніж стрижні і забезпечують деталізацію і кольоровий зір при хорошому освітленні. Та частина сітківки, яка відповідає центру поля зору, містить тільки конуси. Червоний пігмент під назвою родопсин - це світлочутлива речовина в стрижневих клітиках сітківки. Він найбільш сильно поглинається в синьо-зеленій області видимого спектра\(\left( \lambda_\text{max} \: 500 \: \text{nm} \right)\) і по суті не впливає на далеко-червоний кінець спектра. Зір конуса, здається, включає інший пігмент під назвою йодопсин, який поглинає далі до червоного, ніж родопсин.

    Родопсин - це комбінація білка, званого опсином, і високо кон'югованого альдегіду, 11- цис-сітківки:

    Структура опсину невідома, але його протезна група (11- цис-сітківка) пов'язана з ним через імін (основа Шиффа) функцію, утворену між альдегідною групою сітківки та амінофункцією бічного ланцюга лізинової одиниці опсину:

    Опсин сам по собі безбарвний, тоді як 11- цис -сітківка сильно поглинається при\(370 \: \text{nm}\). Поєднання опсину з 11- цис-сітківки виробляє чудовий\(\lambda_\text{max}\) зсув до довших довжин хвиль (\(430 \: \text{nm}\)до\(620 \: \text{nm}\), залежно від виду). Подібні зрушення довжини хвилі для 11- цис -сітківки в комбінації з простими амінами спостерігаються тільки до\(\lambda_\text{max}\) of\(440 \: \text{nm}\), і тільки потім для протонованої основи Шиффа. З цих доказів вважається, що хромофор у родопсині протонований і глибоко модифікований структурою опсину.

    Світло, що вражає сітківку, змінює колір родопсину з червоного на жовтий. Первинне фотохімічна подія в цьому процесі було встановлено Г.Вальдом (Нобелівський лауреат з фізіології та медицини, 1967), який показав, що поглинання світла призвело до зміни конфігурації про\(\ce{C_{11}}\) -\(\ce{C_{12}}\) подвійний зв'язок хромофора сітківки з цис на транс:

    Малюнок 28-13.
    Малюнок 28-13: Схематичне зображення циклу сітківки.

    Точна точка, в якій передається нервовий імпульс, не встановлена з упевненістю, але вона повинна відбутися до стадії гідролізу, оскільки гідроліз занадто повільний, щоб враховувати нервовий імпульс. Одна теорія припускає, що електричний сигнал генерується в момент поглинання світла шляхом перенесення електронів в\(\pi \rightarrow \pi^*\) синглетне збуджений стан, який має істотно заряджені атоми вуглецю.

    Дописувачі та атрибуція

    Template:ContribRoberts