Биохимия зрения

Биохимия зрения изучает биохимические процессы, связанные с преобразованием светового сигнала в зрительный импульс, а также с работой зрительных пигментов и регуляцией работы зрительной системы на биохимическом уровне. Процесс восприятия света происходит в фоторецепторных клетках сетчатки глаза. Фоторецепторные клетки подразделяются на два типа: палочки и колбочки: Палочки — рецепторы света низкой интенсивности, позволяют видеть чёрно-белые изображения при тусклом свете. Колбочки — обеспечивают цветовое зрение при ярком свете, характеризуются разной чувствительностью к спектральным свойствам света. Механизм Свет, попадая на фоторецепторы, вызывает каскад биохимических реакций содержащихся в них зрительных пигментов. Некоторые этапы процесса: Поглощение фотона света молекулой зрительного пигмента (например, родопсина). Инициирование цепи биохимических событий. Следствием поглощения кванта света является закрытие катионных каналов, уменьшение темнового тока и гиперполяризация плазматической мембраны (увеличение положительного заряда на внешней поверхности клетки). Возникновение нервных импульсов — они передаются в следующие нейроны сетчатки и далее в зрительный нерв. Сетчатка адаптируется к изменяющимся условиям освещённости: при ярком свете активизируются колбочки, а в темноте включаются палочки. Пигменты В фоторецепторах сетчатки содержатся светочувствительные пигменты: Родопсин — содержится в палочках, поглощает фотон и создаёт ответ. Состоит из двух компонентов: бесцветного белка опсина и ковалентно связанного хромофорного компонента — производного витамина А, 11-цис-ретиналя, акцептирующего свет. Йодопсин — содержится в колбочках. Выделяют три типа йодопсина, которые настроены на длину волны: 560 нм (красный), 530 нм (зелёный) и 420 нм (синий). Пигменты различаются тем, что максимум поглощения находится в различных областях спектра: например, палочки, содержащие родопсин, имеют максимум поглощения в области 500 нм, а колбочки с йодопсином — в красной части спектра (620–760 нм). Регуляция При постоянном и равномерном освещении устанавливается равновесие между скоростью распада и восстановления пигментов. Когда количество света, падающего на сетчатку, уменьшается, это динамическое равновесие нарушается и сдвигается в сторону более высоких концентраций пигмента. Этот фотохимический феномен лежит в основе темновой адаптации — повышения чувствительности зрения к условиям малой освещённости. Также в фотохимических процессах участвует пигментный слой сетчатки, который образован эпителием, содержащим фусцин. Этот пигмент поглощает свет, препятствуя отражению и рассеиванию его, что обусловливает чёткость зрительного восприятия. Патологии Нарушение биохимических процессов в зрительной системе может приводить к различным патологиям, например: Диабетическая ретинопатия — заболевание, при котором хронически повышенный уровень глюкозы вызывает каскад патологических биохимических процессов, приводящих к повреждению сосудов сетчатки и отёку макулы. Диагностика основывается на результатах офтальмоскопии — осмотра глазного дна. Дальтонизм — невозможность различать синюю часть спектра, что связано с аномальной деятельностью палочек сетчатки.