视紫红质

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视紫红质

(rhodopsin)一种结合蛋白,由视黄醛(也称网膜素,retinal)和视蛋白(opsin)结合而成。视黄醛由维生素A氧化而形成,是维生素A的醛化合物,有多个同分异构体(此处主要为两个)。在视紫红质内与视蛋白结合的为分子构象较为卷曲的一种,即11-顺视黄醛(11-cisretinal),在光照下它即转变为构象较直的全-反视黄醛(all-trans retinal)。全-反视黄醛能进而引起视蛋白分子构象改变,并开始和视蛋白部分分离,以后又在酶的作用下继续分离,直至分解成为2个分子(图1),分解后的全-反视黄醛不能直接和视蛋白结合成视紫红质,但它可在维生素A酶的作用下还原成维生素A,通常也是全反型的,贮存在色素上皮细胞内,然后进入视杆细胞再氧化成11-顺视黄醛,参与视紫红质的合成、补充及分解反应继续进行。合成视紫红质的第一步是全-反视黄醛变成11-顺视黄醛,这一步是在暗处,在酶的作用下完成的,是一种耗能反应,其反应的平衡点决定于光照强度。第二步是11-顺视黄醛一旦生成,就和视蛋白合成视紫红质。这一步不耗能,可以很快完成。维生素A与视黄醛之间的转化虽是可逆的,但由于一部分视黄醛在反应过程中已被消耗,故必须依赖血液中维生素A的供应。人和高等动物体内不能自行合成维生素A,而必须由食物中摄取,维生素A缺乏患者,傍晚暗处看不清物体。这种夜盲症可补充含维生素A丰富的食物而治愈。

近年来根据对灵长类和人游离视网膜单个视锥细胞吸收光谱测量的研究,发现有三类视锥细胞,其吸收光谱高峰分别为450纳米(蓝)、525纳米(绿)和550纳米(红)(图2)。这说明很可能有三种不同的视锥感光色素。三种视锥细胞的感光色素的提纯和分离尚未成功。但目前已提取出一种感光色素,即由只含视锥细胞的鸡的视网膜中提取出的视紫蓝质(iodopsin),其光谱吸收峰值位置相当于红色光区,它也是视黄醛和视蛋白的结合体,与视紫红质的差别仅在视蛋白略有不同。感光细胞的光敏感度与未被分解的感光色素量有密切关系。感光色素浓度极少量的下降,感光细胞的光敏度就大为降低;人的视网膜中的视紫红质分解0.50%时,视杆细胞的光敏度会下降2000倍之多。故暗适应时,视网膜光敏度的高低与视紫红质的合成与分解的比率,特别是视紫红质复原的多少有着密切的关系。暗适应到20~30分钟,视觉光敏度达到最高值,视紫红质也几乎全部复原。

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