Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
конформационные перестройки родопсина, которые затем распространяются на
всю мембрану. В пользу структурных перестроек мембран наряду с
возникновением раннего рецепторного потенциала свидетельствуют и другие
данные. Так, экстрагируе-мость липидов гексаном из наружных сегментов
палочек сильно различается у темновых и обесцвеченных препа-
4. Механизмы реализации превращений родопсина 139
ратов. Наименьшее количество липидов извлекается из мембран, содержащих
интактный родопсин, наибольшее- из освещенных мембран, содержащих
метародопсин II. Мембраны с метародопсином I по экстрагируемо-сти липидов
занимают промежуточное положение. Вполне понятно, что степень экстракции
определяется доступностью липидов для малополярного растворителя и
интенсивностью межмолекулярных взаимодействий липид - мембранная матрица.
Иначе говоря, изменения в экстрагируемости липидов указывают на
структурную перестройку мембраны.
В последнее время получены и более прямые доказательства индукции светом
структурных перестроек в мембранах дисков наружных сегментов палочек.
Особенно показательны в этом отношении данные электронномикроскопической
криофрактографии, полученные Абра-хамсоном с сотр. Установлено, что
распределение и количество внутримембранных частиц на сколах сильно
изменяется у обесцвеченных образцов мембран. Аналогичный вывод следует и
из результатов проведенного Вашингтоном рентгеноструктурного анализа,
показавшего, что свет изменяет "плавучесть" родопсина в жидком липидном
бислое: в обесцвеченном состоянии макромолекулы родопсина как бы
погружаются в липидную фазу, в темновом ¦-всплывают. Эти эксперименты
послужили толчком для исследования структурного состояния липидной фазы в
темновых и обесцвеченных мембранах дисков. Однако существенных изменений
текучести липидной фазы в ходе индуцированной светом структурной
перестройки обнаружить не удалось. Так, было показано, что параметр
упорядоченности, определенный для спин-меченых в 6, 10 и 16-м положениях
стеариновых кислот (ЭПР-зонды), и микровязкость гидрофобного ядра
мембраны (гидрофобный флуоресцентный зонд 1,6-дифенил-1, 3, 5-гексатриен)
остаются после обесцвечивания мембран неизменными. Эти результаты
свидетельствуют о том, что в индуцированную светом структурную
перестройку мембран дисков вовлечена преимущественно не липидный, а
белковый компонент мембраны. По-видимому, в основе структурной
перестройки лежат изменения белок-липидных и белок-белковых
взаимодействий в поверхностных слоях мембраны.
140
Глава VI. Зрение
Прямым следствием структурных перестроек мембраны является изменение
проницаемости для потенциал-образующих ионов и генерация позднего
рецепторного потенциала. В этой связи очень показательны опыты Е. Е.
Фесенко с сотр., которым удалось зарегистрировать светозависимое
изменение сопротивления лецитин-холе-стериновых мембран в присутствии
фрагментов наружных сегментов палочек сетчатки. В ответ на короткий (1мс)
импульс видимого света наблюдалось резкое увеличение проводимости
мембраны, причем постоянная времени эффекта в пределах ошибки
соответствовала времени превращения метародопсина II.
Рассмотрим, как распределены основные потенциал-образующие ионы Na+ и К+
в наружном сегменте палочки. По данным Этингоф и Бонтинга, в наружных
сегментах палочек быка содержится около 130 мМ Na+ и 106-151 мМ К+. Часть
ионов находится в свободном состоянии, а часть связана с фосфолипидами
мембраны. Ионы Na+ и К+ во внутридисковом, междисковом и внеклеточном
пространстве распределены неравномерно. Так, по данным Бонтинга, во
внутридисковом пространстве много К+ и очень мало Na+, а в междисковом
пространстве, наоборот, мало К+ и много Na+. Известны данные,
свидетельствующие о том, что наружная мембрана палочки проницаема для
ионов Na+ и С1_ и мало проницаема для ионов К+. Благодаря этому по
электрохимическому градиенту ионы Na+ входят в наружный сегмент. В то же
время концентрация ионов Na+ не достигает равновесного состояния
вследствие их выталкивания наружу с помощью оубаин-чувствительной Na+-,
К+-АТФ-азы, локализованной во внутреннем сегменте. Как следствие, от
внутреннего к наружному сегменту снаружи палочки течет темновой натриевый
ток. Действительно, если палочку обработать оубаином, концентрация Na+ по
обе стороны мембраны выравнивается и темновой ток исчезает.
Итак, в отличие от нервных и мышечных клеток наружная мембрана палочек в
темноте не поляризована, а в значительной мере деполяризована. Небольшой
по величине мембранный потенциал палочки имеет положительное значение и
составляет +20 мВ (у нервных и мышечных клеток или волокон -50-+-100 мВ).
Следова-
4. Механизмы реализации превращений родопсина 141
тельно, в темноте мембрана палочки как бы возбуждена. Характерно, что
мембранный потенциал палочек обусловлен в основном движением ионов Na+, а
не К+, как у других клеток.
Известны данные, что при освещении палочки происходит поглощение из
