DSC50 (14)

36 1. Retinol i karotenoidy — witamina A i jej prowitaminy

i siatkówka oka staje się mniej wrażliwa na działanie światła. Odwrotnie dzieje się przy słabym oświetleniu, albowiem rodopsyna w tych warunkach regeneruje się i zwiększa tym samym wrażliwość optyczną siatkówki oka.

W roku 1958 G. Wald i jego współpracownicy wykazali, że pod wpływem światła zachodzi izomeryzacja 11-cis-retinalu do pełnego-trans-retinalu i tym samym zostaje zapoczątkowane pobudzenie wzrokowe i tzw. cykl rodopsy-nowy.

Zgodnie z poglądami Walda rodopsyna pod wpływem światła ulega przemianie w batorodopsynę, w której chromoforem jest pełny-frans-retinal, a więc najbardziej rozciągnięta forma witaminy A — aldehydu. W kolejnych etapach cyklu rodopsynowego następują zmiany konformacyjne i powstaje kilka związków pośrednich, zwanych lumirodopsyną oraz metarodopsyną. Konwersja batorodopsyny w lumirodopsynę, a tej z kolei w metarodopsynę 1 i U zachodzi w ciągu bardzo krótkiego czasu (mili- czy nawet nanosekund) już bez udziału światła. Z tego wynika, że najpierw rodopsyna ulega fotolizie i przekształca się w batorodopsynę, a następnie wszystkie dalsze przemiany są następstwem wielkiej termolabilności wzmiankowanych wyżej produktów pośrednich.

Po całkowitym rozpadzie rodopsyny na pełny-frans-retinal i opsynę może nastąpić regeneracja tego fotoreceptora, co ma miejsce w warunkach słabszego oświetlenia. Okazało się, że ta resynteza rodopsyny zachodzi w nienaruszonym oku, natomiast w wyizolowanej siatkówce takiej regeneracji nie zaobserwowano. Z faktu tego jasno wynika, że w żywym oku musi istnieć mechanizm zapewniający tworzenie się 11-czs-izomeru retinol u (bądź retinalu), a w wyodrębnionej siatkówce takiego mechanizmu nie ma. Wyjaśnienie tego jest łatwe, jeżeli przyjąć, że do siatkówki żywego oka 11-cźs-izomer przenika z krwi przepływającej przez pigmentowaną błonę śluzową oka. Konsekwencją takiego założenia była hipoteza o istnieniu enzymu znanego jako izomeraza retinalowa, która katalizuje przemianę pełnego-trans-retinalu w jego 11-ris-izomer. Enzym ten rzeczywiście znaleziono w pigmentowanej śluzówce oka oraz w znacznie większych ilościach w siatkówce oka wielu zwierząt W toku dalszych prób do resyntezy rodopsyny in vitro zastosowano różne izomery retinalu i wówczas to ustalono, że tylko 1 l-cis-retinal łączy się z opsyną, dając rodopsynę. Obecnie wiadomo, że opsyna połączona jest z 11-cis-retinalem wiązaniem typowym dla zasady Schiffa, tj. grupa aldehydowa chromoforu wiąże się z e-aminową grupą określonej reszty lizynowej białka. Porównanie maksymalnej absorpcji światła przez rodopsynę (/. = 500 nm) z uprotonowaną i nieuprotonowaną zasadą Schiffa wskazuje, że rodopsyna jest uprotonowaną zasadą SchiiTa. Ilustruje to następująca reakcja:

♦ H2N (CH₂ )_ą—C H—C —opsyna NH₂

Jak z tego widać, w reakcji tej powstaje uprotonowaną zasada Schiffa. Cząsteczka chromoforu (11-cis-retinalu) mieści się w kieszeni białka w pobliżu środka rdzenia błony. A zatem cykl rodopsynowy można schematycznie zobrazować w sposób przedstawiony na rysunku 1.24.

rodopsyna (A._max 498 nm)

(11 -c/s-retinal + opsyna)

max

batorodopsyna (X_max 543 nm) (pełny-frans-retinal + opsyna)

lumirodopsyna (A._max 497 nm)

metarodopsyna I (X_max 478 nm)

•max

metarodopsyna II (A,_max 380 nm)

■max

metarodopsyna III (X_max 465 nm) (pararodopsyna)

■max

-H

frans-N-retinylidenoopsyna (X_max 440 nm h* A._max 365 nm)

pefny-frans-retinal (X_max 370 nm) + opsyna

Rys. 1.24. Schemat rozpadu rodopsyny na białko (opsynę) i grupę prostetyczną