В фоторецепторе

В фоторецепторах сетчатки осуществляется преобразование энергии электромагнитного излучения (света) в энергию колебаний мембранного потенциала клетки. Процесс преобразования протекает в несколько этапов (рис. 2.4).

· На 1-м этапе фотон видимого света, попадая в молекулу светочувствительного пигмента, поглощается p-электронами сопряженных двойных связей 11- цис -ретиналя, при этом ретиналь переходит в транс -форму. Стереомеризация 11- цис -ретиналя вызывает конформационные изменения белковой части молекулы родопсина.

· На 2-м этапе происходит активация белка трансдуцина, который в неактивном состоянии содержит прочно связанный GDP. После взаимодействия с фотоактивированным родопсином трансдуцин обменивает молекулу GDP на GTP.

· На 3-м этапе GTP-содержащий трансдуцин образует комплекс с неактивной cGMP-фосфодиэстеразой, что приводит к активации последней.

· На 4-м этапе активированная cGMP-фосфодиэстераза осуществляет гидролиз внутриклеточного сGMP до GMP.

· На 5-м этапе падение концентрации cGMP приводит к закрытию катионных каналов и гиперполяризации мембраны фоторецептора.

Рис. 2.4. Фософдиэстеразный каскад трансдукции светового сигнала в фоторецепторах сетчатки.

Rho – родопсин, *Rho – фотоактивированный родопсин, Gt – трансдуцин, PDE – фосфодиэстераза, *PDE – активированная фосфодиэстераза. Внизу схематически показаны ионные каналы в открытом и закрытом состоянии.

В ходе трансдукции сигнала по фосфодиэстеразному механизму происходит его усиление. За время фоторецепторного ответа одна единственная молекул возбужденного родопсина успевает активировать несколько сот молекул трансдуцина. Т.о. на первом этапе трансдукции сигнала происходит усиление в 10²-10³ раз. Каждая активированная молекула трансдуцина активирует лишь одну молекулу фосфодиэстеразы, зато последняя катализирует гидролиз нескольких тысяч молекул сGMP. Т.о. на этом этапе сигнала усиливается еще в 10³-10⁴ раз. Следовательно, при передаче сигнала от фотона до cGMP может происходить более чем 10⁵-кратное его усиление.