иск образован парой мембран толщиной ~7 нм, разделенных очень узким пространством. На электронных микрофотографиях пространство внутри дисков как бы замкнуто по краям. Соседние диски разделены несколько большим пространством.

Мембраны дисков на 60% состоят из белка и на 40%—из липида (табл. 5-1). Около 80% белка приходится на долю родопсина (зрию

8

ь *

;4

2

тельный пурпур)—липопротеида, нерастворимого в воде, но раствот римого в растворах детергентов. Для диспергирования молекул родопсина широко используется дигитонин, не меняющий оптических свойств родопсина. Родопсин млекопитающих имеет мол. вес ~ 28 000—35 000; каждая молекула содержит один хромофор, характеризующийся Ятах = 500 нм (рис. 13-29). Поскольку родопсин составляет основную Массу мембранного белка, очевидно, что его молекулы тесно примыкают одна к другой. На срезе палочек, приготовленном методом замораживания— травления, выявляются круглые частицы диаметром ~4—5 нм, слишком крупные, чтобы их можно было считать отдельными молекулами родопсина (если только каждая молекула не окружена слоем липида). Эксперименты By и Страйера по переносу энергии (разд. В, 2) привели к заключению, что молекула родопсина имеет Удлиненную форму (с максимальным размером 7,2 нм) и может пронизывать мембрану. Было высказано предположение, что эта молекула имеет крупную, почти сферическую головку, расположенную с внутренней стороны мембраны, и тонкий хвост, пронизывающий мембрану [136]. Хромофор расположен так, что вектор дипольного момента, перехода оказывается параллельным плоскости дисков (т. е. перпейди; кулярным направлению движения падающих фотонов).

2. Химическая природа хромофоров зрительных пигментов [137—139]

Хромофором родопсина является 1 1-^г/с-ретиналь, который под действием света изомеризуется [схема (13-34)] в полностью тра«с-рети-наль. Последний отщепляется от белковой части молекулы — апобелка опсина, который далее может самопроизвольно рекомбинировать с 11Известны и другие, родственные родопсину зрительные пигменты. Опсины колбочек в комплексе с 11-({ыс-ретиналем называют порфи-ропсинами; обычно они поглощают свет с несколько большими длинами волн, чем родопсин^. У отдельных пресноводных видов хромофрром зрительных пигментов (иодопсинов) является 3-дегидроретиналь. Положение максимума поглощения зрительных пигментов зависит как от природы связанного альдегида, так и от природы белка, причем последний оказывает больший эффект (табл. 13-3). Таким образом, ре-тинальсодержащие пигменты поглощают свет в широком диапазоне длин волн, охватывающем интервал 467—528 нм (18 900—21 400 см-1).

Таблица 13-3

Положение основных максимумов поглощения ретиналей и зрительных пигментов

Свободный альдегид Зрительный пигмент

Ретнналь 387 нм

(полностью транс) 25 800 см-1 500 нм

Ретиналь 376 им Родопсин

(11-цис) 26 600 см-1 20 000 см-1

Порфнропснн 522 нм

(колбочки) 19 200 см-1

3-дегндрорегнналь 393 нм Иодопснн 562 им

(1 \-цис) 25 400 см-1 17 800 см-1

При обработке нативного родопсина боргидридом натрия реакция восстановления бывает выражена довольно слабо, но после выцветания белка восстановление протекает быстро и ретиналь ковалентно связывается с белком с образованием вторичного амина. Это означает, что в родопсине ретиналь связан с белковой частью молекулы через шиффово основание. Попытки идентифицировать аминогруппу, к которой присоединено это основание, дали противоречивые результаты.

Однако у приматов цветовое зрение, по всей видимости, определяется тремя пигментами с Я,тах=447 нм. (снне-фнолетовая область), 540 нм (зеленая) и 577 нм (ягелтаяД; см. Mac|lichbl Е. F., Ifr., Sci. Am., 211, 48—5в (Dec. \964). Заметим, что одни WTATUTOFTOTO}*&*&№&T «йт*« меямштя .длШшми -ЁОЯЛ; чем иодйпсвм.

Одни эксперименты указывали на участие е-аминогрушш опсина, другие— аминогруппы фосфатидилэтаноламина. Недавно, медленно восстанавливая необесцвеченный родопсин с помощью цианборгидрида, удалось получить единственный продукт, анализ которого позволил заключить, что шиффово основание в нативном пигменте образовано по аминогруппе лизина [133]. Согласно результатам исследований модельных систем, сильный батохромный сдвиг спектра поглощения зрительных пигментов относительно спектра свободного ретиналя обусловлен наличием в последних сильно протонированного шиффова основания и сильным взаимодействием между полиеновой цепью ретиналя и белком.

3. Индуцируемые светом превращения

При освещении родопсина наблюдается последовательность легко регистрируемых спектральных изменений [133, 140]. Времена релаксации, указанные на схеме (13-35), получены при 20°С.

Родопсин (500 нм, 20 000 см~1)

Av

Т < 6-10-12 с

Прелю миродопсин (батородопсин)

(545 нм, 18 300 см-1)

50-10-9 с

Люмиродогтсин (497 нм, 20 ЮЭ см-1)

| х Tz 5010-6 с Мета родопсин I (480 им, 20 800 см"1)

Метародопсин II (380 им, 26 300 см~;)

I

Метародопсин (?) (465 нм, 21 500 см-1)

транг-Ретиналь (387 нм, 25 800 см-1) + Опсин (13-35)

Первое превращение, зарегистрирова