Реакции зрительного цикла в палочках сетчатки амфибий

• Автор: Колесников, Александр Викторович
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

ЦеЛЬ Задачи ИССЛАНДмммот.иими.ммчстчч.чи.мм 7 Научная новизна результатов исследования.
Основные положенияу выносимые на защиту Д Теоретическая и практическая значимость работы

Апробация работы и публикации результатов исследования О

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Строение палочек и колбочек

1.2. Структура и свойства зрительных пигментов

1.3. Реакции фотолиза зрительного пигмента

1.3.1. Быстрые стадии фотолиза родопсина

1.3.1.1. Фотородопсин.

1.3.1.2. Батородопсин.
1.3.1.3. Синий продукт i ii. 1.
1.3.1.4. Люмиродопсин.
1.3.1.5. Метародопсин .
1.3.2. Медленные стадии фотолиза родопсина
1.3.2.1. Метародопсин II
1.3.2.2. Метародопсин III.
1.3.2.3. Полностьютранс ре тиноль и опсин
1.4. Механизм возбуждения каскада фототрансдукции. . .
1.5. Инактивация каскада фототрансдукции и его регуляция
1.6. Реакции зрительного цикла и тем новая адаптация фоторецепторов .
1.6.1. Роль медленных стадий фотолиза в темповой адаптации
1.6.2. Образование полностьютранс ретинола в наружном сегменте.
1.6.3. Транспорт ретинола в клетки пигментного эпителия.
1.6.4. Образование 1 цис ретиналя в пигментном эпителии.
1.6.5. Транспорт цис ретиналя в наружный сегмент
1.6.6. Рекомбинация цис ретиналя с опсином в наружном сегменте
1.7. Лимитирующая стадия стадии зрительного цикла в норме и при патологиях
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОД
2.1. Экспериментальные животные,
2.2. Микроспектрофотометрия .
2.2.1. Приготовление препарата
2.2.2. Микроспектрофотометр.
2.2.3. Процедура измерения
2.2.4. Обработка результатов
2.2.4.1. Процедура коррекции базовой линии
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Поздние стадии фотолиза родопсина в интактных палочках амфибий
3.1.1. Изменения спектров поглощения изолированных НСП в ходе медленных
стадий фоголиза.
3.1.2. Спектры поглощения метародопсинов I и II.
3.1.3. Спектр поглощения метародопсина III
3.1.4. Спектры конечных продуктов фотолиза в изолированных НСП
3.1.5. Ориентация хромофорной группы в поздних продуктах фотолиза.
3.1.6. Временной ход изменения концентраций продуктов фотолиза
3.1.7. Образование ретинола в нитактных палочках.
3.1.8. Независимость кинетики распада метародопсинов II и III от активности полиостъютранс ретинолдегидрогеназы.
3.1.9. Существование зависимого равновесия между метародопсинами П и III
3.1 Кинетическая схема медленных стадий фотолиза.
3.1 Образование метародопсина III при небольших степенях обесцвечивания родопсина
3.2. Фоторегенерация родопсина из ииндикатора желтого .
3.2.1. Фоторегенерация зрительного пигмента из Р0.
3.2.1.1. Временной ход фоторегенерации.
3.2.1.2. Устойчивость фоторегенерированного пигмента к гидроксиламину.
3.2.1.3. Состав фоторегенерированного пигмента
3.2.1.4. Источники цисхромофоров.
3.2.1.5. Состав конечной смеси продуктов после завершения фоторегенерации.
3.2.2. Фоторегенерация зрительного пигмента из ретинального компонента индикатора желтого
3.2.2.1. Временной ход фоторегенерации и состав регенерированного пигмента
3.2.2.2. Источники образования цисхромофоров.
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Характеристика метода исследования .
4.2. Поздние стадии фотолиза родопсина в интактных палочках
4.2.1. Номенклатура и характеристика поздних продуктов фотолиза.
4.2.2. Кинетическая схема медленных стадий фотолиза.
4.2.3. Роль поздних продуктов фотолиза родопсина в темповой адаптации палочек
4.3. Стадии, лимитирующие скорость работы зрительного цикла .
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Следует отметить, что результаты исследований, полученные на палочках амфибий, могут быть справедливы и для палочек млекопитающих, включая палочки человека, поскольку в настоящее время предполагается, что процесс фотолиза родопсина у холоднокровных и теплокровных позвоночных во многом сходен , i i, . Они также могут оказаться полезными при изучении других клеточных сигнальных систем, о которых известно значительно меньше, чем о передаче сигнала при зрительном возбуждении. Кроме того, в результате работы был сделан шаг к выяснению вопроса о том, где лежит лимитирующая стадия стадии зрительного цикла позвоночных в нормальных условиях. III Международном симпозиуме Уюпагшт III Твярминне, Финляндия, . По материалам диссертации опубликовано 6 тезисов докладов на российских и международных конференциях и 3 научные статьи в рецензируемых журналах, 2 из которых в международных. Еще одна статья подготовлена к публикации, также в международном журнале. Глава 1. Зрительная система человека и животных способна работать в диапазоне интенсивностей света, охватывающем около порядков, из которых раз обеспечивается работой зрачка, а остальные 9 порядков приходятся на сетчатку и центральные механизмы Хартридж, i, . Этот диапазон обслуживается работой двух систем фоторецепторов палочковой и колбочковой. Палочки служат рецепторами сумеречной системы зрения, которая может работать при предельно низких уровнях освещенности, и способны вызывать зрительное ощущение при попадании всего нескольких квантов света на ограниченную область сетчатки , . Однако палочковая система имеет низкую разрешающую способность и не может различать цвета. Колбочки являются рецепторами дневной системы зрения, они имеют низкую светочувствительность, но позволяют достичь высокой остроты зрения и обеспечивают цветоразличение. Рецепторы обоих типов имеют сходное морфологическое строение рис. Это длинные клетки, состоящие из двух частей. Дистальная область, называемая наружным сегментом, содержит фоторецепторные мембраны и является местом, в котором происходит поглощение света и начинается процесс зрительного возбуждения. Далее следует ресничка, связывающая наружный сегмент с внутренним. В области внутреннего сегмента содержится скопление митохондрий эллипсоид, под которым располагаются ядро, эндоплазматический ретикулум и гранулы гликогена. У палочек наружный сегмент, как правило, имеет цилиндрическую форму, а его диаметр примерно равен диаметру внутреннего сегмента. Наружные сегменты колбочек обычно конические, а внутренний сегмент по диаметру превосходит наружный. В синаптический отросток врастают окончания вторых нейронов сетчатки биполярных и горизонтальных клеток. Рис. Схема строения палочки и колбочки сетчатки позвоночных. Стрелка указывает естественное направление распространения света. Говардовский, . У человека наружные сегменты палочек в среднем имеют размеры x2 мкм и содержат около 0 дисков. У амфибий они более крупные до x6 мкм и имеют до дисков. Расстояние между центрами соседних дисков составляет 0 А, а пространство между дисками 0 А. В процессе эмбрионального развития диски палочек и колбочек образуются как складкивпячивания плазматической мембраны реснички, растущей из апикального конца фоторецептора. В палочках образование складок продолжается у основания наружного сегмента в течение всей жизни. Вновь появившиеся складки оттесняют старые в дистальном направлении, при этом диски отрываются от поверхностной мембраны и превращаются в замкнутые структуры, полностью отделенные от оболочки наружного сегмента. В колбочках диски сохраняют связь с плазматической мембраной и у взрослого животного. Однако по мере старения в колбочках диски не перемещаются вдоль оси клетки, а быстро перемешиваются со старой мембраной. Дистальные концы обоих типов фоторецепторов со временем фагоцитируются клетками пигментного эпителия. У человека мембрана наружных сегментов палочек полностью обновляется в течение двух недель, а у лягушки за дней , . Фоторецепторная мембрана дисков, как и любая клеточная мембрана, состоит из липидного бислоя с пронизывающими его гидрофобными интегральными белками и более гидрофильными примембранными белками, прикрепленными к поверхности. Общая доля липидов составляет , а белков около v . Имеется также некоторое количество олигосахаридов.