視紫紅質有什麼作用,紫膜(嗜鹽菌視紫紅質)為什麼會成為現代生物學研究的熱點問題?

2022-09-24 06:20:22 字數 4136 閱讀 1076

1樓:漫閱科技

視紫紅質是一種結合蛋白,由視黃醛和視蛋白結合而成。視黃醛由維生素a氧化而形成,是維生素a的醛化合物,有多個同分異構體(此處主要為兩個)。在視紫紅質內,與視蛋白結合的為分子構象較為捲曲的一種,即11-順視黃醛,在光照下它即轉變為構象較直的全-反視黃醛。

全-反視黃醛能進而引起視蛋白分子構象改變,並開始和視蛋白部分分離,以後又在酶的作用下繼續分離,直至分解成為2個分子,分解後的全-反視黃醛不能直接和視蛋白結合成視紫紅質,但它可在維生素a酶的作用下還原成維生素a,通常也是全反型的,貯存在色素上皮細胞內,然後進入視杆細胞,再氧化成11-順視黃醛,參與視紫紅質的合成、補充及分解反應繼續進行。合成視紫紅質的第一步是全-反視黃醛變成11-順視黃醛,這一步是在暗處,在酶的作用下完成的,是一種耗能反應,其反應的平衡點決定於光照強度。第二步是11-順視黃醛一旦生成,就和視蛋白合成視紫紅質。

這一步不耗能,可以很快完成。維生素a與視黃醛之間的轉化雖是可逆的,但由於一部分視黃醛在反應過程中已被消耗,故必須依賴血液中維生素a的**。人和高等動物體內不能自行合成維生素a,而必須由食物中攝取,維生素a缺乏患者,傍晚暗處看不清物體。

這種夜盲症可補充含維生素a豐富的食物而**。

2樓:茆曲靳梅雪

視紫紅質

(rhodopsin)一種結合蛋白,由視黃醛(也稱網膜素,retinal)和視蛋白(opsin)結合而成。視黃醛由

維生素a

氧化而形成,是維生素a的醛

化合物,有多個同分異構體(此處主要為兩個)。在視紫紅質內與視蛋白結合的為分子構象較為捲曲的一種,即11-順視黃醛(11-cisretinal),在光照下它即轉變為構象較直的全-反視黃醛(all-trans

retinal)。全-反視黃醛能進而引起視蛋白分子構象改變,並開始和視蛋白部分分離,以後又在酶的作用下繼續分離,直至分解成為2個分子,分解後的全-反視黃醛不能直接和視蛋白結合成視紫紅質,但它可在維生素a酶的作用下還原成維生素a,通常也是全反型的,貯存在

色素上皮細胞內,然後進入

視杆細胞

,再氧化成11-順視黃醛,參與視紫紅質的合成、補充及分解反應繼續進行。合成視紫紅質的第一步是全-反視黃醛變成11-順視黃醛,這一步是在暗處,在酶的作用下完成的,是一種耗能反應,其反應的平衡點決定於

光照強度

。第二步是11-順視黃醛一旦生成,就和視蛋白合成視紫紅質。這一步不耗能,可以很快完成。

維生素a與視黃醛之間的轉化雖是可逆的,但由於一部分視黃醛在反應過程中已被消耗,故必須依賴血液中維生素a的**。人和高等動物體內不能自行合成維生素a,而必須由食物中攝取,維生素a缺乏患者,傍晚暗處看不清物體。這種

夜盲症可補充含維生素a豐富的食物而**。

近年來根據對靈長類

和人遊離

視網膜單個

視錐細胞

吸收光譜測量的研究,發現有三類視錐細胞,其吸收光譜高峰分別為450奈米(藍)、525奈米(綠)和550奈米(紅)(圖2)。這說明很可能有三種不同的

視錐感光色素。三種視錐細胞的感光色素的提純和分離

人視網膜中視

錐細胞的

吸收光譜曲線

尚未成功。但目前已提取出一種感光色素,即由只含視錐細胞的雞的視網膜中提取出的視紫藍質(iodopsin),其光譜吸收峰值位置相當於

紅色光區,它也是視黃醛和視蛋白的結合體,與視紫紅質的差別僅在視蛋白略有不同。

感光細胞

的光敏感度與未被分解的感光色素量有密切關係。感光色素

濃度極少量的下降,感光細胞的

光敏度就大為降低;人的視網膜中的視紫紅質分解0.50%時,視杆細胞的光敏度會下降2000倍之多。故暗適應時,視網膜光敏度的高低與視紫紅質的合成與分解的比率,特別是視紫紅質復原的多少有著密切的關係。

暗適應到20~30分鐘,視覺光敏度達到最高值,視紫紅質也幾乎全部復原。

3樓:剛榮

視紫紅質是視杆細胞中的一種物質對於眼睛的感光有重要作用,但並不是所有的動物都有眼睛這種結構,所以不是所有的動物都有視紫紅質。

4樓:跟蹤殺人

視紫紅質感受弱光,在視杆細胞的外節上,外節為感光部位,含有大量平行層疊的扁平狀膜盤,視杆細胞主要分佈在視網膜的周圍部,視錐細胞感受強光和顏色,關於視紫紅質是g蛋白耦連受體還是質子泵我在查

至於那個**,視紫紅質由11-順視黃醛和視蛋白構成,維生素a是合成視黃醛的原料,維生素a不足導致弱光視力減退,即夜盲症。

參考資料《組織學與胚胎學》人衛第九版

紫膜(嗜鹽菌視紫紅質)為什麼會成為現代生物學研究的熱點問題?

5樓:匿名使用者

應用前景:

在光致變色效能方面有望用於:光學資訊處理和光儲存;生物晶片和生物計算機;全息照相和儲存;邊緣增強器;光模式識別;三維光記憶;傅立葉變換和處理;神經網路;光相關轉換和相關器;光邏輯閘和二進位制光記憶;光定址直接顯示器。

在瞬態光電響應方面有望用於:光開關和光電探測器;太陽能電池;超快光二極體;仿視覺功能人工視網膜、人工感受野;影象感測器、運動探測和像邊檢測。

在非線性光學方面有望用於:光過濾包括新事物濾波、振幅濾波、光學影象單調濾波;相位共扼;光壓器件;二次諧波發生器;空間光調製器;光電晶體和離子敏感的場效應電晶體。這是因為在嗜鹽菌紫膜中含有與視覺中的視紫紅質相類似的蛋白質(bacteriorhodopsin),並且紫膜中只有這一種唯一的蛋白質,所以稱為細菌視紫紅質。

細菌視紫紅質既可以利用光能合成腺苷三磷酸(atp),類似於光合作用的功能,也可以在無光情況下進行氧化磷酸化,進行細菌生長繁殖。由於菌視紫紅質在紫膜中有獨特的結構和功能,所以無論在光能轉換機理研究方面,還是作為奈米生物材料的應用方面都具有十分重要的意義。目前它在國際市場上的**是每公斤將近1億美元,相當於**的1萬倍 紫膜的結構和功能的特點,決定了紫膜材料可作為優良的奈米生物材料之一。

它結構上的穩定性是一般的生物材料不可能達到的。也許由於二維六角型晶格結構的緣故,在器件所要求的幹膜狀態下,紫膜可以在-30℃到140℃的狀態下不失去活性,此時一般的蛋白質早已變性。

紫膜作為奈米生物材料可用於構造生物分子器件的內在原因在於:第一,光碟機動質子泵的功能可實現太陽能轉換成化學能和電能;第二,光照產生的分子內的電荷分離產生的光電特性可製成光電子器件;第三,細菌視紫紅質光迴圈中間體之間產生的光致變色特性可用於光子器件。細菌視紫紅質有幾個高的特性,即:

高空間解析度,大於5000線/毫米;高光靈敏度10-3焦耳/平方釐米;高的迴圈次數,大於106次迴圈;和高速光反應,430飛秒。這些高特性有望製作出優良效能的奈米生物器件。除穩定性和高特性之外,細菌視紫紅質還有以下幾個特性有利於製作奈米生物器件:

1.取材容易,可以大量繁殖和培養以及分離得到紫膜樣品,因此成本相對低廉,具有商業價值。

2.天然的微生物材料,培養提取以及製作時對自然界和人類不會造成損害和環境汙染,是一種純“綠色”生物功能材料。

3.除溫度穩定性外,在失水狀態、ph很寬的範圍裡也保持活性。

4.細菌視紫紅質可以通過基因工程技術、生物和化學改性等方法改變特性以利於更好的應用。

5.可以通過不同的組裝技術,如分子識別組裝、電沉積、lb膜技術、blm組裝成不同分子排列形式和結晶的分子膜系統,以便於符合於不同的器件要求。

6.可以與高分子聚合物進行特殊工藝的混合,從而在光學均勻性、分子排列結構和物理強度等方面得到改善和加強。

7.有良好的雙光子吸收效能和良好的非線性光學特性。

8.細菌視紫紅質有較大的吸收面積,可以利用很弱的光能,在光迴圈過程中吸收波長髮生很大變化,存在多個明顯區分的中間態,有利於雙穩態器件的製作。

9.正反向都有較強的量子產率並與波長無關。

在奈米生物器件可能的應用前景方面,最為突出的是細菌視紫紅質的光致變色效能、瞬態光電響應效能和非線性光學效能。

在光致變色效能方面有望用於:光學資訊處理和光儲存;生物晶片和生物計算機;全息照相和儲存;邊緣增強器;光模式識別;三維光記憶;傅立葉變換和處理;神經網路;光相關轉換和相關器;光邏輯閘和二進位制光記憶;光定址直接顯示器。

在瞬態光電響應方面有望用於:光開關和光電探測器;太陽能電池;超快光二極體;仿視覺功能人工視網膜、人工感受野;影象感測器、運動探測和像邊檢測。

在非線性光學方面有望用於:光過濾包括新事物濾波、振幅濾波、光學影象單調濾波;相位共扼;光壓器件;二次諧波發生器;空間光調製器;光電晶體和離子敏感的場效應電晶體。 紫膜的結構特性

紫膜在嗜鹽菌原生質膜上以碎片形式存在,直徑大約為0.5微米,厚度5奈米(相當於10的負9次方米),它與原生質膜上其餘部分紅膜共面。碎片中的唯一蛋白質細菌視紫紅質以三體形