Cuento:
Fotoquímica de la visión:
El fotopigmento rodopsina de la barra se concentra en la porción del segmento externo que sobresale en la capa de pigmento. Esta sustancia es una combinación de la proteína escotopsina y el pigmento carotenoide retinal o 11-cis retinal. Hace más de 50 años, George Wald fue el primero en demostrar que el paso primario en la visión es la fotoisomerización 11-cis a toda trans del cromóforo retiniano unido a la proteína rodopsina1 [1]:
Cuando la energía de la luz es absorbida por la rodopsina, la porción de la retina se transforma en la configuración totalmente trans y los componentes de la retina y la escotopsina comienzan a separarse. En una serie de reacciones que ocurren rápidamente, el componente de la retina se convierte en lumirrodopsina, metarhodopsina I, metarhodopsina II y, finalmente, escotopsina; y la retina todo trans está escindida. Durante este proceso, se cree que la metarhodopsina II provoca cambios eléctricos en la membrana de la varilla que conducen a un impulso posterior a través de la retina.
Si hay exceso de retina en la retina, se convierte en vitamina A, lo que reduce la cantidad total de rodopsina en la retina. La ceguera nocturna ocurre en individuos con deficiencia de vitamina A debido a que las barras son los receptores de fotos utilizados al máximo en condiciones de iluminación relativamente tenue y la formación de rodopsina se reduce drásticamente debido a la ausencia de vitamina A.
¿Qué factores ambientales afectan la estructura de la proteína?
¿La bioquímica o la química física son más relevantes para la biofísica?
¿Cómo contribuye la interacción hidrofóbica a estabilizar la estructura de las proteínas?
La rodopsina ha surgido como un paradigma para la recepción sensorial y es el receptor acoplado a proteína G (GPCR) mejor entendido. También es interesante observar que su estructura proteica es bien conocida, su fotoisomerización es muy eficiente (un rendimiento cuántico de 0,67 y almacena un notable 58% de la energía del fotón), y la isomerización se produce en una escala de tiempo de subpicosegundos, mucho más rápido que alguna vez imaginado en los días de Wald [2].
Larga historia:
Cuando una luz pasa a través del sistema de lentes del ojo, primero se encuentra con la membrana limitante interna, las fibras del nervio óptico y la capa de células ganglionares; luego continúa a través de las capas restantes para llegar a los receptores, las varillas y los conos. La fóvea es una región especializada de aproximadamente 1 mm cuadrado en la región central de la retina. En el centro de la fóvea hay un área de 0.3 mm de diámetro llamada fovea central. Esta es la región de máxima agudeza visual, y es aquí donde la capa fotorreceptora contiene solo conos, en otras palabras, región donde ocurre la magia. Además, las capas retinianas subyacentes, hasta llegar a las fibras del nervio óptico y los vasos sanguíneos, se desplazan lateralmente para permitir un acceso más directo a los elementos receptores.
Imagen: El ojo está rodeado por tres capas de tejido: la capa más externa (esclerótica), la capa vascularizada media (coroides) y la capa más interna (retina, recuadro). La región más externa de la retina contiene una capa de epitelio pigmentario de la retina (EPR) de apoyo, que mantiene la salud de los fotorreceptores al transportar nutrientes y reciclar las partes del fotorreceptor. El RPE está unido a la membrana de Bruch, una estructura de matriz extracelular en la interfaz entre la coroides y la retina. En el otro lado del EPR, moviéndose hacia el interior del ojo, hay tres capas de neuronas: fotorreceptores de luz y cono con sensor de luz, una capa intermedia de neuronas conectadoras (células amacrinas, bipolares y horizontales) y la capa más interna de células ganglionares, que transmiten señales que se originan en la capa del fotorreceptor a través del nervio óptico y hacia el cerebro.
Cada fotorreceptor tiene los siguientes componentes:
- segmento externo
- segmento interno
- región nuclear
- cuerpo sináptico / terminal.
Estos receptores se refieren a varillas / conos, dependiendo principalmente de la forma de su segmento externo.
La rodopsina sensible a la luz se encuentra en el segmento externo de la barra, mientras que un material similar llamado pigmento sensible al color, fotopsina o pigmento en forma de cono se encuentra en el segmento externo del cono. Estos fotopigmentos no son más que proteínas incorporadas en una matriz apilada de discos membranosos en el segmento externo del receptor, que representan el plegamiento de la membrana celular externa del fotorreceptor. La importancia de uno de los pigmentos, la melanina, que está en la capa de pigmento que reduce la reflexión de la luz en todo el globo ocular y logra realizar una función similar a la coloración negra dentro del fuelle de una cámara, se ilustra mejor por su ausencia en individuos albinos.
(Continuar corto aquí)
Notas a pie de página
[1] La base molecular de la excitación visual
[2] Nature Publishing Group: revistas científicas, trabajos e información
