LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG VII QUANG SINH HỌC pps

Tùy theo bước sóng ánh sáng mà cường độ hưng phấn củøa các tế bào sẽ khác nhau Màu sắc cuối cùng mà mắt cảm nhận là tổng hợp củacác màu trên Nếu cường độ hưng phấn của 3 loại tế bào nầy

CHƯƠNG VII

I Quang hợp

Quang hợp có 2 giai đoạn chính: ánh sáng

(quang hóa) và bóng tối (chu trình Calvin)

Trong phạm vi giáo trình lý sinh chúng ta chỉ đềcập giai đọan ánh sáng

Chi tiết xem phần quang hợp chương III

Trung tâm Rentina chụp bằng

kính hiển vi quang học

Ngoại vi Rentina chụp bằng kính hiển vi quang học

Võng mạc của người có khoảng 125 triệu tếbào hình que và khoảng 6 triệu tế bào hình

bình

Mật độ các loại tế bào hình que và hình bình

phân bố không giống nhau trên võng mạc

Ở vùng điểm vàng, đặc biệt ở lõm (fovea) cómật độ tế bào hình bình (cone) cao nhất

Các tế bàohình quephân bốcao nhất ởvùng

chungquanh gầnđiểm vàng

Trong tế bào hìnhque chứa các sắc

tố Rhodopsin vàPorphyrhodopsin.Các tế bào nầychuyên nhận ánhsáng đen trắng

Hoạt động tốt trongmôi trường ánhsáng yếu (buổi tối )

Tế bào hình que

328

George Wald và cộng sự phát hiện Rhodopsin có

2 phần :

Mạch protien không màu– Opsin (of 348 amino acids )

Phân tử hữu cơ có màu – Retinal

Retinal là aldehyd của Vitamin A

Bình thường Retinal ở dạng 11-cys-Retinal

Retinal nằm giữa Opsin có 7 Helix xuyên màng

Trong tế bào hình bình chứacác sắc tố Iodopsine vàCyanopsine

Các tế bào nầy nhận ánhsáng màu

Có 3 loại tế bào hình bìnhhấp thụ sóng ánh sáng cơbản:

- Màu đỏ (red)

- Màu lục (green)

- Màu xanh (blue)

Tế bào hình bình

Giống như sắc tố của tế bào hình bình, sắc tố của tếbào hình que cũng là 11 cys-Retinal nằm giữa

protein như trong Rhodopsin

Sự bắt màu đặc trưng (đỏ, lục, xanh ) của chúng

được quyết định bỡi cấu trúc của protein

Tùy theo bước sóng ánh sáng mà cường độ hưng

phấn củøa các tế bào sẽ khác nhau

Màu sắc cuối cùng mà mắt cảm nhận là tổng hợp củacác màu trên

Nếu cường độ hưng phấn của 3 loại tế bào nầy bằngnhau thì ta sẽ có cảm nhận ánh sáng trắng

Nếu tế bào hình bình bị hỏng sẽ dẫn đến hiện tượngloạn màu hoặc mù màu tùy mức độ tổn thương

2 Sự chuyển hóa năng lượng trong mắt

lượng điện tử của Retinal lên trạng thái hưng phấn với mức năng khoảng 2,5 ev

Xảy ra quang đồng phân 11-cys-Retinal thành Trans-retinal

336

Trong thời gian đầu của quang đồng phân retinal, cấu

trúc của Opsin chưa bị thay đổi

Khởi đầu Rhodopsin chuyển thành Bathorhodopsin (có

màu vàng)

Tiếp theo là một lọat các biến đổi trung gian và

Metarhodopsin (không màu)

Rhodopsin

Bằng nhiệt độ thấp đã ghi nhận được chutrình của Rhodopsin có 5 bước như sau:

Kết quả làm tăng sự phân cực(Hyperpolarization) của màng.

Sự mất phân cực làm cho tế bào hình que tiết

ra neurotransmitter duy nhất là Glutamate vào khe synapse tạo xung động trên tế bàolưỡng cực

IV.Tác dụng của tia tử ngoại lên cơ thể sống

1.Tác dụng lên các acid nucleic

*Tác dụng chủ yếu lên các nhóm amin củaacid nucleic với những hiệu ứng khácnhau

+ Hi ệu ứng dimer hóa:

Làm thay đổi cấu trúc không gian dẫn đến

sự thay đổi hoạt tính sinh học Nó thường

xảy ra giữa các nhóm Timin

+ Hi ệu ứng ôxy hóa:

Làm thay đổi cấu tạo hóa học

+ Hi ệu ứng quang - thủy phân:

Thủy phân là đứt đoạn acid nucleic

Thường xảy ra ở các nhóm Uraxin và Xitozin

* Tia UV tác dụng không như nhau lên các

acid nucleic khác nhau

+ Với ARN thì chỉ có tác dụng lên nhón

2 Tác dụng lên Protein

a) Phản ứng quang - oxy hóa

Phổ hấp thụ của protein nằm trong khoảng

200-400 nm

Đây chính là phổ hấp thụ của nhữõng acid

amino-Vậy tia UV tác dụng chủ yếu lên aminoacid

Năng lượng UV sẽ thực hiên phản ứng

quang-oxy hóa

AH* AH.+ + e

Quá trình tiếp theo của ion - gốc tự do diễn ranhư sau:

AH.+ A + H+Gốc tự do của amino-acid trong protein cóthể tác dụng với các nhóm lân cận làm mấthoạt tính của protein

Trong môi trường có oxy gốc tự do sẽ tạo

thành Peroxyt

Peroxyt tương tác với nhau trung hoà kèm

theo sự phát quang

Peroxyt tương tác với những phân tử khác

tạo thành những sản phẩm quang oxy hóa:

Tyrosin DioxyphenylalanineTriptophan Phormylkynurenine

Các electron được giải phóng sẽ bị dung môi

chiếm lấy gọi là electron-solvat

Các electro-solt có hoạt tính rất mạnh

Chúng sẳn sàng tương tác lên các hợp chấthữu cơ tạo thành ion-gốc tự do (với amino-acid

sẽ tạo nên ion-gốc tự do và giải phóng amoniac)

Thí nghiệm của Grossweiner về sự tồn tại

electron-solvat khi chiếu tia UV lên dung dịchprotein:

Sau khi chiếu tia UV lên Tyrosin và triptophan khoảng 5 µs thì dung dịch có phổ hấp thụ

vùng đỏ và cận hồng ngoại.

Đây chính là vùng hấp thụ của electro-solvat

Phổ nầy dễ dàng ghi nhận nếu dung dịch ở

nhiệt độ Nitơ lỏng vì electro-solvat không thể hồi phục

Tuy nhiên trong điều kiện trên nếu chiếu bổ sung ánh sáng trông thấy có bước sóng dài thì electro-solvat sẽ hồi phục và kèm theo

sự phát quang.

AH.+ +e-+ h2 AH* AH + h3

AH + h1 AH* AH.+ +e

b) Gây tổn thương protein:

 Do sự phá hủy hoạt tính của các amino-acid

- Chỉ cần phá hủy hoạt tính của 1 acid có liên quan trực tiếp đến trung tâm hoạt

3 Tác động lên tế bào và cơ thể

Với liều cao Tia UV gây bất lợi cho cơ thể

*Đối với tế bào:

- Rút ngắn tuổi thọ hoặc giết chết tế bào

- Trì hoãn hoặc làm ngưng quá trình phânchia tế bào

* Đối với động vật bậc cao:

- Gây tổn thương thực thể

- Tổn thương qua hệ thần kinh thực vậtVới liều thích hợp tia UV có thể có những hiệuứng có lợi

353

2.Sự chuyển hóa năng lượng trong mắt

Bình thường Retinal ở dạng 11-cys-Retinal

H+

358

Rhodopsin

Rhodopsine là phức hợp của Retinal + opsine

tử của Retinal lên trạng thái hưng phấn với mức năng khoảng 2,5 ev

Xảy ra quang đồng phân 11-cys-Retinal thành Trans-retinal

Rohdopsine sẽ chuyển sang Lumirhodopsine(chuyển thành màu vàng)

Lumirhodopsine kết hợp với H2O thành phứchợp không màu

Tiếp đến là sự phân rã Lumirhodopsinethành Opsine và Trans-Retinal

Kết qủa của sự phân rã nầy tạo nên xungđộng thần kinh thị giác

Trong bóng tối Rhodopsine sẽ được tái tạo

TrQuá trình tái tổng hợp :

Trong bóng tối Rhodopsine sẽ được tái tổng hợp.

Quá trình diễn ra hư sau:

Phản ứng đồng phân chuyển Trans-Vitamin A thành Cys-Vitamin A

Cys-Vitamin A bị mất Hydro của nhóm rượu chuyển thành Aldehyt

cys-Retinel-Opsine ( Rhodopsine )