Fototransduktsioon

Protsessi skeem

Fototransduktsioon on protsess, mille käigus silma võrkkesta kepikestes, kolvikestes ja valgustundlikes ganglionirakkudes muundatakse valgus elektrilisteks signaalideks.

Fototransduktsioon on footoni bioloogiline konverteerimine elektriliseks signaaliks võrkkestas. See protsess leiab aset G-valkudega seotud retseptori opsiini kaudu, mis sisaldab kromofoori 11-cis-retinaali. 11-cis-retinaal on kovalentselt seotud opsiiniretseptoriga Schiffi aluse kaudu, moodustades retinülideenvalgu. Kui 11-cis-retinaali tabab footon, siis ta teeb läbi fotoisomerisatsiooni kõik-trans-retinaaliks, mis muudab G-valkudega seotud retseptori opsiini konformatsiooni, mistõttu vallanduvad signaaliülekandekaskaadid, mis põhjustavad tsüklilise guanosiinmonofosfaadi katioonikanalite sulgumise ja fotoretseptorraku hüperpolarisatsiooni.

Pärast isomeriseerumist ja väljutumist opsiinilt redutseerub kõik-trans-retinaal kõik-trans-retinooliks ning suundub tagasi pigmentepiteeli "taaslaadimisele". Algul ta esterdatakse letsitiini-retinooli atsüültransferaasiga (LRAT) ning siis konverteeritakse isomerohüdrolaas RPE65-ga 11-cis-retinooliks. On näidatud, et RPE65 toimib isomeraasina, kuid pole veel kindel, kas ta toimib ka hüdrolaasina. Lõpuks oksüdeeritakse ta 11-cis-retinaaliks ning ta suundub tagasi kepikese või kolvikese välissegmenti, kus ta jälle ühendatakse opsiiniga, et tekiks funktsionaalne nägemispigment rodopsiin (või mõni jodopsiinidest).

Fotoretseptorrakud

Kepikesed ja kolvikesed sisaldavad kromofoori 11-cis-retinaali ( A-vitamiini aldehüüdi) ja valgust neelavat osa (opsiini). Kepikesed tegelevad nõrga valgusega ega vahenda värvuste nägemist. Kolme tüüpi kolvikeste väljundite võrdluse abil aga on võimalik tajuda kujundite värvusi. Iga kolvikesetüüp vastab teatud lainepikkustele, sest opsiin on iga tüübi puhul pisut erinev. L-kolvikesed, M-kolvikesed ja S-kolvikesed reageerivad optimaalselt vastavalt pikkadele lainepikkustele (punakas värvus), keskmistele lainepikkustele (rohekas värvus) ja lühikestele lainepikkustele (sinakas värvus).

Protsess

Pidev väline kaaliumivool läbi avatud kaaliumikanalite hüperpolariseerib fotoretseptorraku umbes potentsiaali –70 mV juures (K⁺ tasakaalupotentsiaal).