شیمی آلی پدیده دیدن

[AvAstiN]

دید کلی
اثر بر شکل مولکولی ، فراتر از تاثیر بر دمای ذوب و دمای جوش است: نقشی حیاتی در تعیین اثر زیست شناختی دارد. بهترین مثال برای درک این مسئله ، بررسی شیمی دیدن یا در واقع ، یکی از جنبه های شیمی است.


اساس دیدن
دیدن در حقیقت ، آشکارسازی نور است. نور به چشم می‌خورد و مغز خبر می‌شود که چیزی در آنجاست. بازشناخت اینکه چه چیزی در آنجاست _ اندازه ، شکل ، روشنی و فاصله شیئی دیده شده _ مسئله فیزیک چشم و زیست شناسی مغز است. اما تمام این فرایند به یک رخداد اولیه بستگی دارد: نور کاری در چشم انجام می‌دهد، چیزی که تمام فرایند را شروع می‌کند و بدون آن ، دیدن در کار نخواهد بود. آن چیز یک تبدیل ساده شیمیایی است، رخدادی نادر در زیست شناسی، واکنشی آلی که بوسیله آنزیم کاتالیز نمی‌شود. چنان ساده و جالب است که به‌عنوان اساس دیدن در تمام جانداران بکار گرفته شده است.

پروتئین موجود در چشم
در سلولهای میله‌ای شکل رتینای پستانداران ، پروتئین مزدوجی به نام ردوپسین وجود دارد. بخشی از این پروتئین (گروه پروستیتک آن) ، 11- سیس-رتینال است: آلدئیدی سیر نشده که از ویتامین A مشتق می‌شود و آن هم به نوبه خود ، از β- کاروتن ، رنگدانه ای که رنگ زرد هویج را بوجود می‌آورد، ساخته می‌شود. رتینال ، نه فقط به صورت کووالانسی به پروتئین متصل شده، بلکه در یک غلاف چربی‌دوست نیز جای گرفته است.


عملکرد نور در چشم
هنگامی که نور به ردوپسین می‌خورد، فقط یک کار می‌کند و دیگر نقشی ندارد: 11-سیس- رتینال را به 11- ترانس- رتینال تبدیل می‌کند. همین تبدیل ، همین تغییر یک ایزومر هندسی به ایزومر دیگر است که سرآغاز پدیده دیدن است. تکانه‌های عصبی ناشی از جذب نور و وقوع یک سری واکنشهای شیمیایی است که ما را قادر به دیدن می‌کند.


ایزومر سازی در چشم
نور ، انرژی به ردوپسین می‌رساند و این انرژی ، با گشودن پیوندهای دو گانه کربن- کربن ، چرخش لازم برای ایزومرسازی سیس- ترانس را ممکن می‌سازد. این ایزومر سازی ، شکل رتینال را تغییر می‌دهد، خمیدگی مولکول از بین می‌برد و راست می‌شود. با تغییر در بخش رتینال ، تغییری در شکل تمام ردوپسین بوجود می‌آید. بخش پروتئینی ، باید صورتبندی خود را به گونه ای تغییر دهد تا این مهمان دگرگون شده را پذیرا باشد.

گفته می‌شود که این تغییر ، بر نفودپذیری غشاهای معینی اثر می‌گذارد و عبور یونهای 2+Ca که تکانه‌های عصبی را به مغز می‌رسانند، ممکن می‌سازد این فرایند ، به گونه شگفت‌انگیزی کار آمد است: چشم انسان می‌تواند جذب پنج فوتون نور بوسیله پنج سلول میله‌ای شکل را تشخیص دهد. البته چیزی بیش از این رخ می‌دهد: یک سری از واکنشهای کاتالیز شده بوسیله آنزیم ، انرژی لازم برای تبدیل ترانس- رتینال به ایزومر ناپایدارتر سیس را تامین می‌کنند تا تمامی فرایند بتواند از نو تکرار شود.


سخن آخر

آنچه گفته شد، جذب نور بوسیله سلولهای میله‌ای شکل یک پستاندار بود. جانوران بسیار متفاوتی نظیر سخت‌پوستان و حلزونها ، سیستم نوری بسیار متفاوتی دارند. اما ، صرفنظر از تفاوتهای تشریحی ، فرایند دیدن ، همیشه با یک واکنش ساده آنی آغاز می‌شود: تبدیل 11- سیس- رتینال به ایزومر هندسی آن.
منبع
شیمی آلی ، جلد اول؛ تالیف: موریسون ، بوید؛ نشر علوم دانشگاهی