Фоторецепция (восприятие света)
Фоторецепция (восприятие света) относится к числу важнейших биологических реакций живых организмов. Животным зрение дает наибольшую информацию об окружающем мире.
Несмотря на разнообразие зрительных органов, процессы восприятия световых раздражений всегда связаны с одинаковыми первичными реакциями. Чувствительность к свету обусловлена зрительным пигментом. Этот пигмент — родопсин — поглощает кванты света и в ответ выделяет свободную энергию. Родопсин обнаружен у всех организмов, начиная от водоросли-вольвокса и кончая высшими животными, включая человека. Родопсин — сложное соединение, состоящее из каротиноида ретиналя и белка опсина. При воздействии света происходит расщепление родопсина, что влияет на ионные каналы фоторецепторной мембраны и синтез новых веществ. Ретиналь и опсин существуют в разных формах и это позволяет определенным видам животных воспринимать свет различной окраски, т. е. различать цвета.
При всем кажущемся разнообразии глаз животных они представлены двумя основными типами — ресничными и рабдомерными. В первом случае фоторецепторные органоиды представлены ресничками (у позвоночных животных мембранами, т. е. модифицированными микроворсинками), а во втором — рабдомами — микроворсинками, образующими правильные ряды. Есть также животные, имеющие и ресничные, и рабдомерные рецепторы (некоторые моллюски и черви).
 |
| Рис. 42. Различные типы глаз: а — глазная чаша; б — глазная ямка, в — глазной бокал; г — глазной пузырь с линзой; 1 — зрительные клетки; 2 — пигментные клетки; 3 — секрет; 4 — зрительный нерв; 5 — зрачок; 6 — роговица; 7 — линза; 8 — стекловидное тело; 9 — склера; 10 — сосудистая оболочка |
Фоторецепторные мембраны обоих типов способны разрушаться и обновляться в течение суток, что и происходит в глазах животных, активных в ночное время. Органы зрения беспозвоночных по уровню своей организации различны. Самые простые из них способны давать информацию только об интенсивности и направлении света. Это так называемые глазки. Образование и эволюция органов зрения сопровождаются концентрацией зрительных клеток в отдельные скопления, уходом их вглубь, созданием пигментных экранов, диоптрических н защитных приспособлений и, наконец, возникновением аккомодационных и глазодвигательных приспособлений. Можно выстроить ряд органов зрения, начиная от глазного пятна или ямки и кончая сложными глазами насекомых или головоногих моллюсков, не уступающих по сложности глазам высших позвоночных (рис. 42). Глаза, формирующие хорошо сфокусированные (четкие) изображения, называются камерными. Они имеют большой слой рецепторных клеток, образующих сетчатку, или ретину. Сетчатка может быть прямой и обращенной (инвертированной) (рис. 43). Это зависит от того, как направлены рецепторные концы клеток — к источнику света или от него. Кроме того, такие глаза имеют фокусирующие устройства. Хорошо развитое зрение характерно для хищных животных. Материал с сайта http://doklad-referat.com
 |
| Рис. 43. Инвертированный глазок планарии: 1 — эпидермис; 2 — светочувствительные клетки; 3 — клетки пигментной обкладки |
 |
| Рис. 44. Схема строения омматидия в сложном глазу насекомых: а — аппозиционный омматидий; б — суперпозиционный; 1 — хрусталик; 2 — хрустальный конус; 3 — пигментные клетки; 4 — зрительные клетки; 5 — рабдом; 6 — аксон зрительного нерва |
Особенно сложное строение имеют глаза насекомых. Они состоят из одинаковых зрительных элементов — омматидиев (рис. 44). В таком зрительном элементе различают роговицу (линзу), кристаллический конус, клетки сетчатки (ретины), рабдом и окружающие омматидий пигментные клетки. Каждый омматидий работает как отдельная трубка бинокля. Он воспринимает кусочек общего изображения, поэтому такое зрение называют мозаичным. Опуская детали, можно сделать заключение о том, что такие глаза хорошо адаптированы к регистрации движения, но их разрешающая способность в большинстве случаев невелика. Омматидии могут быть по-разному изолированы друг от друга, соответственно, различают и два типа сложных глаз: аппозиционный и суперпозиционный, которые отличаются расположением пигментных клеток, экранирующих рабдом. В оппозиционном «дневном» глазу, адаптированном к яркому свезу, пигментные клетки полностью экранируют рабдом от любого света, не проходящего через роговицу (линзу) данного омматидия. В суперпозиционном «ночном» глазу между кристаллическим конусом и рабдомом есть широкая неэкранированная зона и поэтому рабдомы получают свет, проходящий через несколько соседних омматидиев. Это увеличивает количество света и усиливает чувствительность глаза при слабом освещении.
Полученная информация в дальнейшем кодируется в изменениях мембранного потенциала рецепторов, а затем и преобразуется, т. е. обрабатывается. Главный аспект сенсорной обработки — выделение признаков. Считается, что сенсорная и нервная системы организованы так, чтобы различать, проводить и усиливать одни сигналы, не реагируя на другие. Информация постепенно передается от низших центров к высшим.
На этой странице материал по темам:
Хеморецепция доклад
Омматидий
Сенсорные рецепторы животных
