Фоторецепция
Фоторецепция (от фото... и рецепция) — это восприятие света одноклеточными организмами или специализированными клеточными образованиями, называемыми фоторецепторами. Это одно из ключевых фотобиологических явлений, где свет выступает не как источник энергии, а как носитель информации.
К относительно простым формам фоторецепции относятся:
- Фототропизм — направленный рост растений или их частей в ответ на свет.
- Фототаксис — направленное движение организма (например, одноклеточной водоросли) к источнику света или от него.
- Фотокинезис — ненаправленное изменение подвижности организма (ускорение или замедление движения) в зависимости от уровня освещённости.
У простейших примитивная фоторецепторная система может состоять из глазного пятнышка (светочувствительного пигмента) и жгутика, который выполняет роль эффектора, приводя организм в движение.
Диффузная светочувствительность, при которой неспециализированные светочувствительные клетки разбросаны по поверхности или в глубине тела, свойственна большинству беспозвоночных и некоторым позвоночным (отдельным видам рыб и земноводных).
Высшей формой фоторецепции является зрение, осуществляемое специальными органами различной степени сложности у многих беспозвоночных и позвоночных. Собственно зрительная фоторецепция происходит в фоторецепторах сетчатки глаза — палочках и колбочках.
Физико-химический механизм зрительной фоторецепции принципиально одинаков у всех животных. Он основан на следующих процессах:
- Фотоизомеризация хромофора. Квант света поглощается молекулой зрительного пигмента (например, родопсина), вызывая изменение пространственной структуры (изомеризацию) его светочувствительной части — хромофора (ретиналя).
- Конформационные изменения. Это запускает цепную реакцию изменений в белковой части (опсине) пигмента.
- Каскадный сигнал. Фотоиндуцированные перестройки в зрительном пигменте инициируют сложный каскад ферментативных реакций и изменение ионных потоков в мембране фоторецепторной клетки.
- Генерация сигнала. В результате возникает рецепторный потенциал — электрический сигнал, который затем передаётся по зрительному нерву в центральные отделы нервной системы для обработки и формирования зрительного образа.