Czopki i pręciki, czyli podstawy fizjologii widzenia
Anatomia i fizjologia
Zmysł wzroku u człowieka w przeciwieństwie do innych zwierząt, które są z reguły węchowcami, odgrywa bardzo ważną rolę w postrzeganiu otaczającego go świata. Ogromna część informacji ze środowiska dociera do mózgu za pośrednictwem receptorów wzrokowych a dokładniej mówiąć FOTORECEPTORÓW. Znajdują się one w siatkówce, składa się ona z dziesięciu warstw, które tworzą:
Neurony I czyli czopki i pręciki
Neurony II
Neurony III
Komórki czopków i pręcików łączą się za pomocą połączeń synaptycznych z neuronami II a te z kolei z neuronami III (neurony zwojowe), których neuryty tworzą nerw wzrokowy. Dodatkowo w siatkówce poziomo rozmieszczone są neurony towarzyszące, które odpowiadają za analizę, modulację oraz przetwarzanie otrzymanych pobudzeń jak tez ich zakodowanie. Taka przetworzona informacja jest przekazywana do ośrodków wzrokowych w mózgu. Ciekawostką jest, że właściwe komórki wzrokowe czyli pręciki i czopki znajdują się głęboko w siatkówce, i promień świetlny aby do nich dotrzeć musi pokonać aż 8 warstw siatkówki, powoduje to że tylko 10% energii świetlnej dociera do fotoreceptorów, reszta rozprasza sie "po drodze". Liczba warstw siatkówki, zredukowana jest w plamce (dominują w niej czopki). Dzięki regulacji odruchowej możliwe jest ustawienie tak głowy aby obraz na który patrzymy padał właśnie na to miejsce, w którym jest największa rozdzielczość.
Zarówno czopki jak i pręciki mają podobna morfologię, składają się z :
ODCINKA WEWNĘTRZNEGO w którym znajdują się organella komórkowe, oraz liczne pęcherzyki synaptyczne.
ODCINKA ZEWNĘTRZNEGO zbudowanego z błoniastych dysków są one stale wytwarzane u podstawy tego odcinka i przesówają się ku szczytowi, "starsze" zostają złuszczone.
W dyskach tych znajduje się barwnik RODOPSYNA, który ma zdolność pochłaniania promieni światła.
Rodopsyna zbudowana jest z białka OPSYNY i z 11-CIS-RETINALU czyli analogu witaminy A(retinol), który ma zdolność pochłaniania światła.
Opsyna może mieć różną budowę aminokwasową, co wpływa na to jaka długość fali będzie absorbowana przez barwnik wzrokowy.
Pręciki posiadają jeden typ opsyny, podczas gdy czopki zawierają ich aż trzy: niebieski, czerwony, zielony - kolory te są związane z tym jaką długość widma świetlnego absorbuje dany typ opsyny. Jako ciekawostkę warto wiedzieć, że opsynę w czopkach koduje gen znajdujący się na chromosomie X, dlatego też ślepota na barwę czerwona i zielona jest związana z płcią. Opsynę niebieską koduje gen na chromosomie 7 a opsynę pręcików na chromosomie 3.
Fizjologia widzenia polega na zamianie bodzca świetlnego w elektryczny. W tym celu cząsteczka rodopsyny po przyjęciu energii świetlnej ulega fotoizomeracji podczas, której 11-cis-retinal zostaje zamieniony w 11- trans- retinal. Po tym procesie rodopsyna przechodzi kilka spontanicznych transformacji czego efektem jest przekształcenie formy nieaktywnej rodopsyny w aktywna metarodopsynę II. Aktywna forma powoduje transdukcję białka G znajdującego się w błonie dysków w segmencie zewnętrznym. Powoduje to aktywacje fosfodiestrazy cGMP, która z kolei hydrolizuje cGMP tworząc GMP ( guanozynomonofosforan). W momencie gdy stężenie cGMP spada, następuje dysocjacja cGMP z kanałów sodowych co skutkuje ich zamknięciem i hiperpolaryzacją komórki fotoreceptorów (przedstawia to rycina B).
W ciemności błona komórkowa fotoreceptorów jest zdepolaryzowana a kanały jonów sodu są otwarte przez cGMP ( przedstawia to rycina A).
Rodopsyna ulega po tym wszystkim regeneracji. Po rozszczepieniu cząsteczki metarodopsyny powstaje cząsteczka opsyny i trans-retinalu, którego część ulega przemianie w trans-retinol ( wit. A). Zarówno trans - retinal jak i retinol w nabłonku barwnikowym zostaje ponownie przemieniony w 11-cis-retinal pod wpływem enzymu izomerazy . 11-cis-retinal łączy sie ponownie z opsyna tworząc cząsteczkę rodopsyny zdolna do przyjęcia kolejnej porcji energii świetlnej.
Pręciki są odpowiedzialne za widzenie w nocy, z uwagi na ich większą wrażliwość na światło od czopków, które natomiast odpowiadają za widzenie w dzień, ostrość widzenia oraz widzenie kolorów.
biedronka2810