ФОТОРЕЦЕПЦИЯ
(от фото...
и рецепция), восприятие света одноклеточными организмами или
специализированными образованиями (фоторецепторами), содержащими светочувствит.
пигменты. Ф.- одно из осн. фотобиологич. явлений, в к-ром свет выступает
как источник ин- . формации. В отличие от фотосинтеза, где энергия
света используется для хи-мич. работы, в Ф. она несёт триггерную, информативную
функцию, запуская сложную цепь молекулярных, мембранных и клеточных процессов.
Эти процессы обеспечивают сравнительно простые формы Ф., к к-рым относят
фототропизм - изменение ориентации по отношению к источнику света
прикреплённых животных и растений; фототаксис - направленное движение
к свету или от света свободно движущихся организмов; фотокинезис - ненаправленное
увеличение или уменьшение подвижности организма в ответ на изменения уровня
освещённости. Сложная и высшая форма Ф. - зрение, осуществляемое
спец. органами различной степени совершенства.
В эволюционном и сравнительно-физиологич.
аспектах исследование Ф. представляет
большой интерес. У простейших примитивная фоторецепторная система состоит
из глазного пятнышка и жгутика, т. е. рецептора и эффектора. У хламидомонады
светочувствит. глазное пятнышко связано с хлоропластом, у эвглены
- непосредственно со жгутиком. Диффузная световая чувствительность (без
участия фоторецепторов) свойственна большинству беспозвоночных животных
и нек-рым позвоночным (отдельные виды рыб, земноводных), у нек-рых она
обеспечивается спец. клеточными органеллами - хроматофорами.
Неспециализированные светочувствит.
элементы могут быть разбросаны по всему телу или сконцентрированы на его
поверхности и в глубине.
Зрительная Ф. совершается
в фоторецепторах. Стигмы и глазки простейших, а также глазки кишечнополостных,
пло ских и кольчатых
червей, членистоногих можно рассматривать как простейшие формы органов
зрения. У моллюсков структура и функция фоторецепторной системы более сложна
(у осьминога и каракатицы она, напр., вполне сравнима с глазом позвоночных).
Высокоспециализированные фоторецепторы в сложном (фасеточном) глазу членистоногих
и в камерном глазу позвоночных образуют наиболее совершенные органы зрения.
Первичные процессы зрения общие у всех животных и совершаются в светочувст-вит.
фоторецепторной мембране зрит. клетки. Состав и молекулярная организация
мембран у позвоночных и беспозвоночных в основном одинаковы. Различия,
как правило, касаются способов упаковки мембран в световоспринимающих частях
различных фоторецепторов. Осн. светочувствит. элемент фоторецепторной мембраны
- зрит. пигмент (типичный и хорошо изученный представитель - родопсин).
В сравнительно-биохимич.
аспекте исключит. интерес представляет тот факт, что производное В-каротина
- ретиналъ служит хромофором всех без исключения зрит. пигментов;
более того, из всех его возможных изомеров только 11-цис-фор-ма способна
быть хромофорной частью молекулы зрит. пигмента. Т. о., удачно найденное
однажды молекулярно-биохимич. решение в механизме Ф. оказалось филогенетически
закреплённым. Белковая часть молекул зрит. пигмента видоспецифична. Специфичностью
белка определяются, по-видимому, и различия в спектральной чувствительности
колбочковых клеток в сетчатке глаза при цветовом зрении. Физико-химич.
механизм Ф. основан на реакции фотоизомеризации рети-наля из 11-цис-формы
полностью в транс-форму. Вследствие этой фотореакции изменяются
структура (конфор-мация) белковой части молекулы зрит. пигмента и функцией.
свойства фоторецепторной мембраны. В результате в зрит. клетке происходит
перемещение ионов и, возможно, изменение скоростей нек-рых ферментативных
реакций. Фотоиндуцированные изменения в молекуле зрит. пигмента и фоторецепторной
мембране приводят в конечном счёте к возникновению в рецепторнон клетке
зрит. сигнала - распространяющегося фоторецепторного электрич. потенциала.
См. также Фотобиология.
Лит.: Проссер Л.,
Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967, гл.
12; Физиология сенсорных систем, ч. 1, Л., 1971, с. 88-119 (Руководство
по физиологии); Handbook of sensory physiology, v. 7/1-v. 7/2, В., 1972.
М. Л. Островский.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я