Палички (сітківка ока), наука, fandom powered by wikia
Мал. 1. Будова палички (сітківка)
Палички (англ. Rod cells) - один з двох типів фоторецепторів (екстерорецепторов), периферичних відростків світлочутливих клітин сітківки ока. названий так за свою циліндричну форму. Це високоспеціалізовані клітини, що перетворюють світлові подразнення в нервове збудження (сигнали).
Палички чутливі до світла завдяки наявності в них специфічного пігменту - родопсину (або зоровий пурпур). Під дією світла відбувається ряд дуже швидких перетворень і знебарвлення зорового пігменту. У сітківці ока у дорослої людини міститься приблизно близько
90 мільйонів паличок [1]. Розміри їх дуже невеликі: довжина паличок 0,06 мм, діаметр 0,002 мм. Щільність розміщення паличок на різних ділянках сітківки ока нерівномірно і може складати від 20 до 200 тисяч на квадратний міліметр. У центрі сітківки, в центральній ямці фовеальній області (жовтому плямі), палички практично відсутні, потім їх щільність зростає і досягає максимальної щільності близько 140 000 - 160 000 / мм 2 в кільці, на відстані близько 5 мм від центральної ямки. Потім щільність паличок падає до постійного рівня близько 70 000 - 80 000 / мм 2 перед тим, як різко зменшитися на далекій периферії сітківки. Такий розподіл паличок в сітківці визначає їх участь в нічному і периферійному зорі. Чутливість палички достатня, щоб зареєструвати потрапляння навіть одиничних фотонів.
Будова і дослідження фоторецепторів Правити
Морфологія Правити
Колбочки і палички подібні за будовою і складаються з чотирьох ділянок.
- ЗОВНІШНЄ СЕГМЕНТ (містить мембранні диски з родопсином),
- Зв'язок ВІДДІЛ (з'єднувальні вії),
- ВНУТРІШНІЙ СЕГМЕНТ (містить мітохондрії),
- ОБЛАСТЬ З нервових закінчень (Синаптична область).
У зовнішньому сегменті палички знаходиться велика кількість мембранних дисків (близько тисячі). Мембрана дисків містить безліч молекул пігменту (родопсину) вони являють собою сплощені мембранні мішечки і покладені в вигляді стопки монет. Диски в колбі постійно оновлюються (приблизно до сотні дисків на добу). Внутрішній сегмент, це область активного метаболізму; вона заповнена мітохондріями, що доставляють енергію для процесів зору, і полірібосомамі, на яких синтезуються білки, які беруть участь в утворенні мембранних дисків і зорового пігменту. У цій же ділянці розташовується ядро.
До одного інтернейронов. собирающему сигнал c сітківки, як правило, приєднуються кілька паличок, що додатково збільшує чутливість очі. Таке об'єднання паличок в групи робить периферійний зір дуже чутливим до рухів і відповідає за феноменальні здібності окремих індивідів до зорового сприйняття подій лежать поза кута їх зору.
Процеси, що відбуваються в паличці Правити
У зовнішніх сегментах паличок родопсин орієнтований так, що карбокси-кінцевий хвіст розташований в междискових (цитоплазматичної) просторі. Він утримує 11-цис ретиналь шіффовскім взаємодією з лізінових залишком в центрі "бочки з клепок". При взаємодії фотона відповідної довжини хвилі (400 - 600 нм) з 11-цис ретиналь, з'являється енергія активації, необхідна для внутрішньомолекулярної перебудови, яка веде до низькоенергетичної транс-формі. Це ключовий момент фоторецепції, все подальше залежить від цього фотохімічного перетворення. Транс- ретиналь не може залишатися з'єднаним з опсин і дифундує з "бочки", опиняючись в кінці кінців в пігментному епітелії. Втративши 11-цис ретиналь, молекула опсина зазнає деякі конформаційні зміни. У цьому активованому стані вона здатна реагувати з системою G-білків мембрани зовнішнього сегмента. Ці G-білки відомі як трансдуціди або Т-білки. Реакція активованого опсина з альфа-субодиницею Т-білка відбувається, як вважають, через його внутрішньоклітинну петлю (в междискових просторі), яке призводить до звичайного біохімічному процесу. Існує однак і відмінність - замість взаємодії G-білка з аденилатциклазой, яка генерує цАМФ (звичайний випадок), альфа-ГТФ- субодиниця впливає на великий тетрамерний фермент цГМФ-фосфодіестеразу (цГМФ-фосфодіестерази). Цей мембранно-пов'язаний фермент складається з альфа-, бета- і двох гамма-субодиниць. Коли цей фермент входить в контакт з вільним Т-альфа-білком, дві гамма субодиниці відокремлюються. Це розгальмовує каталітичну активність альфа- і бета-субодиниць, які перетворять цГМФ в 5'-ГМФ. Одночасно дві гамма-субодиниці каталізують дефосфорілірованіе Т-ГТФ в Т-ГДФ. Після цього Т-альфа-субодиниця від'єднується від альфа- і бета-субодиниць цГМФ-фосфодіестерази, що дозволяє гамма-субодиницям знову приєднатися до останніх. Це призводить до припинення каталітичної активності цього ферменту.
Спектральна характеристика паличок Правити
Палички мають цікаву особливість. У зв'язку з тим, що всі палички містять один і той же світлочутливий пігмент - родопсин. їх спектральна характеристика сильно залежить від рівня освітлення. При слабкому освітленні, максимум поглинання родопсину становить близько 500 нм. (Спектр сутінкового неба), при цьому палички відповідальні за сутінковий зір, коли кольори предметів невиразні. При високому рівні освітлення, родопсин вицвітає, його чутливість падає, і максимум поглинання зміщується в синю область, що дозволяє оку, при достатньому освітленні, використовувати палички як приймач короткохвильовий (синьої) частини спектра [2].
Доказом того, що приймачем синьої частини спектра в оці є паличка, може служити і той факт, що при цветоаномаліі третього типу (трітанопія), очей людини не тільки не сприймає синьої частини спектра, але і не розрізняє предмети в сутінках (куряча сліпота), а це вказує саме на відсутність нормальної роботи паличок. Прихильники трикомпонентних теорій пояснити цю закономірність досі не можуть (чому завжди, одночасно з припиненням роботи синього приймача, перестають працювати і палички).
Крім того підтвердженням цього є і давно відомий Ефект Пуркіньє. суть якого полягає в тому, що при настанні сутінків, коли освітленість падає, червоні кольори чорніють, а білі здаються блакитними. Це пояснюється тим, що палички бачать синій край спектра краще, ніж колбочки, але зате колбочки бачать, наприклад, темно червоний колір, тоді як палички його абсолютно не можуть побачити. [3]
Таким чином, при яскравому світлі, палички спільно з колбами (які чутливі до жовто-зеленої і жовто-червоною частинах спектра) [4] дозволяють оку розрізняти і кольори оточуючого нас світу.