Marcin Błaszczyk Biologia I genetyka

2.2.1.1. Narząd wzroku 
Receptory często zorganizowane są w złożone narządy zmysłów. Aby 
przybliżyć problem funkcjonowania złożonych receptorów, dla przykładu, 
omówione zostaną receptory wzroku. 
Narząd wzroku ewoluował w ciągu miliardów lat od prostej grudki 
światłoczułego barwnika do najdoskonalszego istniejącego narządu 
wzroku – oka ptaka i niewiele mu ustępującego oka ludzkiego. W procesie 
ewolucji stopniowo zwiększała się liczba komórek światłoczułych, 
co zwiększało dokładność widzenia, następowało wpuklenie światłoczułej 
powierzchni, co jednocześnie ją chroniło i poprawiało jakość widzenia (na 
receptory padało światło tylko z jednego kierunku, co pozwalało na 
określenie położenia jego źródła), wreszcie powstał stopniowo układ 
optyczny poprawiający ostrość i wyspecjalizowane komórki do widzenia 
barwnego.
Różne gatunki zwierząt są w stanie odróżniać różne zakresy długości fal 
elektromagnetycznych. Pszczoły na przykład nie widzą czerwieni, lecz 
widzą nadfiolet. Większość ptaków ma aż cztery, a nawet pięć typów 

---

47 
czopków, co pozwala im na dużo wyraźniejsze widzenie barw – i bardziej 
różnorodnych niż w przypadku ludzi. Również ryby tropikalne lepiej 
rozróżniają barwy niż ludzie. Zdecydowana większość ssaków z kolei 
widzi barw znacznie mniej niż ludzie – mają tylko dwa typy czopków. 
Widzenie ssaków wodnych jest monochromatyczne.
Oko ludzkie jest przystosowane do odbierania fal elektromagne-
tycznych o długości fali w zakresie ok. 380-750 nm. 
Światło wpadając do oka, mija przednią powierzchnię rogówki, 
rogówkę, tylną jej powierzchnię, komorę przednią oka, wypełnioną cieczą 
wodnistą, przez źrenicę wpada do komory tylnej, przechodzi przez 
przednią powierzchnię soczewki, soczewkę, tylną powierzchnię soczewki, 
ciało szkliste (głównie kolagen i kwas hialuronowy), wreszcie trafia na 
siatkówkę, na której zlokalizowane są komórki światłoczułe.
Załamanie (lub odbicie) światła następuje, gdy trafia ono na granicę 
dwóch ośrodków. Zatem uwzględniając opisaną powyżej drogę światła 
w oku, można się spodziewać wielokrotnego załamywania światła. 
Jednak współczynniki załamania tych ośrodków są tak dobrane, że w 
praktyce następuje załamanie tylko na granicy powietrza i rogówki oraz 
na przedniej i tylnej powierzchni soczewki. Obraz powstający na 
siatkówce jest rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony.
Soczewka jest elastyczna i zawieszona na obwódce rzęskowej, łączącej 
ją z mięśniem rzęskowym. Kiedy promienie światła padające na 
soczewkę są równoległe (obserwowany przedmiot jest bardzo odległy) – 
soczewka nie akomoduje, tzn. soczewka jest stosunkowo płaska, ma małą 
krzywiznę. Jeśli obserwowany przedmiot jest blisko – mięsień rzęskowy 
kurczy się, co odkształca soczewkę, zwiększając promień krzywizny, a co 
za tym idzie – zdolność refrakcyjną układu optycznego oka (czyli 
zdolność do załamywania światła zwiększa się). Akomodacja to zmiana 
kształtu soczewki, dostosowująca układ optyczny oka do odległości od 
przedmiotu, tak aby ostry obraz padał na siatkówkę. Z wiekiem zdolność 
akomodacji maleje – jądro soczewki twardnieje i uniemożliwia jej 
odkształcanie się pod wpływem skurczu mięśnia rzęskowego. W wieku 
ok. 65 lat soczewka całkowicie traci zdolność akomodacji, oko jest na 
stałe „ustawione” na dal. Aby zwiększyć zdolność refrakcyjną oka, 
podobnie jak w przypadku nadwzroczności spowodowanej np. zbyt 
krótką osią optyczną oka, można zastosować soczewki skupiające 
(wypukłe).
Dzięki obecności pary oczu osiągane jest widzenie przestrzenne: obraz 
z obu siatkówek minimalnie się różni, co pozwala na ocenę głębi 
i odległości (zlewanie dwóch obrazów w jeden to fuzja zachodząca 
w korze wzrokowej). 

---

48 
Ruchy gałek ocznych są precyzyjnie regulowane przez kilka odruchów: 
szybkie ruchy fiksacyjne pozwalają na „zakotwiczenie” wzroku na 
obiekcie, wolne ruchy fiksacyjne pozwalają na śledzenie poruszającego 
się obiektu, ruchy konwergencyjne umożliwiają obserwację obuoczną. 
Na siatkówce rozmieszczone są dwa typy komórek światłoczułych: 
czopki i pręciki. Pręciki są mniejsze i ich liczba dochodzi do ok. 120 
mln., a czopki są większe i jest ich 6,7 mln. Znaczna liczba czopków 
umieszczona jest w obszarze plamki żółtej – w osi widzenia oka (która 
odchylona jest o 5° od osi optycznej oka). Obszar ten pozbawiony jest 
pręcików. Zarówno liczba czopków, jak i pręcików maleje w miarę 
oddalania się od plamki żółtej. Dlatego jakość obrazu, jego ostrość 
i rozdzielczość są najlepsze w plamce żółtej i maleją w miarę oddalania 
się od niej.
W komórkach tych występują substancje światłoczułe: fotopigment 
pręcikowy (rodopsyna) oraz trzy fotopigmenty czopkowe. Substancje te 
złożone są z części białkowej – opsyny oraz retinalu (aldehydowa 
pochodna retinolu – witaminy A).
Pod wpływem światła retinal przechodzi w izomeryczną formę – trans. 
Następuje wówczas rozpad cząsteczki rodopsyny do retinalu i opsyny. 
Jedną z pośrednich form jest metarodopsyna II, która za pośrednictwem 
białka G i kaskady II przekaźnika (w tym przypadku cGMP) powoduje 
zamknięcie kanałów sodowych (pobudzenie polega tutaj na hiper-
polaryzacji) i powstanie potencjału receptorowego.
Widzenie barwne jest umożliwione przez nałożenie na siebie pobudzeń 
trzech różnych rodzajów czopków, z trzema barwnikami o różnym 
spektrum wrażliwości na światło. Stąd występuje również wiele rodzajów 
zaburzeń widzenia barw, w zależności od tego, które z czopków wykazują 
anomalie funkcjonowania oraz w ilu rodzajach czopków dana anomalia 
wystąpiła.
Impuls nerwowy powstający w komórkach światłoczułych przekazywany 
jest do komórek dwubiegunowych, następnie do komórek zwojowych, 
łączących siatkówkę z ośrodkami wzroku w korze mózgowej. Ponadto, 
w siatkówce występują komórki poziome i amakrynowe, dokonujące 
wstępnej obróbki obrazu. 
Zarówno analiza informacji, jak i odruchy związane z widzeniem są 
bardzo złożone. Istnieją osobne układy przenoszące informację o świetle 
i jego braku (układ Brightness
/
Darkness), układ hamowania bocznego 
(zwiększający zdolność rozróżniania drobnych szczegółów), mechanizmy 
adaptacji (regulacji czułości receptorów). Droga wzrokowa dociera do 

---

49 
17 pola Brodmanna, połączonego z polami 18 i 19. Tam zlokalizowana 
jest korowa reprezentacja siatkówki – ośrodek percepcji wzrokowej. 
Jednak analiza obrazu wymaga również zaangażowania np. pól 
asocjacyjnych kory mózgowej, co umożliwia np. porównywanie 
aktualnego obrazu z obrazami widzianymi wcześniej, zapamiętanymi. 
Siatkówka może się przystosowywać do widzenia dziennego 
(fotopowego) oraz nocnego (skotopowego), dzięki zmianom w syntezie 
rodopsyny i cGMP oraz dzięki sumowaniu pobudzeń z licznych 
pręcików. Rozpiętość czułości między widzeniem nocnym a dziennym 
sięga nawet 10
6
x.