광수용기

요약 생물체가 광자극을 수용하는 기관으로 광자극을 신경신호로 전환시킨다. 척추동물의 눈에는 광수용기의 일종인 간상세포가 있다.

척추동물의 눈의 광수용기의 일종인 간상세포(桿狀細胞)는 광양자(光量子) 1개를 받으면 시신경에 신호를 보낸다. 간상세포의 외절(外節)이라고 하는 부분은, 극히 얇고 편평하며 주머니와 같은 단분자막(單分子膜) 약 1,000개가 포개진 구조를 하고 있다. 이 막이 빛을 흡수하여 광화학 변화를 일으키며 광수용의 제1단계를 구성하는 로돕신 분자가 짜여져 있다. 주간시(晝間視)의 기능을 갖는 구조이며 3종 또는 그 이상의 세포가 혼재하여, 각기 주로 흡수하는 빛의 파장이 다른 감각물질이 함유되어 있다. 이러한 것들은 원추세포의 색채판별능과 관계가 있다.

수용기는 각각 특정한 자극(적자극)에 따라 접속하는 감각신경섬유에 신경충격(임펄스)을 보내므로 적자극을 신경신호로 바꾸는 전환기(轉換器)이다. 즉, 광수용기는 광자극을 신경신호로 전환시킨다. 곤충 등에서 시세포(視細胞:광수용기)에 전극을 넣고 빛을 조사(照射)하면 그 조사 중심 방향으로 향하는 전위의 변화가 나타난다. 시세포의 세포막은 외면이 양(＋), 내면이 음(－)이 되도록 분극(分極)되어 있으므로, 이 결과는 빛의 조사에 따른 막분극(膜分極)의 감소를 나타내는데 이것이 탈분극이다.

광수용기는 광자극을 받으면 그 강도에 대응하는 빈도로 임펄스를 보내는데, 그것은 광강도의 변화에 대한 정보일 뿐이므로 그것만으로는 빛의 파장의 차이에 따른 색채판별의 정보를 위한 정보로는 되지 못한다. 색채판별의 정보를 보내기 위해서는 적어도 2종류 이상의 서로 빛의 흡수곡선의 피크가 다르고 감광물질을 지닌 시세포의 존재가 필요하다. 우리가 어둑어둑한 빛(예컨대, 달빛) 아래에서 물건을 볼 때는 빛의 감도가 좋은 간상세포만이 작용한다. 곤충의 겹눈[複眼]은 많은 낱눈[個眼]으로 이루어졌는데, 각 낱눈은 기본적으로 8개의 시세포를 가지며 각기 중심을 향하여 감간소체(感桿小體)를 만든다. 이것은 시세포가 극히 가는 관 모양의 돌기가 조밀하게 배열된 것으로, 이 가는 관의 벽막(壁膜)에 시물질(視物質)의 분자가 들어 있다. 시물질은 로돕신 등과 유사한 것으로, 시세포에 미소(微小) 전극을 넣어 각 세포의 분광감도를 측정하면 감도곡선의 피크 파장을 달리하는 몇 종의 세포가 있는 것을 알 수 있다.

단세포동물인 유글레나는 현저한 주광성(走光性)을 나타내는데, 빛을 느끼는 곳은 편모(鞭毛)의 기부에 있는 안점이다. 포유류의 간상세포와 원추세포도 바깥마디에 섬모의 미세구조가 있다. 그러나 곤충의 낱눈의 시세포 등에는 그러한 구조가 없다. 동물계에는 섬모세포에서 전환되었다고 생각되는 시세포와, 그렇지 않은 것의 2가지가 있다. 시물질에 대해서는 로돕신과 비슷한 것이 많다.