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眼睛是如何对亮和暗的信号都产生反应? 精选

已有 8534 次阅读 2009-4-8 03:34 |个人分类:活色生香de生物科学|系统分类:科研笔记

前一段时间写了“为什么黑色才是主要的视觉刺激信号?”,后来发现我的理解错了,又觉得很惭愧,一直没有来写博客,害怕一不小心又谬言误事。

-视觉细胞感光分子机制

上图是摘自Principles of Neural Science,我相信看到这张图就会很清楚了。图左边是视杆细胞,图右是视杆细胞上边的部分的放大示意图。一般来说视杆细胞(rod photoreceptor)只有一种,不会区分不同光波的波长。而会对不同波长或者颜色(另一种说法)感受的是视锥细胞(cone photoreceptor),视锥细胞有三种,这里我先不讨论感受光色,我先以视杆细胞为例子讨论感光的机制。

感光过程有三步:

(1)光子激活感光受体上的色素分子(light activates pigment molecules in the photoreceptors)

视紫红质(retinal,Chromophore)是一个色素分子,它接受光子能量后会使包裹视紫红质的感光受体蛋白(Rhodopsin,视蛋白)结构发生变化,从而激活视觉感光细胞特异的 G protein(transducin)

(2)cGMP水平下降(Activation of pigment molecules reduces the cytoplasmic concentration of cGMP)

Gprotein(transducin)激活cGMP 磷酸二酯酶(PDE,Phodphodiesterase),使cGMP水解成为5‘-GMP。

(3)cGMP浓度下降关闭cGMP-钠通道,从而使感光细胞超极化(the reduction in cGMP concentration closes cGMP-Gated ion channels,thus hyperpolarizing the photoreceptor)

而细胞内超极化,使轴突部分释放的Glutamate 量减少。

因此,总的结果如上图所示:在暗的情况下,Na通道开放-Na离子内流-去极化;在亮的情况下,Na通道闭合-Na离子不内流-超极化。

因此,在感光细胞中,感受的不是一个绝对值,而是一个相对值。这一刻比之前接受的光子多,就是亮信号(light signal)。这一刻比之前接受的光子数少,就是暗信号(dark signal)。亮与暗,是相对的。

在下一级视网膜神经细胞中,是双极细胞(bipolar cell)。按照对亮信号和暗信号的反应模式,分为两类。双极细胞,一种在感光细胞发放递质减少的时候(相对亮)兴奋,另一种在感光细胞发放递质增多时(相对暗)兴奋。也就是说并不是黑色或者暗是视觉的主要刺激信号,而是亮和暗都可以被感知。而感光细胞在相对暗的光条件下,膜电位去极化,递质释放增多。

所以我自己的认识也是很局限的,在这里觉得自己想清楚了,就再发一篇博文。



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