視紫紅質(zhì)（rhodopsin）是由視黃醛（也稱網(wǎng)膜素，retinal）和視蛋白（opsin）結(jié)合形成的結(jié)合蛋白。視黃醛由維生素a氧化而來，是維生素A的醛化合物。在視紫紅質(zhì)內(nèi)部，與視蛋白結(jié)合的是11-順視黃醛（11-cisretinal），而在光照條件下，它會轉(zhuǎn)化為全-反視黃醛（all-trans retinal）。
形成過程
光照下的變化
當受到光照時，全-反視黃醛會引起視蛋白分子構(gòu)象的變化，并逐漸與視蛋白分離。隨后，在酶的作用下，它們最終分解成兩個獨立的分子。分解后的全-反視黃醛無法直接重新結(jié)合成視紫紅質(zhì)，但在維生素A酶的作用下，它可以還原成維生素A，通常是全反型的。這些維生素a儲存在色素上皮細胞中，之后進入視桿細胞并再次氧化成11-順視黃醛，從而參與到視紫紅質(zhì)的合成、補充以及分解的過程中。
合成步驟
視紫紅質(zhì)的合成分為兩步。第一步發(fā)生在黑暗環(huán)境中，通過酶的作用將全-反視黃醛轉(zhuǎn)化為11-順視黃醛，這是一種耗能反應，其平衡點受光照強度的影響。第二步則是11-順視黃醛一旦生成，就會迅速與視蛋白結(jié)合形成視紫紅質(zhì)。這一過程不需要額外的能量，能夠快速完成。盡管維生素A與視黃醛之間可以相互轉(zhuǎn)化，但由于部分視黃醛在反應中已經(jīng)被消耗，因此必須依靠血液中維生素A的供給。人體和其他高級動物自身無法合成維生素a，而是需要從飲食中獲取。如果缺乏維生素A，可能會導致夜間視力障礙，這種情況可以通過攝入富含維生素A的食物來緩解。
視錐細胞研究
通過對靈長目和人類自由視網(wǎng)膜單個視錐細胞吸收光譜的測量研究表明，存在三類視錐細胞，分別對應著藍色（450納米）、綠色（525納米）和紅色（550納米）的光譜吸收峰。這表明可能存在三種不同的視錐感光色素。雖然目前還沒有成功地分離和純化這三種視錐細胞的感光色素，但是已經(jīng)從中提取出了視紫藍質(zhì)（iodopsin），它的光譜吸收峰值位于紅色光區(qū)，同樣是視黃醛和視蛋白的配位化合物，只是視蛋白稍有差異。感光細胞的光敏感度與其未分解的感光色素含量密切相關(guān)。即使感光色素濃度輕微減少，也會顯著降低感光細胞的光敏度。例如，當人的視網(wǎng)膜中的視紫紅質(zhì)分解了0.50%，視桿細胞的光敏度就會下降約2000倍。因此，在暗適應期間，視網(wǎng)膜光敏度的提高程度與視紫紅質(zhì)的合成與分解速率有關(guān)，尤其是視紫紅質(zhì)再生的數(shù)量。大約在暗適應20至30分鐘后，視覺光敏度達到最大值，此時視紫紅質(zhì)幾乎完全再生。
參考資料 >
視桿細胞的功能.有來醫(yī)生網(wǎng).2024-08-19
新研究確定產(chǎn)生視紫紅質(zhì)的關(guān)鍵機制.中華人民共和國科學技術(shù)部.2024-08-19
Cell | 鉀選擇性視紫紅質(zhì)的“精挑細選”:解鎖離子選擇性的結(jié)構(gòu)基礎.微信公眾平臺.2024-08-19