感光细胞

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視桿細胞視錐細胞的功能部份[1]

感光细胞(英文:Photoreceptor cell),是在眼球视网膜中发现的,具有光转導能力的一类特殊神经上皮细胞。更具体点说就是,感光细胞从视野范围内吸收光子,然后经一系列特殊复杂的生物化学通路,将这些信息以膜电位改变的形式进行信号传导。最后,视觉系统对这些信号信息进行处理,以呈现一个完整的视觉世界。当然,以上所述的是脊椎动物的感光细胞。而对于像昆虫类和软体动物类这样的无脊椎动物而言,它们的感光细胞在形态和生化通路上都是不同的。

目前已知的哺乳動物的感光細胞有視桿細胞視錐細胞內在光敏視網膜神經節細胞(ipRGCs)。視桿細胞主要促成夜間視力(暗視條件),視錐細胞則主導白天視力(明視條件),但兩者光轉導的生化反應與路徑是相似的。[2]在1990年代發現了第三類哺乳動物感光細胞:[3]內在光敏視網膜神經節細胞。這些細胞被認為不直接有助於視覺,而是在晝夜節律和瞳孔反射的產生中起作用。

視桿和視錐細胞之間存在主要的功能差異。視桿細胞極為敏感,可以被單個光子觸發。[4][5]在非常低的光照水平下,視覺體驗完全基於視桿細胞的訊號。而視錐細胞需要更亮的光(即需要更多的光子)才能產生訊號。在人類中,存在三種不同類型的視錐細胞,以其對不同波長的光的反應模式來區分。視覺中的色彩即是由這三種視錐細胞的個別訊號所計算統整出來的。這可以解釋為什麼在低光照時無法看清物體的顏色,因為此時只有視桿細胞處於活躍的狀態而非視錐細胞。三種類型的視錐細胞大致分別對短、中、長波長的光有反應,因此它們分別稱為S-錐、M-錐和L-錐。

根據單一變量原則,細胞的觸發僅取決於吸收的光子數量。三種類型的視錐細胞的不同反應取決於它們各自的感光蛋白吸收不同波長的光子的能力。例如,L-視錐細胞含有一種感光蛋白,該蛋白更容易吸收長波長的光。較短波長的光也可以從L-視錐細胞產生相同的反應,但是需要更多的光子才能觸發。

人的視網膜約含有1.2億個視桿細胞和600萬個視錐細胞。視桿細胞和視錐細胞的數量和比例因物種而異,這取決於動物是日行性的還是夜行性的。例如夜行性的貓頭鷹,為了在低光照的夜晚看清東西,其視網膜上就有大量的視桿細胞。

在人類的視覺系統中,除了視桿和視錐外,還有大約240萬至300萬個神經節細胞,其中1-2%是感光細胞。神經節細胞的軸突形成兩個視神經。

感光細胞通常以不規則但大致為六邊形的網格排列,稱為視網膜鑲嵌

組織學[编辑]

視桿和視錐光感受器位於視網膜的最外層。它們都有相同的基本結構。最靠近視野(距離大腦最遠)的是軸突末梢,該軸突釋放一種稱為谷氨酸神經遞質雙極細胞。再往後是細胞本體,其中包含細胞裡的胞器

参考资料[编辑]

  1. ^ Human Physiology and Mechanisms of Disease by Arthur C. Guyton (1992) p.373
  2. ^ "eye, human." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2010.
  3. ^ Foster, R.G.; Provencio, I.; Hudson, D.; Fiske, S.; Grip, W.; Menaker, M. Circadian photoreception in the retinally degenerate mouse (rd/rd). Journal of Comparative Physiology A. 1991, 169 (1): 39–50. PMID 1941717. doi:10.1007/BF00198171.  已忽略未知参数|s2cid= (帮助)
  4. ^ Hecht, S.; Shlar, S.; Pirenne, M.H. Energy, Quanta, and Vision. Journal of General Physiology. 1942, 25 (6): 819–840. PMC 2142545. PMID 19873316. doi:10.1085/jgp.25.6.819. 
  5. ^ Baylor, D.A.; Lamb, T.D.; Yau, K.W. Responses of retinal rods to single photons. The Journal of Physiology. 1979, 288: 613–634. PMC 1281447. PMID 112243. doi:10.1113/jphysiol.1979.sp012716 (不活跃 2021-01-10). 

參考文獻[编辑]

  • Campbell, Neil A., and Reece, Jane B. Biology. San Francisco: Benjamin Cummings. 2002: 1064–1067. ISBN 0-8053-6624-5. 
  • Freeman, Scott. Biological Science (2nd Edition). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. 2002: 835–837. ISBN 0-13-140941-7. 

外部連結[编辑]