视觉光化学

维生素A是组成视黄醛的基础物质，人和动物必须从外源摄取或从植物的类胡萝卜素物质在肝内分解成维生素A，才能储存于组织中并作为合成视色素的前体。当维生素A在酶的作用下氧化转变成视黄醛才能与视蛋白结合形成视色素。视黄醛与视蛋白结合有—定的位置，只在当视黄醛是扭曲状态（即顺型）才适合和视蛋白结合。在光子作用下，变成全反视黄醛与视蛋白分离；在暗环境下，视黄醛和视蛋白再结合。它是按双分子反应的方式进行的，即一个视黄醛分子加一个视蛋白分子而生成一个视色素。人眼暗光视觉的光谱敏感曲线与视杆细胞内的视紫红质的吸收光光谱非常一致，因而视紫红质就是暗光视觉状态下负责最初吸收光进而引起视觉兴奋的光敏色素。视杆细胞的外段几乎都是对暗光视觉的视色素即视紫红质敏感。视紫红质是由视黄醛与视蛋白结合而成，它的吸收光谱的峰值在498nm。在暗的环境视紫红质以完整的视色素分子形式存在，当光照时则分解为视黄醛与视蛋白两部分；回到暗处后，在酶的作用下，重新组合成完整的视紫红质。这个分解合成的过程也就是光作用下导致视紫红质漂白和再生过程，相应于眼的暗适应和明适应，构成一个视紫红质代谢循环。

视紫红质的代谢除了视黄醛和视蛋白两个基本组成部分外，还要有一定的条件参与。在暗环境下，视紫红质是紫红色，光照后变成黄色或灰白色，即光漂白。一个视紫红质分子在光照时接受一个光子后，视黄醛在其第11个碳原子上扭转，发生立体异构化，于是11－视黄醛变成全反视黄醛，形成漂白过程中的第一个中间产物称为“前－光视紫红质”。这一段是光化学过程。随后，自由能减低，紧接着发生一系列暗（热）反应过程。每克分子视色素异构化需吸收24大卡能量，当前－光视紫红质转变为光视紫红质时，分子的激活能力很小，因此视蛋白的构型尚无显著变化，而由视紫红质转变成间视紫红质1时，则需要大量激活能，视蛋白的分子构型有较明显变化，吸收光谱的峰值也明显向短波方向移动，为478nm，直到间视紫红质1再转为间视紫红质2，以后出间视紫红质2水解为游离的全反视黄醛和视蛋白，这个过程也伴有温度的明显变化，若降低温度，可使这些中间产物稳定下来，低于－140℃，前－光视紫红质是稳定的，此时若用600nm的红光照射，前－光视紫红质还能变回成视紫红质。低于－40℃，光视紫红质稳定，低于－15～－20℃间视紫红质1稳定，低于0℃则间视紫红质2亦不发生水解。视紫红质在漂白过程中相继出现的中间产物的光谱吸收峰，除前－光视紫红质外，都逐渐向光谱的短波段方向移动。

视锥细胞也参加感光过程，是属于对色光的感受具有明视觉的功能，视锥细胞本身由于受到数量和体积的影响，至今尚未成功地将人或较高等哺乳动物的视网膜中的这类视色素分离和提取出来，Rushton等用眼底反射分光光度法对人眼中心凹部位进行了测定。测定结果表明，正常人眼的中心凹区，至少含两种视锥细胞色素，一种吸收红光多，对红光较敏感，另一种则吸收绿光较多，因而对绿光较敏感。按照三原色学说，还可能存在一种对蓝光敏感的视锥细胞色素。