眼睛的奧祕——你“眼中”的化學

眼睛是我最重要的器官之一,我們可以通過眼睛看到飛翔的小鳥、盛開的花兒、優美的的風景。但是,是什麼原因讓我們的眼睛能看到現實中存在的事物呢?

眼睛的奧秘——你“眼中”的化學

因為眼睛我們能夠感受世間的美好事物

原來,眼睛通過把光投射到對光敏感的視網膜成像,光線被視網膜接收並轉化成信號,然後通過視神經傳遞到腦部。那麼,視網膜是如何接收光線的呢?


眼睛的奧秘——你“眼中”的化學

眼睛的成像原理

在人眼的光受體細胞中存在一種叫trans-視黃醛的化合物,它在酶的作用下發生異構形成cis-視黃醛,cis-視黃醛和視蛋白的一個氨基反應生成亞胺視紫質,它是眼中對光敏感的化學單元。當一個光子撞到視紫質時,cis-視黃醛部分以極快的速度,在幾皮秒內異構化為反式異構體。這一異構化引起極大的幾何結構的變化,從而破壞了原來分子在蛋白質活性空腔中緊密的結合。這個光反應產物在幾個納秒的時間內生成一系列新的中間體,蛋白質的構象也伴隨著發生變化,然後與活性空腔不相配的視黃醛單元被水解。這一變化過程引發一次神經脈衝,我們就感覺到了光。然後,trans-視黃醛在視黃醛異構化酶催化下,發生異構化重新形成cis-視黃醛,並再生視紫質,為下一個光子的進攻做好準備。這一機理的最特別之處在於它的靈敏性,即使小到一個光子對視網膜的撞擊,眼睛也能記錄下來。令人感到奇妙的,自然界中所有已知的視覺系統,儘管它們的進化歷史可能完全不同,都用視黃醛系統刺激視覺。顯然,這個分子提供了一個使生物體能看見的最佳方法。

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cis-視黃醛與視蛋白結合示意圖

維生素A (視黃醇)是視覺系統的一個重要營養素,它酶催化的氧化反應作用下轉化成trans-視黃醛。trans- 視黃醛正好是人眼一種重要的化合物,因此平時我們可以多吃一些含維生素A的食物。

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