有關活化視桿細胞和視椎細胞光傳導路徑，下列敘述何者錯誤？

本題觀念：

本題測試的是視覺生理學中非常核心的「光傳導路徑（Phototransduction pathway）」。 在視網膜的感光細胞（視桿細胞與視錐細胞）中，其生理機制與一般神經細胞的直覺反應相反。在「暗處」時，感光細胞處於「去極化（depolarization）」狀態；當受到「光線活化」時，細胞反而會發生「過極化（hyperpolarization）」。了解光傳導的生化級聯反應（biochemical cascade）是解題的關鍵。

選項分析

• A. 細胞內cGMP減少：正確。當感光細胞受到光線刺激時，感光色素（例如視紫質 Rhodopsin）被活化，進而活化 G 蛋白——傳導蛋白（Transducin）。Transducin 會活化磷酸二酯酶（Phosphodiesterase, PDE），PDE 會將細胞內的 cGMP 水解成 5'-GMP，導致細胞內 cGMP 濃度大幅下降。
• B. 鈉離子通道開啟：錯誤。在暗處時，高濃度的 cGMP 會結合並開啟細胞膜上的 cGMP 閘控性陽離子通道（cGMP-gated channels），使鈉離子（Na⁺）和鈣離子（Ca²⁺）流入細胞內，形成「暗電流（dark current）」。當照光活化後，因為 cGMP 減少，這些鈉離子（與鈣離子）通道會關閉，而非開啟。
• C. 電位過極化（hyperpolarization）：正確。因為鈉離子通道關閉，帶正電的鈉離子無法繼續進入細胞，但細胞內的鉀離子（K⁺）仍持續透過膜上的鉀離子通道流出細胞。正電荷的淨流失導致細胞膜內電位變得更負，產生過極化現象。
• D. 降低麩胺酸（glutamate）釋放：正確。感光細胞突觸末端會釋放神經傳導物質麩胺酸。在暗處去極化時，會持續釋放大量麩胺酸；當受到光線刺激產生過極化時，電壓閘控型鈣離子通道會隨之關閉，進而減少神經傳導物質的胞吐作用，使得麩胺酸的釋放量降低。

答案解析

感光細胞在受光活化後，一連串的生化反應（活化 Transducin 與 PDE）會導致 cGMP 濃度下降，進而使細胞膜上的 cGMP 閘控性「鈉離子通道關閉」（而非開啟）。通道關閉阻斷了陽離子內流，使得感光細胞膜電位發生過極化，並減少神經傳導物質（麩胺酸）的釋放。因此，敘述錯誤的選項為 (B)。

核心知識點

考生應熟記感光細胞的「暗反應」與「光反應」之差異，這在各類醫事國考的生理學中為極高頻考點：

1. 暗處（Darkness）：cGMP 濃度高 $\rightarrow$ 鈉離子通道開啟（產生暗電流） $\rightarrow$ 細胞去極化（Depolarization，約 -40 mV） $\rightarrow$ 持續釋放 Glutamate。
2. 亮處（Light/Activated）：光線活化感光色素 $\rightarrow$ 活化 Transducin $\rightarrow$ 活化 PDE $\rightarrow$ cGMP 水解濃度下降 $\rightarrow$ 鈉離子通道關閉 $\rightarrow$ 細胞過極化（Hyperpolarization，約 -70 mV） $\rightarrow$ Glutamate 釋放減少。

臨床重要性

光傳導路徑是視覺訊號轉換的基石。這條生化路徑上的重要蛋白質若發生基因突變（例如：視紫質 Rhodopsin 或 PDE 的突變），會導致感光細胞的光電轉換功能異常，甚至引發細胞凋亡。臨床上常見的遺傳性視網膜疾病，如**視網膜色素病變（Retinitis Pigmentosa, RP）**與先天性靜止性夜盲症（Congenital stationary night blindness），即與此光傳導路徑的基因缺陷息息相關。

參考資料

1. Phototransduction in Rods and Cones - Webvision - NCBI Bookshelf (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11522/)
2. Phototransduction Definition - General Biology I (https://fiveable.me/key-terms/general-biology-i/phototransduction)
3. The Phototransduction Pathway - Journal of the Foundations of Ophthalmology (https://foundationsofophthalmology.com/2024/12/23/the-phototransduction-pathway/)
4. Structure and Function of Rod and Cone Photoreceptors - Clinical Gate (https://clinicalgate.com/structure-and-function-of-rod-and-cone-photoreceptors/)
5. Photoreceptor cell - Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell)