110年:眼球生理

當人長時間身在暗處,突然進入明亮環境時,最初感到光線刺眼,也不能看清物體,稍待片刻後才能恢復視覺,這種現象稱為光適應(light adaptation ),其主要的形成機制與感光細胞(photoreceptors )之何種變化有關?

A是桿狀細胞在暗處蓄積了大量的視紫質(rhodopsin ),遇強光後迅速分解含量降低所致
B感光細胞內之光視蛋白(photopsin )遇強光後含量迅速上升
C感光細胞之環鳥苷單磷酸(cyclic guanosine monophosphate, cGMP )遇強光後含量上升
D感光細胞膜上之鈉離子通道(sodium channels )遇強光後打開

詳細解析

本題觀念:

光適應(light adaptation)是指眼睛從黑暗環境突然暴露於強光時,初期因視覺系統對光過度敏感而感到眩目、暫時看不清,隨後視覺敏感度迅速下降並恢復正常的過程。此現象的核心機制在於桿狀細胞(rod cells)在黑暗中大量累積的視紫質(rhodopsin),遇強光後快速光解(bleaching),使桿狀細胞敏感度急劇下降,同時錐狀細胞(cone cells)接管明視覺。

選項分析

(A)正確(本題答案)。在暗處停留後,桿狀細胞透過視覺循環(visual cycle)大量合成並累積視紫質(rhodopsin);此時視紫質含量高,使桿狀細胞對光極為敏感。突然進入明亮環境,強光使大量視紫質迅速光解(bleaching)——11-cis-retinal 異構為 all-trans-retinal 並與 opsin 分離——導致視紫質含量急劇降低,桿狀細胞暫時喪失正常功能,出現眩目感與短暫視力模糊。此即光適應的主要形成機制。

(B)錯誤。光視蛋白(photopsin)是錐狀細胞感光色素的蛋白質部分(opsin),其含量並不會在遇強光後「迅速上升」。錐狀細胞的感光色素(視錐色素,iodopsins)同樣會因強光而光解,但光適應的眩目現象主要源自桿狀細胞的視紫質大量分解,而非錐狀細胞photops

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