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5分でわかる!明暗順応のメカニズム

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この動画の要点まとめ

ポイント

明暗順応のメカニズム

高校 生物 動物生理7 ポイント2 すべてうめる

これでわかる!
ポイントの解説授業
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明暗順応のメカニズムを見ていきましょう。

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暗所と明所を移動するとき、視覚器はどのように働くのでしょうか?
視覚器に入った光を受容する細胞視細胞といいましたね。
視細胞には錐体細胞桿体細胞がありました。

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錐体細胞は強光を受容し、色の識別ができる視細胞です。
一方、桿体細胞は弱光を受容し、色の識別ができない視細胞です。

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まずは、暗所での視覚器の状態に注目しましょう。

高校 生物 動物生理7 ポイント2 図・すべてうめる
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暗所には強光がありません。
そのため、主に桿体細胞が働いています
桿体細胞には、ロドプシンという視物質が含まれていました。
視物質とは、光を受容する色素タンパク質です。

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明暗順応のメカニズムでは、ロドプシンを含む桿体細胞が重要な役割を果たしています

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ロドプシンは、レチナールオプシンからなる複合体です。
図では、レチナールがL字型の構造物で、オプシンが黒く丸い構造物で描かれています。
レチナールはビタミンAとも呼ばれ、暗所ではトランス型という構造になっていることが特徴です。

ロドプシン分解⇒感度低下⇒明順応

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明順応のメカニズムを見ていきます。
暗所から明所へ移動した場合をイメージしてください。

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桿体細胞のロドプシンに光が当たると、レチナールの構造が変化します。
レチナールは、明所ではシス型になることが特徴です。
図で、シス型のレチナールは棒状で描かれています。

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レチナールがトランス型からシス型へ変化すると、どのような変化があるのでしょうか。
実は、レチナールとオプシンの結合状態が保てなくなるのです。
そのため、明所ではロドプシンが分解されます。

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ロドプシンは弱光を受容して興奮を生じる視物質でした。
しかし、明所ではロドプシンが分解されてしまいます。
すると弱光が認識できなくなり、桿体細胞の感度が低下します。
よって、光に対して鈍感になり、明所の明るさに順応できるようになるのです。

ロドプシン合成⇒感度上昇⇒暗順応

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次に、暗順応のメカニズムを見ていきます。
明所から暗所へ移動した場合をイメージしてください。

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桿体細胞のロドプシンに光が当たらなくなることでも、レチナールの構造が変化します。
レチナールがシス型からトランス型になるのです。
すると、レチナールとオプシンが結合できるようになるのです。
そのため、暗所ではロドプシンが合成されます。

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ロドプシンは弱光を受容して興奮を生じる視物質でした。
暗所ではロドプシンが次々と合成されていきます。
すると、弱光が認識できるようになり、桿体細胞の感度が上昇します。
よって、光に対して敏感になり、暗所の弱光が認識できるようになるのです。

錐体細胞のフォトプシンは常に生理活性を有する

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明暗順応のメカニズムでは、ロドプシンを含む桿体細胞が重要な役割を果たしていました
ロドプシンの分解が明順応につながり、ロドプシンの合成が暗順応につながっていましたね。

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視細胞には、桿体細胞の他にも錐体細胞があります。
錐体細胞は強光を受容し、色の識別ができる視細胞でしたね。
錐体細胞に含まれている視物質はフォトプシンです。

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錐体細胞に含まれるフォトプシンは、暗所や明所でどのようにふるまうのでしょうか。
実は、フォトプシンは暗所でも明所でも常に生理活性を有します
つまり、暗所と明所を移動するたびに、分解や合成が起こることがないのです。

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夜に見る花火をイメージしてください。
暗闇で突然花火が光っても、私たちは花火の色を認識することができますよね。

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錐体細胞は暗所でも明所でも常に働いているため、暗所に急に現れる光の色を認識することができるのです。

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Hoshino

この授業の先生

星野 賢哉 先生

高校時代に生物が苦手だった経験をいかし、苦手な生徒も興味をもてるように、生命現象を一つ一つ丁寧に紐解きながら、奥深さと面白さを解説する。

明暗順応のメカニズム
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