コーンの色に敏感な化学物質

色は複雑な相互作用のチェーンの結果です。重要な相互作用の1つは、光の波長と人間の目の円錐細胞の間です。 光と物質の相互作用、およびニューロンのシグナル伝達メカニズムについての少しの背景は、光吸収のメカニズムを理解するのに役立ちます - そして、人間が3つの異なる色で見る理由。

1. 光と物質

   • 異なる波長の光は、異なる量のエネルギーを運びます。より長い波長はエネルギーが少ないことを意味します。より短い波長はより多くを意味します。光子---可能な限り少量の光が材料を通過する場合、3つのことのいずれかが発生します。光子の運命は、それが移動する材料の特性に依存します。原子または分子に光子に運ばれるエネルギー量によって分離された2つの異なるエネルギー状態がある場合、吸収される可能性は高くなります。

   可視光

   • 原子は電子に囲まれています。電子は、原子の周りの異なるエネルギー状態にある可能性がありますが、通常は最低のエネルギー構成になりたいと思っています。可視光のエネルギーは、原子の周りの電子のエネルギー差の範囲に正しいことがわかります。したがって、可視光が材料を通過すると、光の色が電子をある構成から別の構成に移動するために必要なエネルギーと正確に一致する場合、光は吸収され、電子は新しい構成になります。

   細胞シグナル伝達

   • <図>
     ニューロンは、膜にチャネルを開閉することで信号を送信します。

     ニューロンは、細胞膜内のチャネルを介して化学物質を送信することにより信号を送信します。特定の分子が構成を変更すると、原子の分布を変更し、他の分子に応答してトリガーします。 「酵素カスケード」と呼ばれるものでは、最初は小さな信号が細胞を介して増幅され、細胞膜内のチャネルの開口部がトリガーされます。オープンチャネルにより、他のシグナル分子が解除され、メッセージが送信されます。目の中の円錐細胞では、メッセージは「私はいくつかの光を見ました。」

   網膜および円錐細胞

   • 正常な人間の目には3つの異なるタイプの円錐細胞があります（色の欠乏症に苦しむタイプが少なく、4つのタイプの人は四クロミックと呼ばれます）。コーンセルの各タイプは、青、緑、黄緑色のわずかに異なる光の色を吸収します。セクション1および2で説明したように、光は、原子の電子のエネルギーの違いに完全に一致するときに最も吸収されます。コーンでは、その分子は網膜と呼ばれます。網膜は可視光を吸収し、電子をあるエネルギーから別のエネルギーに移動します。その1つの電子のエネルギーの変化は、網膜の形状を変化させます。それがすべての人間のビジョンの心です---そして地球上のすべての視力：吸収された光子は網膜の形を変えます。

   目の網膜

   • <図>
     目は網膜に光を焦点を合わせます。ここでは、光子は網膜の分子と相互作用します。

     通常の構成の網膜は、円錐細胞の表面の異なる分子にロックされています。オプシンは、網膜分子を保持する大きな分子です。網膜が形状を変えると、オプシンから跳ね返ります。 Opsinは構成を変更し、シグナリングカスケードを開始します。 1つの光子は、鎖のさらに約100,000分子の信号をもたらします。オプシンは、最終的に細胞内の別の分子によって形状に戻されます。一方、歪んだ網膜は網膜から抜け出し、他の形状にリサイクルされ、最終的には別のオプシンに自由に結合できます。

   異なる色

   • <図>
     異なるコーンが網膜にわずかに異なる環境を作成するため、異なる色が表示されます。

     光がすべて同じ分子によって吸収されている場合---網膜---そうすれば、異なるエネルギーの光子はどのように吸収されますか？答えは、眼の3つの異なる円錐細胞がオプシン分子のかつてないほど異なるバージョンを生成するということです。網膜をしっかりと保持しているオプシン分子は、網膜で可能な電子エネルギーを修正します。改変エネルギーは、異なる光子が吸収されることを意味し、それが人間が目に3つの異なるカラーセンサーを持っている理由です。