사진 화학 | 시각에 관한 화학

시각에 관한 화학

가장 복잡한 영상기기는 눈과 뇌의 복합체이다. 과학자들은 어떻게 눈이 가시광선의 광자들을 하나의 상으로 구성하고 해석하기 위하여 뇌로 보내지는 신호들로 전환시키는지를 이해하는데 상당한 연구가 있었다. 눈의 외부 부분들, 특히 렌즈는 광자를 얇은 화장지 두께의 감광물질, 즉 망막에 집중시킨다.

 

망막은 두 가지 종류의 감광성 물질 즉 광 수용 세포(photoreceptora cell)인 간상세포와 원추세포를 갖고 있다. 인간의 눈은 약 십억 개의 간상세포와 삼백만개의 원추세포를 포함하고 있다. 원추세포는 밝은 빛에서 작동하고, 또 색에 민감하다. 반면에 간상세포는 희미한 빛에서 작동하며 색깔을 구별할 수 없다. 이것은 바로 달밤에 색깔이 아닌 단지 회색의 명암만이 구별되어지는 이유이다. 눈의 민감성과 적응능력은 놀랄만하다.

 

광 수용 세포에 있는 감광성 물질은 로돕신인데 이것은 단백질인 옵신과 화합물인 11-시스-레티날을 포함하고 있다. 망막에 집중된 광자들은 11-시스-레티날을 트란스-레티날로 이성질화시킨다(그림 1 참조). 이 이성질화는 일련의 다른 분자 변화를 초래하는데, 결국 로돕신을 옵신과 트란스-레티날로 분해시키는 것이다. 이러한 구조적 변화들은 시신경에 의해 뇌로 운반되어지는 전기적 신호를 발생시킨다. 시각회로에서의 그 다음 단계는 트란스-레티날이 11-시스-레티날로 되돌아가는 것인데 이것은 다시 옵신과 결합해서 로돕신을 생성한다. 완전한 시각회로의 계통도를 [그림 2]에 나타내었다.

 

그림 1 빛의 광자에 의해 11-시스-레티날의 트란스-레티날로 바뀌는 이성질체화(a)와 로돕신에서의 구조적 변화(b)

 

그림 2 로돕신의 시각회로의 계통도

 

레티날은 비타민A로부터 얻어진다. 그래서 비타민A의 부족은 야맹증을 유발시킨다. 당근 섭취가 눈에 좋은 이유도 바로 당근에 함유된 β-캐로틴이 몸 속에서 비타민A로 전환되기 때문이다(그림 3 참조)

 

그림 3 β-캐로틴과 비타민 A의 구조

 

 

 

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