视杆细胞的感光原理

视杆细胞和视锥细胞光线进入眼睛后，首先通过角膜，然后分别透过房水、晶状体和玻璃体。最后，光线到达眼睛的感光组织视网膜。视网膜中包含两种细胞，分别叫做视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞负责昏暗光线下的视物，而视锥细胞则负责处理色彩和细节。当光线接触到这两种细胞时，会发生一系列复杂的化学反应。形成的化学物质（活化视紫质）会在视神经中产生电子脉冲。一般来说，视杆细胞的外段细长，而视锥细胞的外段更像是锥形。
这两种细胞的外段都含有感光性化学物质。在视杆细胞中，这种化学物质叫做视紫质；而视锥细胞中的则叫做色素。视网膜中有1亿个视杆细胞和700万个视锥细胞。视网膜被黑色素所覆盖，正如同照相机的内部是黑色的一样，这样可减少对光线的反射。视网膜的中心区域叫做黄斑，完全由密密麻麻的视锥细胞组成。该区域负责实现清晰而复杂的视物功能。
光线进入眼睛后，会接触到感光性化学物质视紫质（也叫做视紫红质）。视紫质是暗视蛋白和11-顺式视黄醛的混合物，11-顺式视黄醛来源于维生素A。因此，缺乏维生素A就会导致视力问题。视紫质遇光会发生分解，因为光会导致视紫质中的11-顺式视黄醛发生物理变化，转化为全反式视黄醛。第一个反应只需一万亿分之几秒的时间。11-顺式视黄醛是角状分子，而全反式视黄醛是直线分子。因此，化学性质极不稳定。视紫质可分解为几种中间化合物，但最终（在不到一秒的时间里）会形成变视紫质Ⅱ（活化视紫质）。这种化学物质能够产生电子脉冲，电子脉冲传输到大脑后，大脑将其解译为光线。
视紫质化学反应图解活化视紫质通过下列方式产生电子脉冲：
⒈ 视杆细胞的细胞膜（外层）带有电荷。当光线激活视紫质时，它就会导致环式GMP（鸟苷单磷酸）减少，而电荷随之增加。这样就会在细胞周围产生电流。随着光线的增多，就会有更多的视紫质被激活，也就会产生更强的电流。
⒉ 最后，电子脉冲被传到神经节细胞，再传到视神经。
⒊ 这些视神经在视交叉处汇集。在这里，视网膜内部的神经纤维会通往另一侧大脑，而视网膜外部的神经纤维则通往同侧大脑。
⒋ 这些纤维最终到达大脑后部（枕骨脑叶）。这个位置叫做基本视觉皮层，大脑在这里将电子脉冲解译为视觉信号。有些视觉纤维通往大脑的其他部分，有助于控制眼睛的活动、瞳孔和虹膜的反应，以及行为方式。
最后，必须重新形成视紫质，才能重复进行产生视觉的过程。全反式视黄醛转化成11-顺式视黄醛，然后与暗视蛋白结合后，便形成视紫质，视紫质遇光后便会重新开始该过程。