Biologie1.197Aktualisiert 4. Okt. 20265 Seiten

Das Auge und die Netzhaut – Aufbau, Funktion & Sehvorgang (Biologie LK)

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Leona 06@leona06_iawv
Unsere Augen sind echte Meisterwerke der Natur, die Lichtstrahlen in elektrische Signale für unser Gehirn verwandeln. Doch wie genau schaffen es die winzigen Zellen auf der Netzhaut, dass wir sowohl im gleißenden Sonnenlicht als auch in der tiefsten Nacht scharf sehen können? Diese Zusammenfassung erklärt dir den genialen Aufbau der Netzhaut, die biochemischen Tricks beim Sehvorgang und wie unsere Augen Kontraste extrem verstärken. Danach verstehst du garantiert, wie biologisches Sehen im Detail funktioniert.
Das Auge & Leistungen der Netzhaut - Biologie LK – Seite 1

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Aufbau der Netzhaut

Zellschichten der Retina

Das Licht muss erst mehrere Nervenzellschichten durchqueren, bevor es auf die Fotorezeptoren trifft.

  • Stäbchen: Extrem lichtempfindlich; zuständig für das Schwarz-Weiß-Sehen bei Nacht.
  • Zapfen: Geringe Lichtempfindlichkeit; ermöglichen das Farbsehen (Rot, Grün, Blau) am Tag.
  • Verschaltungszellen: Horizontal- und Amakrinzellen verbinden die Zellen quer zur Kontrastverstärkung.

Signalweiterleitung

Die Sehzellen geben ihre Erregung über Synapsen an die vorgeschalteten Nervenzellen weiter.

  • Bipolarzellen: Sammeln Signale der Rezeptoren und leiten sie an Ganglienzellen weiter.
  • Ganglienzellen: Deren Axone bilden den Sehnerv, der die Signale zum Gehirn leitet.

💡 Achtung: Am blinden Fleck verlassen die Ganglienzellen als Sehnerv das Auge – dort gibt es keine Fotorezeptoren.

Das Auge & Leistungen der Netzhaut - Biologie LK – Seite 2

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Stäbchen und Zapfen im Vergleich

Feinbau der Sehzellen

Beide Zelltypen bestehen aus einem Innenglied mit Mitochondrien und einem Außenglied mit Membranfalten.

  • Disks: Membranscheiben im Außenglied der Stäbchen, die hochkonzentrierte Fotopigmente enthalten.
  • Fotopigmente: Absorbieren Licht und lösen eine Änderung des Membranpotenzials aus.

Die Unterschiede auf einen Blick

Stäbchen und Zapfen sind für völlig unterschiedliche Lichtverhältnisse optimiert.

  • Sehfarbstoff: Stäbchen nutzen Rhodopsin, Zapfen nutzen drei verschiedene Photopsine.
  • Empfindlichkeit: Stäbchen sind 100-mal empfindlicher und reagieren auf minimale Lichtmengen.
  • Regenerationszeit: Zapfen regenerieren sich nach Belichtung deutlich schneller als Stäbchen.

💡 Tipp: Merk dir: Zapfen sind für das Sehen am Zeiger der Uhr (am Tag/Farbe) da, Stäbchen für Schwarz-Weiß im Schatten.

Das Auge & Leistungen der Netzhaut - Biologie LK – Seite 3

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Die Biochemie des Sehvorgangs

Fototransduktion im Dunkeln

Im Dunkeln herrscht im Stäbchen ein ständiger Einstrom von Natrium-Ionen.

  • Dunkelstrom: Na+Na^+-Kanäle sind durch cGMP geöffnet; es fließt ein Strom bei ca. −40 mV-40\text{ mV}.
  • Transmitter: Durch die Depolarisation wird dauerhaft der Hemmstoff Glutamat ausgeschüttet.

Die Kaskade bei Lichteinfall

Trifft Licht auf das Auge, wird eine biochemische Verstärkungskette gestartet.

  • Bleichung: Licht spaltet Rhodopsin in Opsin und all-trans-Retinal.
  • Hyperpolarisation: Über Transducin und PDE wird cGMP abgebaut; Na+Na^+-Kanäle schließen sich (−70 mV-70\text{ mV}).
  • Signal: Die Glutamatausschüttung stoppt, wodurch das nachfolgende Neuron erregt wird.

💡 Tipp: Bei der Hyperpolarisation wird die Sehzelle negativer – das ist die eigentliche Erregung.

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Rezeptive Felder

Verschaltung im rezeptiven Feld

Ein rezeptives Feld besteht aus einem Zentrum und einem umgebenden Umfeld an Fotorezeptoren.

  • Zentrum: Direkte Verbindung über Bipolarzellen zur Ganglienzelle.
  • Umfeld: Indirekte Verbindung über Horizontalzellen, die eine Gegenwirkung erzeugen.

ON- und OFF-Bipolarzellen

Je nach Zelltyp reagieren die Bipolarzellen unterschiedlich auf den Transmitter Glutamat.

  • ON-Bipolarzellen: Werden durch Glutamat gehemmt; sie feuern, wenn Licht ins Zentrum fällt.
  • OFF-Bipolarzellen: Werden durch Glutamat erregt; sie feuern, wenn Dunkelheit im Zentrum herrscht.

💡 Achtung: Horizontalzellen schütten bei Belichtung den inhibitorischen Transmitter GABA aus.

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Adaptation und Hemmung

Laterale Inhibition

Benachbarte Zellen hemmen sich in der Retina gegenseitig über Horizontalzellen.

  • Kontrastverstärkung: Hellen Bereichen benachbarte dunkle Bereiche wirken noch dunkler.
  • Kantenschärfe: Das Gehirn kann Grenzen und Kanten dadurch deutlich besser erkennen.

Adaptation an Lichtverhältnisse

Das Auge passt sich aktiv an unterschiedliche Helligkeiten an.

  • Pupillenreflex: Die Iris reguliert die Weite der Pupillenöffnung mechanisch.
  • Pigmentwanderung: Farbstoffe in den Pigmentzellen schützen Rezeptoren vor Überstimulation.

💡 Tipp: Wenn du vom Hellen ins Dunkle gehst, siehst du erst nichts, weil das Rhodopsin der Stäbchen langsam regenerieren muss.

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