Fototransduktion in Stäbchen: Vergleich zwischen Dunkelheit und Belichtung

Die Fototransduktion in Stäbchen wird detailliert für zwei Zustände beschrieben: im Dunkeln und bei Belichtung. Diese Gegenüberstellung verdeutlicht die komplexen biochemischen Vorgänge, die zur Umwandlung von Lichtsignalen in elektrische Signale führen.

Im Dunkeln:

• Rhodopsin bleibt inaktiv
• Transducin wird nicht aktiviert
• cGMP-Phosphodiesterase bleibt inaktiv
• cGMP-Konzentration bleibt hoch, GMP-Konzentration niedrig
• cGMP-abhängige Natriumionenkanäle öffnen sich
• Natriumeinstrom führt zur Depolarisation (Membranpotenzial ca. -30mV)
• Glutamat wird in den synaptischen Spalt freigesetzt
• Bipolarzelle wird gehemmt

Example: Im Dunkeln liegt das Membranpotenzial der Stäbchen bei etwa -30mV, was zu einer kontinuierlichen Freisetzung von Glutamat führt.

Bei Belichtung:

• 11-cis-Retinal wird zu all-trans-Retinal
• Rhodopsin wird aktiviert und aktiviert seinerseits Transducin
• Transducin aktiviert cGMP-Phosphodiesterase
• cGMP wird zu GMP umgewandelt
• cGMP-Konzentration sinkt, GMP-Konzentration steigt
• cGMP-abhängige Natriumionenkanäle schließen sich
• Kein Natriumeinstrom führt zur Hyperpolarisation
• Kein Glutamat wird freigesetzt
• Bipolarzelle wird enthemmt

Highlight: Der Schlüsselunterschied zwischen Dunkelheit und Belichtung liegt in der Aktivierung des Rhodopsins durch Licht, was eine Kaskade von Reaktionen auslöst.

Diese Prozesse zeigen, wie das Auge auf molekularer Ebene Lichtreize verarbeitet und in neuronale Signale umwandelt. Die Fototransduktion ist ein grundlegender Mechanismus für das Sehen und bildet die Basis für die Verarbeitung visueller Informationen im Gehirn.

Vocabulary: Transducin - Ein G-Protein, das eine wichtige Rolle in der Signaltransduktionskaskade der Fototransduktion spielt.

Das Fließdiagramm der Fototransduktion verdeutlicht die komplexe Abfolge von Ereignissen, die durch Lichteinfall ausgelöst werden. Es zeigt, wie ein einzelnes Photon eine Kette von biochemischen Reaktionen in Gang setzen kann, die letztendlich zur Änderung des elektrischen Zustands der Photorezeptorzelle führt.