Aufbau und Funktion der Lichtsinneszellen
Die Lichtsinneszellen im Auge, bestehend aus Stäbchen und Zapfen, sind entscheidend für den Sehprozess. Beide Zelltypen enthalten Rhodopsin, ein lichtempfindliches Pigment, das sich aus Retinal und Opsin zusammensetzt.
Definition: Rhodopsin ist ein Komplex aus dem Vitamin-A-Derivat Retinal und dem Protein Opsin, der als Lichtrezeptor in den Photorezeptorzellen fungiert.
Die Struktur des Opsins bestimmt die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften von Stäbchen und Zapfen, was ihre spezifischen Funktionen im Sehprozess erklärt.
Highlight: Stäbchen und Zapfen besitzen das gleiche Retinal, unterscheiden sich aber in der Opsinstruktur, was ihre unterschiedlichen Lichtempfindlichkeiten erklärt.
Im unbelichteten Zustand sind Rhodopsin-Moleküle inaktiv. Cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) hält spezielle Natriumkanäle in der Außenmembran der Stäbchen geöffnet, was zu einem konstanten Natriumeinstrom und einer Depolarisation der Zellmembran führt. Dies resultiert in einer kontinuierlichen Freisetzung inhibitorischer Transmitter am Stäbchenende.
Bei Belichtung absorbiert Rhodopsin Licht, was zu einer Strukturveränderung des Retinals führt. Dies löst eine Signalkaskade aus:
- Aktiviertes Rhodopsin stimuliert das G-Protein Transducin.
- Transducin aktiviert Phosphodiesterase (PDE).
- PDE baut cGMP ab, was zum Schließen der Natriumkanäle führt.
- Die Membran hyperpolarisiert, und die Transmitterfreisetzung wird unterbrochen.
Vocabulary: Fototransduktion bezeichnet den Prozess, bei dem Lichtsignale in elektrische Signale in den Photorezeptorzellen umgewandelt werden.
Diese komplexe Signalkaskade ermöglicht die präzise Umwandlung von Lichtreizen in neuronale Signale, die dann zur Verarbeitung an das Gehirn weitergeleitet werden.
