Fototransduktion im Dunkeln

Die Fototransduktion im Dunkeln ist ein komplexer Prozess, der die Grundlage für die Lichtwahrnehmung im Auge bildet. In diesem Zustand fließt ein konstanter Ionenstrom, der als Dunkelstrom bekannt ist.

Highlight: Der Dunkelstrom ist ein wesentliches Merkmal der Fototransduktion im Dunkeln.

Der Ablauf lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Natrium-Einstrom: In das Außenglied der Stäbchen strömen Natriumionen ein, getrieben durch das Konzentrationsgefälle. Die Kationen-Kanäle werden durch cGMP-Moleküle offen gehalten.

2. Depolarisation: Durch den Ioneneinstrom depolarisiert die Zelle, was einen elektrischen Gradienten erzeugt.

3. Kalium-Ausstrom: Als Folge der Depolarisation strömen Kaliumionen verstärkt aus der Zelle in den extrazellulären Raum.

4. Ionenpumpen-Aktivität: Natrium-Kalium-Ionenpumpen verhindern einen Konzentrationsausgleich, indem sie unter ATP-Verbrauch Ionen gegen den chemischen Gradienten transportieren.

Vocabulary: cGMP steht für zyklisches Guanosinmonophosphat, ein wichtiger Second Messenger in der Zelle.

5. Dunkelstrom: Durch diese Prozesse entsteht ein konstanter Ionenstrom, der als Dunkelstrom bezeichnet wird.

6. Glutamat-Ausschüttung: An der synaptischen Endigung wird kontinuierlich der Neurotransmitter Glutamat freigesetzt.

7. Bipolarzellen-Hyperpolarisation: Die postsynaptischen Bipolarzellen werden durch das freigesetzte Glutamat hyperpolarisiert, was eine Erregungsweiterleitung verhindert.

Definition: Hyperpolarisation bezeichnet einen Zustand, bei dem das Membranpotential negativer wird als das Ruhepotential.

Fototransduktion bei Belichtung

Die Fototransduktion bei Belichtung ist ein faszinierender Prozess, der die Umwandlung von Lichtreizen in elektrische Signale ermöglicht. Dieser Vorgang ist entscheidend für unsere visuelle Wahrnehmung.

Der Ablauf der Fototransduktion bei Belichtung umfasst folgende Schritte:

1. Retinal-Umwandlung: Durch die Absorption eines Lichtquants wird 11-cis-Retinal in all-trans-Retinal umgewandelt.

2. Rhodopsin-Aktivierung: Das angeregte Rhodopsin wird in seine aktive Form umgewandelt und kann nun das G-Protein Transducin binden.

Vocabulary: Rhodopsin ist das lichtempfindliche Pigment in den Stäbchen der Netzhaut.

3. Transducin-Anregung: Durch die Bindung an Rhodopsin wird Transducin aktiviert. Dabei wird GDP gegen GTP ausgetauscht und eine Untereinheit abgespalten.

4. Phosphodiesterase-Aktivierung: Das aktivierte Transducin aktiviert seinerseits das Enzym Phosphodiesterase.

5. cGMP-Abbau: Die Phosphodiesterase baut den Second Messenger cGMP zu GMP ab.

Example: Der Abbau von cGMP ist vergleichbar mit dem Öffnen eines Damms, das den Ionenfluss stoppt.

6. Kanalschließung: Durch den Abbau von cGMP werden die Natriumkanäle geschlossen.

7. Hyperpolarisation: Die Schließung der Kanäle führt zur Hyperpolarisation der Zellmembran und zur Entstehung eines Rezeptorpotentials.

8. Signalausbreitung: Das Rezeptorpotential breitet sich in der Zelle aus.

9. Glutamat-Reduktion: An der synaptischen Endigung wird weniger Glutamat ausgeschüttet.

10. Bipolarzellen-Erregung: Die postsynaptischen Bipolarzellen werden erregt und schütten ihrerseits Neurotransmitter aus.

11. Ganglienzellen-Depolarisation: Die postsynaptischen Ganglienzellen werden depolarisiert.

12. Aktionspotentiale: In den Ganglienzellen entstehen Aktionspotentiale, die das Signal weiterleiten.

Highlight: Die Fototransduktion wandelt einen Lichtreiz in eine Kaskade von biochemischen und elektrischen Ereignissen um, die letztendlich zur Entstehung von Aktionspotentialen führen.