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Fotorezeptoren

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Fotorezeptoren

Fotorezeptoren reagieren sensibel auf Licht und ermöglichen so das Sehen. Sie wandeln den Reiz in ein elektrisches Signal um, sodass im Gehirn ein Bild wahrgenommen werden kann.

Vorkommen von Fotorezeptoren

Bei Wirbeltieren, wie dem Menschen, befinden sich die Fotorezeptoren im Auge. Es wird deshalb auch als Lichtsinnesorgan bezeichnet.

Um genau zu sein, findet man Fotorezeptoren auf der Netzhaut (Retina), also gewissermaßen auf der Hinterwand des Auges.

Fotorezeptoren Aufbau Auge StudySmarterAbbiuldung 1: Aufbau des Auges

Bevor das Licht auf die Netzhaut trifft, muss es diverse andere Schichten des Auges durchqueren. Dazu gehören auch die Hornhaut (Cornea) und Linse, die das Licht brechen, damit es gebündelt auf der Netzhaut ankommen kann.

Die Fotorezeptoren sind jedoch nicht gleichmäßig auf der Netzhaut verteilt. An der zentralen Stelle des sogenannten gelben Flecks (Macula lutea), der Zentralgrube (Fovea centralis), kommen sie in großer Dichte vor. Deshalb bezeichnet man diesen Fleck auch als Punkt des schärfsten Sehens.

Hinzu kommt, dass darüberliegende Schichten von Nervenzellen über der Zentralgrube zur Seite geschoben sind: Das Licht trifft hier also viel direkter auf die Fotorezeptoren.

Dort hingegen, wo sich die Nervenbahnen der Fotorezeptoren bündeln und als Sehnerv das Auge verlassen, befinden sich keine Fotorezeptoren. Diese Stelle nennt man Papille oder blinder Fleck.

Fotorezeptoren Augenhintergrund StudySmarterAbbildung 2: Augenhintergrund. Quelle: medicalgraphics.de

Lichtstrahlen, die am blinden Fleck auf das Auge treffen, können wir tatsächlich nicht wahrnehmen. Das ist im Alltag jedoch gar nicht schlimm, da der Ausfall klein ist und vom anderen Auge kompensiert werden kann.

Aufbau von Fotorezeptoren

Man unterscheidet zwei Typen von Fotorezeptoren: Stäbchen und Zapfen. Beide sind grundsätzlich ähnlich aufgebaut. Ihre Unterschiede qualifizieren sie jedoch für das Sehen in unterschiedlichen Helligkeitsbereichen.

Stäbchen nehmen Licht einer Wellenlänge von 500 nm am besten auf. Durch ihre hohe Lichtempfindlichkeit ermöglichen sie das Sehen bei Dämmerung und Dunkelheit (mesopischer und skotopischer Bereich). Dafür ist die Auflösung jedoch gering: Scharfe Kanten und Umrisse, sowie Farben können wir schlechter wahrnehmen.

Um für dieses Defizit zu kompensieren, existiert eine zweite Art des Fotorezeptors:

Die Zapfen dienen der Farbwahrnehmung. Dafür benötigen sie genügend Licht (photopischer Bereich), denn ihre Lichtempfindlichkeit ist gering. Es gibt Zapfen für blaues, grünes und rotes Licht. Jeder dieser Zapfentypen verfügt über ein anderes Absorptionsmaximum, also eine Wellenlänge, bei der die Zapfen besonders angeregt werden.

Alle Zapfen zusammen decken den gesamten Bereich des Lichtes ab, das für uns Menschen sichtbar ist (etwa 400–700 nm).

Fotorezeptoren Absorptionsbereiche StudySmarterAbbildung 3: Absorptionsbereich der unterschiedlichen Fotorezeptoren

Die folgende Tabelle gibt Dir einen Überblick über die Unterschiede der Fotorezeptoren und zeigt, warum sie bei den verschiedenen Helligkeiten so gut funktionieren:

ZapfenStäbchen
AufgabeSehen bei TageslichtSehen bei Dämmerung und Nacht
Anzahl je Augeca. 6 Millionenca. 120 Millionen
Aufbau
  • eher klein
  • spitzes, zapfenförmiges Außensegment
  • Membraneinstülpungen zur Oberflächenvergrößerung
  • eher groß
  • zylindrisches Außensegment mit übereinandergestapelten Disks
Verteilung auf der Netzhaut
  • in der Fovea centralis gibt es nur Zapfen, v.a. Rot- und Grünzapfen
  • Blauzapfen weiter außen
  • keine Stäbchen in der Fovea centralis
  • größere Dichte in der Peripherie
Lichtempfindlichkeitkleinsehr hoch
Auflösungsehr hocheher gering

Der Aufbau der beiden Arten von Fotorezeptoren ist recht ähnlich. Beide verfügen über ein sogenanntes Außensegment, das auch als lichtempfindlicher Fortsatz bezeichnet wird. In den Stäbchen finden sich hier sogenannte Disks. Dabei handelt es sich um Membraneinstülpungen, die zur Oberflächenvergrößerung dienen.

In den Disks befinden sich die Sehpigmente, also die Farbstoffe, die die Photonen des Lichtes in eine Erregung umsetzen. Bei den Zapfen befinden sich in den Außensegmenten sogenannte Lamellen, die eine ähnliche Funktion wie die Disks der Stäbchen haben.

Am anderen Ende der Zelle befindet sich bei Stäbchen und Zapfen das Innensegment. Dieses besteht aus dem eigentlich Zellkörper mit Zellkern und anderen Zellorganellen und mündet in ein kurzes Axon, das über mehrere synaptische Endungen mit nachgeschalteten Neuronen verbunden ist.

Abbildung 4: Aufbau und Einteilung von Fotorezeptoren

Bei dem oben erwähnten Sehpigment handelt es sich um Rhodopsin:

Rhodopsin setzt sich aus dem Vitamin-A-Derivat Retinal und dem Protein Opsin zusammen. Die Struktur des Trägerproteins Opsin variiert dabei leicht zwischen Stäbchen und Zapfen, aber auch zwischen den drei Zapfentypen. Diese leichten Unterschiede sorgen für die spezifischen Absorptionsmaxima der Fotorezeptoren.

Das Opsin der Zapfen wird Photopsin genannt.

Fotorezeptoren Funktion

Jetzt weißt Du, wie ein Fotorezeptor aufgebaut ist und welche Arten dieser Bauteile existieren. Doch was genau passiert, wenn Licht auf einen Fotorezeptor trifft?

Umwandlung in elektrische Impulse bei Fotorezeptoren

Zunächst stellt sich die Frage, wie die Fotorezeptoren das Licht in ein elektrisches Signal umwandeln. Diesen Prozess bezeichnet man auch als Signaltransduktion und er läuft in den Stäbchen sowie Zapfen gleichermaßen ab:

  1. Trifft Licht auf das Rhodopsin, so kommt es im Retinal zu einer Änderung der räumlichen Struktur. Aus dem 11-cis-Retinal wird all-trans-Retinal.
  2. Das so aktivierte Rhodopsin interagiert mit einem speziellen Protein: Transducin. Das ist ein G-Protein, das nun ebenfalls aktiviert ist.
  3. Aktives Transducin aktiviert die Phosphodiesterase (PDE). Die aktivierte Phosphodiesterase spaltet den Second Messenger cGMP (zyklisches GMP) zu GMP. cGMP sorgt normalerweise dafür, dass Natrium- und Calciumionenkanäle der cNMP-Familie in der Membran offen gehalten werden.
  4. Die cGMP-Konzentration nimmt ab, sodass sich die Kanäle schließen. Es kommt zur Hyperpolarisation.
  5. Durch die Hyperpolarisation bzw. die Abnahme der Calciumkonzentration sinkt die Glutamatfreisetzung an der Synapse zur nachgeschalteten bipolaren Zelle.
  6. Schließlich kommt es zur Ausbildung eines Aktionspotentials, das dann bis ins Gehirn geleitet wird.

Fotorezeptor Phototransduktion StudySmarterAbbildung 5: Signaltransduktion in einem Fotorezeptor.

Damit das entstehende Sensorpotenzial groß genug ist, um später ein Aktionspotential generieren zu können, sind in die Transduktion zwei wichtige Verstärkungsschritte eingebaut:

  • 1. Verstärkungsschritt: Ein aktives Rhodopsin kann mehrere hundert Transducin-Moleküle aktivieren.
  • 2. Verstärkungsschritt: Eine Phosphodiesterase kann ebenfalls mehrere hundert cGMP-Moleküle inaktivieren.

Dadurch wird das ursprünglich aus einem Photon bestehende Signal verstärkt – man spricht auch von einer Signal-Transduktions-Kaskade.

Fotorezeptoren sind besondere Sinneszellen: Für gewöhnlich kommt es bei Nervenzellen bei Aktivierung zu einer Depolarisation. Bei Fotorezeptoren entsteht ausnahmsweise eine Hyperpolarisation.

Diese Hyperpolarisation kann erst in nachgeschalteten Neuronen, den Bipolarzellen, in eine Depolarisation umgewandelt werden. Die endgültigen Aktionspotentiale werden erst eine Neuronenschicht später in den Ganglienzellen generiert.

Regeneration des Fotorezeptors

Nachdem die Signalkaskade abgelaufen ist, muss die Zelle wieder in ihren Ursprungszustand zurückkehren, um weiterhin lichtsensitiv zu bleiben. Dafür muss Rhodopsin inaktiviert und regeneriert, sowie die Ionen-Kanäle wieder geöffnet werden. Wie geschieht das?Aktives Rhodopsin ist theoretisch in der Lage, selbstständig wieder inaktiv zu werden. Schneller funktioniert dies jedoch, indem es durch das Enzym Rhodopsinkinase phosphoryliert und anschließend vom Protein Arrestin vollständig inaktiviert wird. So können Opsin und all-trans-Retinal voneinander gelöst werden.Hier kommt nun das Pigmentepithel ins Spiel:

Das Pigmentepithel ist eine Schicht in der Retina, die hinter den Fotorezeptoren liegt. Sie ist unter anderem für das Recycling von Retinal zuständig. All-trans-Retinal wird vom Pigmentepithel aufgenommen und von der Retinal-Isomerase wieder in die cis-Form überführt.

Auch Opsin kann wiederverwendet werden. Zusammen mit neuem oder recyceltem 11-cis-Retinal entsteht wieder funktionsfähiges Rhodopsin.Nun fehlt nur noch die Öffnung der Ionen-Kanäle. Durch die Hyperpolarisation nimmt die Calciumkonzentration im Cytosol ab, sodass sich Calcium von Calcium-bindenden Proteinen löst. Dadurch werden sie in ihren aktiven Zustand versetzt.

Zu diesen Proteinen gehört auch das Guanylatzyklase aktivierende Protein. Wie der Name schon sagt, aktiviert es die Guanylatzyclase. Diese steigert die cGMP-Synthese: Die Kanäle werden wieder geöffnet.

Hell- und Dunkeladaptation

Die verschiedenen Fotorezeptoren dienen dazu, bei möglichst vielen Helligkeitsstufen noch etwas sehen zu können. Die Umstellung von Hell auf Dunkel funktioniert jedoch nicht von einer Sekunde auf die andere.

Bestimmt kennst Du folgende Situation: Du machst abends das Licht aus und plötzlich ist es stockdunkel. Zuerst siehst Du die Hand vor Augen nicht, aber etwas später kannst Du plötzlich sogar wieder Umrisse von Möbeln im Raum erkennen.

Dein Auge und somit auch Deine Fotorezeptoren haben sich angepasst. Andersherum funktioniert das genauso. Wenn Du aus einem dunklen Raum kommst, z. B. einem Kinosaal. Vom hellen Licht draußen bist Du erst einmal geblendet, bevor Du wieder normal sehen kannst.

Somit laufen im Auge bei Änderungen der Leuchtdichte verschiedene Adaptationsprozesse ab:

Dunkeladaptation

Das Auge passt sich mit verschiedenen Mechanismen an die Dunkelheit an:

  • Erweiterung der Pupille: Mehr Licht kann auf die Netzhaut fallen
  • Ansammlung von Rhodopsin (wird weiter regeneriert und nicht sofort von Licht "ausgebleicht"): Erhöhte Sensibilität
  • Zeitliche Summation von Signalen durch längeres Hinsehen
  • Bei zu geringer Leuchtdichte Umstellung auf das reine Stäbchen-Sehen

In der sogenannten Dunkeladaptationskurve, die einer Leuchtdichte eine entsprechende Adaptationszeit zuordnet, nennt man diese Umstellung von Zapfen auf Stäbchen Kohlrausch-Knick.

Da der Punkt des schärfsten Sehens, die Fovea centralis, nur Zapfen enthält, ist das scharfe Sehen bei Dunkelheit stark eingeschränkt.

  • Vergrößerung der rezeptiven Felder: Verschaltung von mehr Fotorezeptoren auf eine nachgeschaltete Nervenzelle bewirkt eine verminderte Auflösung
  • Purkinje-Verschiebung: Der blau-grüne Farbbereich wird besser wahrgenommen
Zur Purkinje-Verschiebung kommt es, weil die Wellenlänge des blau-grünen Farbbereiches näher an der optimalen Wellenlänge für Stäbchen (ca. 500 nm) liegt.

Die Dunkeladaptation ist grundsätzlich eher langsam. Bis wir uns optimal angepasst haben, können 30–60 Minuten vergehen.

Helladaptation

Auch bei der Helladaptation kann zunächst die Größe der Pupille eingestellt werden: Damit scharfes Sehen möglich ist und nicht zu viel Licht auf die Netzhaut trifft, wird die Pupille verkleinert.

Die Umstellung von Stäbchen auf Zapfen verläuft aufgrund ihrer hohen Lichtempfindlichkeit sehr schnell. Es kommt zu der oben erwähnten Ausbleichung des Rhodopsins in den Stäbchen. Die Zapfen übernehmen und auch Farbsehen ist wieder problemlos möglich.

Weitere Fotorezeptoren

Fotorezeptoren können noch weitere Funktionen übernehmen und sind außerdem nicht nur bei Wirbeltieren zu finden.

Fotorezeptoren in Ganglienzellen

Ebenfalls im Auge lokalisiert, aber den Stäbchen und Zapfen nachgeschaltet, sind die fotosensitiven Ganglienzellen. Während der Großteil der Ganglienzellen dafür verantwortlich ist, Aktionspotentiale aus den Signalen der Fotorezeptoren zu generieren und diese weiterzuleiten, sind auch einige Ganglienzellen selbst lichtempfindlich.

Auch sie verfügen über ein Sehpigment, das Melanopsin, dienen allerdings nicht dem Sehen. Stattdessen liefern sie dem Gehirn durch ihre Lichtsensitivität Informationen zur Einstellung des Tag-Nacht-Rhythmus. Zudem sind sie an der Steuerung des Pupillenreflexes und der Ausschüttung von Melatonin beteiligt.

Fotorezeptoren bei Pflanzen und Wirbellosen

Anders als beim Menschen sind Fotorezeptoren bei Wirbellosen in sogenannten Facettenaugen lokalisiert. Sie sind aus verschiedenen "Einzelaugen" mit jeweils eigenen Linsen und Fotorezeptoren zusammengesetzt. Die Fotorezeptoren verfügen über einen Bürstensaum aus Mikrovilli, in den die Sehpigmente eingelagert sind. Auch hier entsteht das elektrische Signal wieder klassisch durch eine Depolarisation.Auch Pflanzen haben Fotorezeptoren, nur findet man sie natürlich nicht in einem Auge. Pflanzen nutzen verschiedene lichtsensitive Proteine, die Phytochrome, Cryptochrome und Phototropine. Sie nehmen Licht verschiedener Wellenlängen wahr und regulieren so unter anderem zeitliche Rhythmen und das Pflanzenwachstum.

Fotorezeptoren - Das Wichtigste

  • Fotorezeptoren sind beim Menschen in der Netzhaut des Auges lokalisiert und dienen dem Sehen.
  • Man unterscheidet zwischen Stäbchen (Sehen bei Dunkelheit) und Zapfen (Sehen bei Tageslicht).
  • Jeder Fotorezeptor hat einen spezifischen Absorptionsbereich: Es gibt Zapfen für grünes, rotes und blaues Licht.
  • Jeder Fotorezeptor verfügt über ein Sehpigment wie das Rhodopsin, das durch eine Konformationsänderung eine Signalkaskade in Gang setzt.
  • Im Fotorezeptor entsteht durch Lichteinfall eine Hyperpolarisation, Aktionspotenziale werden in nachgeschalteten Ganglienzellen generiert.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Fotorezeptoren

Fotorezeptoren sind spezialisierte Sinneszellen, die Licht verschiedener Wellenlängen wahrnehmen können. So ermöglichen sie das Sehen aber z.B. auch die Einstellung eines Tag-Nacht-Rhythmus.

Bei Wirbeltieren befinden sich Fotorezeptoren in der Netzhaut (Retina) des Auges 

Fotorezeptoren reagieren sensitiv auf Licht. Der Reiz wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und über eine Reihe nachgeschalteter Nervenzellen an das Gehirn weitergeleitet.


Einige Fotorezeptoren, so z.B. lichtsensitive Ganglienzellen der Retina, aber auch Fotorezeptoren in Pflanzen, dienen nicht dem Sehen. Sie sind z.B. mitverantwortlich für tageszeitabhängige Rhythmen.

Finales Fotorezeptoren Quiz

Frage

Wo befinden sich Fotorezeptoren?

Antwort anzeigen

Antwort

Fotorezeptoren sind im Lichtsinnesorgan, dem Auge, zu finden. Sie sind mit auf der Netzhaut liegenden Stäbchen und Zäpfchen ausgestattet, die wiederum Licht absorbieren können. 

Frage anzeigen

Frage

Zeichne und beschrifte den Bau des Wirbeltierauges.

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Antwort

Frage anzeigen

Frage

Wo befindet sich die größte Konzentration an Fotorezeptoren auf der Netzhaut?

Antwort anzeigen

Antwort

Die größte Konzentration an Fotorezeptoren befindet sich im Bereich der optischen Achse, im sogenannten Gelben Fleck

Frage anzeigen

Frage

Wo befinden sich keine Fotorezeptoren im Auge?

Antwort anzeigen

Antwort

 Im Bereich des abgehenden Sehnervs befinden sich keine Fotorezeptoren, weshalb man vom Blinden Fleck spricht


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Frage

Welche zwei Sorten von Fotorezeptoren gibt es?

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Antwort

  • Stäbchen
  • Zapfen
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Frage

Was sind Stäbchen?

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Antwort

  • Stäbchen sind wegen ihrer hohen Lichtempfindlichkeit besonders für das Dämmerungs- und das Hell-Dunkel-Sehen geeignet
  • Ihr Absorptionsmaximum liegt bei ca. 500 nm
  • Da sie stark über Horizontalzellen verschaltet sind, können Bewegungen verfolgt werden
  • Außerdem werden mit ihnen Kanten und Umrisse scharf wahrgenommen
  • Die Netzhaut enthält 20-mal mehr Stäbchen als Zapfen (ca. 120 Mio.)


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Frage

Was sind Zapfen?

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Antwort

  • Zapfen sind die Lichtsinneszellen zur Farbwahrnehmung und allgemein für das Sehen bei Tageslicht
  • Die überlappende Wahrnehmung der drei Zapfentypen mit unterschiedlichen Absorptionsbereichen, nämlich für blaues, grünes und rotes Licht, deckt das ganze Spektrum des für den Menschen sichtbaren Lichts (zwischen 400 und 800 nm) ab


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Frage

Zeichne Zapfen und Stäbchen und benenne sie.

Antwort anzeigen

Antwort

Frage anzeigen

Frage

Wo befinden sich die Pigmente in den Zapfen?

Antwort anzeigen

Antwort

in den Lamellen (Oberflächenvergrößerung)

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Frage

Wodurch erfolgt die Lichtabsorption?

Antwort anzeigen

Antwort

erfolgt durch das Sehpigment Rhodopsin

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Frage

Was ist das Sehpigment Rhodopsin?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Es besteht aus dem Farbstoffmolekül Retinal, einem Vitamin-A-Abkömmling, und dem Trägerprotein Opsin, das sich bei den Stäbchen und den drei Zapfentypen jeweils in der Struktur unterscheidet
  • Durch diese unterschiedlichen Formen des Rhodopsins kommen die unterschiedlichen Absorptionsmaxima der verschiedenen Fotorezeptoren zustande


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Frage

Beschreibe den Prozess der Transduktion am Beispiel der Stäbchen.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Wird Rhodopsin belichtet, so ändert sich die Struktur (räumliche Anordnung) des gebundenen Retinals: Es wird vom sogenannten 11-cis-Retinal in das all-trans-Retinal umgewandelt
  • Dies führt dazu, dass eine Signal-Transduktions-Kaskade (Sehkaskade) in Gang gesetzt wird
  • Das aktivierte Rhodopsinmolekül bewirkt die Aktivierung spezieller Proteine, der sog. Transducine
  • Anschließend zerfällt das Rhodopsin in das Opsin und das all-trans-Retinal
  • Das Transducin bindet an Phosphodiesterasen (Enzyme) in der Disc-Membran, wodurch diese zur Spaltung des second messengers cGMP (zyklisches Guanosinmonophosphat) veranlasst werden
  • Dies führt zum Verschluss der im Dunkeln durch cGMP ständig offen gehaltenen Na+-Ionenkanäle in der Rezeptormembran
  • Bei Belichtung wird dadurch die Membran hyperpolarisiert und damit letztendlich die Ausschüttung hemmender Transmitter an den Synapsen zwischen Sinneszelle und nachgeschalteten Neuronen (Bipolarzellen) vermindert
  • Die nachgeschalteten Neuronen wandeln diese Verminderung der Transmitterausschüttung in Aktionspotenziale um und leiten diese zu den Sehzentren des Gehirns, in denen die Wahrnehmung erfolgt
  • Das freigesetzte all-trans-Retinal fällt nach kurzer Zeit wieder in die 11-cis-Konformation zurück
  • Unter Energieverbrauch wird anschließend Rhodopsin resynthetisiert
  • Die spontane Regenerationsrate von Retinal ist aber bei Starklicht oft nicht ausreichend, sodass die Empfindlichkeit der Fotorezeptoren systematisch abnimmt (Netzhaut-Adaptation)


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Frage

Wann spricht man von einer Signal-Transduktions-Kaskade?

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Antwort

  • Von einer Signal-Transduktions-Kaskade spricht man, da das ursprüngliche Signal, ein Photon aktiviert ein Rhodopsinmolekül, im Verlauf der Reaktionskette enorm verstärkt wird
  • Ein einziges aktiviertes Rhodopsinmolekül bewirkt beispielsweise die Aktivierung von Hunderten Transducinmolekülen
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Frage

Wo im Auge befinden sich Fotorezeptoren?

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Antwort

Netzhaut (Retina)

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Frage

Was ist der gelbe Fleck?

Antwort anzeigen

Antwort

Am gelben Fleck (Macula lutea) befindet sich die Zentralgrube (Fovea centralis). Es handelt sich um den Punkt des schärfsten Sehens.

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Frage

Warum gibt es im Auge einen "blinden Fleck"?

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Antwort

An der Papille bündeln sich die Nervenbahnen der Fotorezeptoren und verlassen als Sehnerv das Auge. Dort können sich deshalb keine Fotorezeptoren befinden.

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Frage

Welche zwei Arten von Fotorezeptoren gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

Stäbchen und Zapfen

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Funktion von Stäbchen?

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Antwort

Sehen bei Dämmerung und Dunkelheit (mesopischer und skotopischer Bereich)

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Funktion von Zapfen?

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Antwort

Sehen bei Tageslicht (photopischer Bereich)

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Frage

Wie unterscheiden sich Lichtempfindlichkeit und Auflösung von Zapfen und Stäbchen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Zapfen: geringe Lichtempfindlichkeit, hohe Auflösung
  • Stäbchen: hohe Lichtempfindlichkeit, geringe Auflösung
Frage anzeigen

Frage

Welchen Fotorezeptor-Typ findet man in der Fovea centralis?

Antwort anzeigen

Antwort

nur Zapfen

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Frage

Wie sind Zapfen aufgebaut?

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Antwort

  • eher klein
  • spitz zulaufendes Außensegment
  • Membraneinstülpungen zur Oberflächenvergrößerung (Lamellen)
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Frage

Wie sind Stäbchen aufgebaut?

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Antwort

  • eher groß
  • zylindrisches Außensegment mit Disks
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Frage

Aus was besteht Rhodopsin?

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Antwort

  • Protein Opsin
  • Retinal (Vitamin-A-Derivat)
Frage anzeigen

Frage

Welcher Bereich des Lichtes ist für uns Menschen sichtbar?

Antwort anzeigen

Antwort

etwa 400-700 nm

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Frage

Wodurch wird die Signalkaskade bei Lichteinfall in Gang gesetzt?

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Antwort

  • Trifft Licht auf das Rhodopsin, so kommt es im Retinal zu einer Änderung der räumlichen Struktur: aus dem 11-cis-Retinal wird all-trans-Retinal
  • Rhodopsin wird so aktiviert
Frage anzeigen

Frage

Was ist Tranducin? Was bewirkt es?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Transducin ist ein G-Protein, das von aktiviertem Rhodopsin aktiviert wird
  • es aktiviert die Phosphodiesterase, sodass cGMP zu GMP inaktiviert wird
Frage anzeigen

Frage

Was bewirkt ein Abfall von cGMP im Fotorezeptor?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Kationenkanäle schließen sich
  • Es kommt zur Hyperpolarisation
  • Die Glutamatfreisetzung an der Synapse zur nachgeschalteten bipolaren Zelle nimmt ab
Frage anzeigen

Frage

Welche Verstärkungsschritte sind in die Signal-Transduktions-Kaskade eingebaut?

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Antwort

1. Verstärkungsschritt: Ein aktives Rhodopsin kann mehrere hundert Transducin-Moleküle aktivieren.

2. Verstärkungsschritt:
Eine Phosphodiesterase kann ebenfalls mehrere hundert cGMP-Moleküle inaktivieren.

Frage anzeigen

Frage

Welche Rolle spielt das Pigmentepithel bei der Regeneration des Fotorezeptors?

Antwort anzeigen

Antwort

All-trans-Retinal wird vom Pigmentepithel aufgenommen und von der Retinal-Isomerase wieder in die cis-Form überführt (Recycling von Retinal).

Frage anzeigen

Frage

Was ist der "Kohlrausch-Knick"?

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Antwort

Der Übergang vom Zapfen- auf das Stäbchensehen bei der Dunkeladaptation (darstellbar mit Dunkeladaptationskurve).

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