Kapitel 7 Flashcards
Frage aus Campbell:
Vergleichen Sie die Funktion des Retinals im Auge mit der des Pigments Chlorophyll im Photosystem der
Pflanzen!
Die Lichtabsorbtion durch Photorezeptoren wandelt die
cis-Isoform des Retinals in seine trans-Isoform um, wodurch der Vorgang der Lichtwahrnehmung eingeleitet wird.
Ein von Chlorophyll absorbiertes Photon löst dagegen keine Isomerisierung aus, sondern bringt ein Elektron auf ein energiereicheres Orbital, wodurch ein Elektronenfluss ausgelöst wird, der am Ende zur Entstehung von ATP aus NADPH führt.
Aufbau des Auges, welche Teile muss ich kennen?
- Lederhaut (wird zu Hornhaut)
- Aderhaut
- Netzhaut
- Iris
- Pupille
- Sehnerv
- blinder Fleck
- gelber Fleck (Sehgrube = Formea centralis)
- Linse
- Ziliarmuskel
- Linsenbänder
- Glaskörper
- Kammerwasser
- Augenmuskel
Wie heissen die Photorezeptoren in unserem Auge und wozu sind sie da?
Stäbchen: Hell/dunkel sehen
Zapfen: Farbsehen (rot, grün und blau)
Viel mehr Stäbchen (125 Mio.) als Zapfen (6. Mio.)
Was ist an der Sehgrube so speziell?
Wenn das Licht ins Auge fehlt befindet sich der gelbefleck genau in der Mitte (0°).
In der Sehgrube hat es keine Stäbchen, aber ganz viele Zapfen.
Je weniger Stäbchen oder Zapfen auf einer Ganglienzelle zusammenlaufen, desto kleiner ist das rezeptive Feld. Ein kleineres rezeptives Feld führt zu einem schärferen Bild, weil die Information darüber, wo das Licht die Retina traf, präziser ist.
Die Ganglienzellen der Sehgrube haben sehr kleine
rezeptive Felder, daher ist das visuelle Auflösungsvermögen oder die Sehschärfe in der Fovea groß.
Einfach gesagt: In der Sehgrube sind die Pixel kleiner
Wie ist die Netzhaut aufgebaut?
Das Licht muss mehrere relativ durchsichtige Zellschichten durchdringen, bevor es auf die Stäbchen und Zapfen fällt.
Diese Photorezeptoren kommunizieren über Bipolarzellen mit Ganglienzellen, deren Axone visuelle Signale (Aktionspotenziale) ans Gehirn weiterleiten. Jede Bipolarzelle empfängt Information von mehreren Stäbchen oder Zapfen und jede Ganglienzelle von mehreren Bipolarzellen. Horizontal- und Amakrinzellen integrieren Information über der Netzhaut.
Unter der Netzhaut kommt die Aderhaut.
Einfach gesagt: Der lichtempfindliche Teil befindet sich zuunterst.
Wie kommt das Aktionspotenzial in Zäpfchen oder Stäbchen zustande?
Stäbchenzellen enthalten in ihrem äusseren Teil zahlreiche Membranscheiben (Disks).
Stäbchen enthalten das Sehpigment Rhodopsin, das in
einen Stapel von membranumhüllten Scheibchen (Disks)
im Außenglied des Stäbchens eingebettet ist. Rhodopsin besteht aus dem lichtabsorbierenden Molekül Retinal, das an Opsin, ein integrales Membranprotein, gebunden ist.
Wenn Rhodopsin Licht absorbiert, verändert sich eine Bindung im Retinal von einer cis- in eine trans-Konfiguration, so dass sich das Molekül aus einer abgeknickten in eine gestreckte Form umwandelt. Diese
Veränderung in der Konfiguration aktiviert Rhodopsin,
wobei gleichzeitig die lichtabsorbierende Komponente
– das Retinal – abgespalten und in die Zellen des Pigmentepithels transportiert wird.
Die auf die Lichtabsorption folgende Signaltransduktion
in den Photorezeptorzellen führt zum Verschließen von Natriumkanälen in der Plasmamembran. Im Dunkeln
bindet cyclisches GMP an diese Natriumkanäle und hält sie dadurch geöffnet. Ein Abbau von cyclischem GMP infolge eines Lichtreizes erlaubt den Natriumkanälen, sich zu schließen, wodurch die Photorezeptorzelle
hyperpolarisiert wird.
Belichtetes Rhodopsin aktiviert ein G-Protein, das Transducin, welches wiederum die Phosphodiesterase aktiviert, ein Enzym, das cyclisches GMP hydrolysiert.
Wenn Enzyme im Pigmentepithel Retinal in seine cis-Form zurückverwandelt haben, bindet dieses wieder an
Opsin.
-> Bei starkem Licht bleibt Rhodopsin jedoch gebleicht, und die Antwort der Stäbchen bleibt maximal. Nimmt die Menge an Licht, die ins Auge fällt, abrupt ab, erlangen die gebleichten Stäbchen ihre volle Ansprechbarkeit minutenlang nicht wieder.
Wie mischen sich die Farben?
Die Wahrnehmung von Mischfarben geschieht nach dem Prinzip der additiven Farbmischung.
rot + blau = Magenta
blau + grün = Cyan
grün + rot = gelb
rot, blau, grün = weiss
Was ist besonders an den grün wahrnehmenden Zapfen und denen die rot wahrnehmen?
Sie teilen sich 95 - 98 % der DNA. Das heisst sie sind nahe verwandt.
Die Aminosäuresequenzen der drei verschiedenen Photopsine und diejenige von Rhodopsin zeigen eine beträchtliche Übereinstimmung untereinander, wobei für die unterschiedlichen Absorptionsmaxima von M-Photopsin (grün) und L-Photopsin (rot) die Aminosäuren 180, 277 und 285 verantwortlich sind.
Wie kommt eine Rot-Grün-Sehschwäche zustande?
Crossing-over kann zum Verlust von Genen für M- oder L-Photopsin (A) oder zur Bildung von Hybridgenen (B) führen, was beides eine Rot-Grün-Sehschwäche zur Folge hat.
Da die Gene für den roten und den grünen Sehfarbstoff auf dem X-Chromosom liegen, kann schon eine einzige defekte Kopie auf einem der beiden Gene bei Männern zu einer Störung des Farbensehens (Farbenblindheit) führen. Aus diesem Grund ist Farbenblindheit bei Männern häufiger als bei Frauen und betrifft in fast allen Fällen die Wahrnehmung von Rot oder Grün (das Sehpigment für Blau liegt beim Menschen auf Chromosom 7).
Was hat das Auge mit dem circadianen Rhythmus zu tun?
Die Melanopsin-produzierenden Ganglienzellen in der Netzhaut sind erforderlich für die Synchronisation der circadianen Rhythmen mit dem Hell/Dunkel-Wechsel.
Ganglienzellen + Melanopsin = circadianer Rhythmus
Ganglienzellen + Stäbchenzellen = (circadianer Rhythmus nur zum Teil)
Die Axone der Melanopsin-haltigen Ganglienzellen
führen zum Nucleus suprachiasmaticus, dem Hirngebiet, das die innere Uhr kontrolliert.
Worin unterscheiden sich Pflanzen und Tiere?
7 Merkmale
Ernährungsweise:
Pflanzen: photoautotroph
Tiere:
chemoheterotroph
Bewegung:
Pflanzen: höchstens Bewegung am Ort (eigentlich Wachstum)
Tiere: Bewegung im Raum (mind. als Larve)
Aufbau:
Pflanzen: modular Wiederholung ähnlicher Module
Tiere: unitär (eine Einheit)
Regeneration:
Pflanzen: Meristeme können jederzeit neues
Gewebe/Organe bilden (potentiell unsterblich)
Tiere: Regeneration eingeschränkt (als Individuen sterblich)
Zelle:
Pflanze: totipotent
Zellen: spezialisiert
Organe:
Pflanze: Tendenz zu möglichst grosser äusserer Oberfläche
Tiere: Tendenz zu möglichst kleiner äusserer Oberfläche (aber grosse innere Oberfläche)
Wasserbalance:
Pflanze: Zelle in hypotonischer Umgebung
Tiere: Zelle in isotonischer Umgebung
Was haben Pflanze und Tiere gemeinsam?
Pflanzen können: sehen hören die Schwerkraft wahrnehmen riechen schmecken fühlen Laute erzeugen kommunizieren elektrische Impulse weiterleiten sich bewegen Verwandte erkennen
Was ist ein Ruhepotential
Voraussetzung für das Aktionspotential
Spannungsunterschied einer Zelle von Innen zu Aussen einer nicht angeregten Zelle. Beim Menschen beträgt diesea Potential ca. -70mV
Wie entsteht ein Ruhepotential?
Das Innere und Äussere einer Zelle wird durch eine Doppellipidschicht abgegränzt.
Durch den Ladungsunterschied Innen (-) zu Aussen (+) entsteht ein chemisches Potential, dass ausgeglichen werden will.
Durch die Natrium-Kalium Pumpen wird es Innen immer negativer. Daraus ergibt sich auch ein elektrisches Potential.
Es gibt auch Kalium-Kanäle. Die Kalium-Ionen passieren so die Membran um das chemische potential Unterschied aufzuheben. Elektrisches Potential steigt dadurch an.
Das chemische Potential nimmt ab, da die Kalium-Ionen nun besser verteilt sind. Irgendwann sind beide Potentiale gleich gross. D.h. das chemische Potential, welches Ionen nach aussen drückt, ist gleich gross wie das elektrische Potential, welches Ionen nach Innen zieht. Diese elektrische Kraft, welche in diesem Gleichgewicht herrscht wird Ruhepotential genannt.
Was ist ein Aktionspotential?
Durch das Aktionspotential kann ein Singnal (Reiz) weitergeleitet werden. Bei Axonen mit Myelin-Scheide springt das Aktionspotenzial von Ranvier-Schnürring zu
Ranvier-Schnürring in Richtung Synapse (saltatorische Erregungsleitung).
Die elektrischen Signale, welche durch die Dendriten im Neuron ankommen, kommen beim Axonhügel zusammen. Durch das Aktionspotential wird dieses Signal weitergegeben und mündet in einem synaptischen Signal. d.h. das Signal wird an die nächste Nervenzelle weitergegeben.
Wie entsteht ein Aktionspotential?
Am Axonhügel ist die Schwelle zum Aktionspotential.
Ausserhalb der Zelle befinden sich viel mehr Na+ als innerhalb der Zelle. Innerhalb der Zelle befinden sich vielmehr K+ als ausserhalb der Zelle -> Ruhepotential (ca. -70mV)
- Durch die Signale, welche von anderen Nervenzellen ankommen ändert sich das Membranpotential (z.B. -30 mV), dies nennt man Depolarisation.
Diese Depolarisation muss stark genug sein, dass sie registriert wird. d.h. sie muss einen Schwellenwert (ca. -40mV) unterschreiten.
Zur Registrierung werden Kalium und Natrium-Kanäle gebraucht.
-> Alles oder Nichts Regel
- Durch die Na+-Kanal werden Na+ in das Zellinnere gezogen. -> Membranpotential wird ca. +40mV Kanal wird von einer Kugelverschlossen (inaktiv).
- Danach werden die Spannungsgesteuerten K+-Kanäle geöffnet und K+ werden aus der Zelle geführt. Dadurch wird das Membranpotential wieder negativ.
Die K+-Kanäle bleiben solange offen bis wieder die -70mV vom Ruhepotential erreicht sind. -> Repolarisation
- Da die K+-Kanäle verzögert reagieren können noch mehr K+ Ionen nach aussen. Deshalb erreicht Membranpotential noch negativere Werte (ca. -80mV) ->Hyperpolarisation
- Ruhepotential wird wieder hergestellt durch Kanäle.
Welche Voraussetzungen braucht es damit ein Aktionspotential entstehen kann?
- Landungs- und Konzentrationsgradient an der Doppellipidschicht
- Sicker- und Ionenkanäle müssen Ionen-selektiv sein.
- Ein Ruhepotential muss herrschen
