Lexikon der Biologie

Photorezeption



Die Weiterleitung des visuellen Signals, das der Absorption eines Photons und der dadurch hervorgerufenen photochemischen Reaktion des visuellen (Retinal)-Chromophors entspricht, erfolgt durch einen Botenstoff (sekundäre Boten, G-Proteine, Rhodopsin, Signaltransduktion). Dieser Transduktionsmechanismus gibt die Information der Aktivierung des in die Discs eingelagerten Rhodopsin-Moleküls mit hoher Verstärkung in mehreren Schritten an die äußere Membran der Sehzelle, in der ionensensitive Kanäle lokalisiert sind, durch deren Öffnen oder Schließen eine Änderung des Membranpotentials resultiert. Zumindest für das visuelle System der Wirbeltiere wurde eindeutig gezeigt, daß entgegen früheren Annahmen nicht Calcium (sog. Calcium-Hypothese), sondern cGMP (3',5'-cyclo-Guanosinmonophosphat) diese Rolle übernimmt. Mit Hilfe der patch-clamp-Methode (an „excised patches“) war es möglich, die lokale Konzentration verschiedener Ionen und Agenzien zu variieren und damit die Wirkung der Absorption eines Photons (also die verstärkte Ausschüttung des „second messengers“) zu simulieren. Man fand nur bei Konzentrationsänderungen des cGMP, nicht aber bei Variation der Calciummenge ein Öffnen oder Schließen der Na+-Kanäle (Natriumkanäle), das im nativen System der Antwort auf einen Lichtreiz, also einer Änderung der Polarisation der Sehzelle („Hyperpolarisation“), entspricht. Im Wirbeltier-System wird für Calcium nunmehr eine Beteiligung an der Adaptation, also der Verstärkungsanpassung des Initiationssignals an unterschiedliche Lichtintensitäten und möglicherweise auch am Abschaltmechanismus der Sehkaskade diskutiert. Hinweise auf eine direkte Beteiligung des Calciums an der visuellen Transduktion finden sich bei den Wirbellosen, bei denen eine Lichtabsorption zu einer Depolarisierung der Sehzelle führt, die offensichtlich durch Ausschüttung von Calciumionen aus abgeschlossenen Zisternen in das innere Zellmilieu erfolgt. Als „second messenger“, dessen Konzentrationsänderung durch Aktivierung eines Enzyms (wahrscheinlich Phospholipase C) geregelt wird, fungiert bei Wirbellosen möglicherweise Inositoltriphosphat (IP3).

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