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Kompaktlexikon der Biologie: Hell-Dunkel-Adaptation

Hell-Dunkel-Adaptation, die Anpassung des Sehsystems an wechselnde Lichtintensitäten. Diese findet in mehreren Stufen statt. Die erste Stufe ist die reflektorische Verengung oder Erweiterung der Pupille. So gelangt bei geöffneter Irisblende bis zu 80mal mehr Licht ins Auge als bei nahezu geschlossener Blende. In einer zweiten Stufe werden je nach Lichtverhältnissen besonders die Stäbchen oder die Zapfen im Auge aktiviert. Die Stäbchen ermöglichen nur Schwarzweißsehen. Gleichzeitig sind sie die Schwachlichtrezeptoren im Auge, d.h. sie werden in der Dämmerung aktiviert (skotopisches Sehen, Schattensehen), während bei hellem Licht bevorzugt die das Farbensehen ermöglichenden Zapfen aktiviert sind (fotopisches Sehen, Lichtsehen). Darüber hinaus wird beim Übergang vom Zapfensehen zum Stäbchensehen (Dunkeladaptation) über mehrere Mechanismen die Lichtausbeute erhöht: Zum einen ist von vorneherein die Zahl der Stäbchen etwa 20mal so hoch wie diejenige der Zapfen. Zum anderen wird durch Neusynthese von Rhodopsin und Erhöhung der Rhodopsinmenge pro Stäbchen deren Lichtempfindlichkeit in der Anpassungsphase gesteigert. Nach etwa zwei Stunden sind die Stäbchen etwa 1000mal lichtempfindlicher als die Zapfen. Außerdem sind jeweils mehrere Stäbchen (beim Tiger z.B. 2500) durch Gap junctions zu funktionellen Einheiten verbunden, die ein und dasselbe Neuron aktivieren, sodass die Wahrscheinlichkeit eines Aktionspotenzials und damit die Lichtempfindlichkeit gesteigert ist.

Die Helladaptation geht sehr viel schneller. Zum einen wird die Pupille verengt, um den Lichteinfall zu verändern. Zum anderen wird auf Rezeptorzellebene bei längerer Belichtung eine Schließung der Kationen-Kanäle in der Membran und dadurch eine Verringerung der zelleigenen Ca2+-Konzentration induziert, die ihrerseits wiederum die Öffnung der Kationen-Kanäle bewirkt, und somit dem Belichtungseffekt entgegenwirkt (negative Rückkopplung): Die Zelle wird unempfindlicher für Belichtung. (Auge, Farbensehen, Retinomotorik, Sehen)

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  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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