zum Directory-modus

Vitamin A: Funktion im Organismus

Die Vorgänge beim Sehen

Die Netzhaut (Retina) stellt die Struktur im Linsenauge dar, die für die Bildentstehung verantwortlich ist. Dort werden die optischen Signale in elektrische umgewandelt und ans Gehirn weitergeleitet. Bevor das Licht auf die Lichtsinneszellen trifft, muss es zunächst mehrere Schichten durchdringen (= inverses Auge). Im menschlichen Auge gibt es zwei Typen von Lichtsinneszellen mit Photorezeptoren: längliche Stäbchen und kürzere, dickere Zapfen. Stäbchen sind für das Hell-/Dunkel- und Kontrastsehen verantwortlich, die Zapfen für Farbsehen.

Abb.1
Animation des Sehvorgangs
© Wiley-VCH

Die für den Vorgang des Sehens wichtigen Zapfen und Stäbchen der Netzhaut besitzen spezielle pigmenthaltige Strukturen, die den allgemeinen Aufbau dieser Zellen bestimmen. Sie bestehen aus einem Außensegment, einem inneren Segment, einem Kern und einem Synapsenbereich. Im Außensegment finden sich zahlreiche Membranscheiben, genannt Disks. In den Disks befindet sich das Chromophor Rhodopsin. Nichtangeregtes Rhodopsin enthält 11-cis-Retinal, das als protonierte Schiff'sche Base mit dem Apoprotein Opsin verbunden ist und als Photonenfänger dient.

Das Rhodopsin geht durch die Absorption eines Photons in einen angeregten Zustand über: aus dem 11-cis-Retinal wird das isomere all-trans-Retinal. Insbesondere die cytoplasmatischen Loops des Rhodopsin verändern dabei ihre Konformation und es entsteht über mehrere Schritte das so genannte Metharhodopsin II. Diese lichtinduzierte Konformationsänderung des Rhodopsins aktiviert das mit ihm assozierte Transducin, ein GTP-bindendes Protein (G-Protein).

Im nicht aktivierten Zustand enthält der Rhodopsin-Transducin-Komplex gebundenes GDP1). Im Verlauf der Photoaktivierung des Komplexes tauscht Transducin das gebundene GDP gegen GTP2) aus. Daraufhin spaltet sich Transducin in eine βγ- und und eine α-Untereinheit auf. Die α-Untereinheit aktiviert ihrerseits die cGMP-Phosphodiesterase (PDE), indem sie die inhibitorische Einherit der PDE bindet und damit deren Blockierung aufhebt. Ein Molekül der PDE hydrolysiert pro Sekunde 1000-2000 Moleküle cGMP zu GMP3).

Das cGMP hält die von ihm gesteuerten Kationenkanäle der Zellmembran offen, indem es sich an ein spezifisches Kanalprotein bindet. Durch den Abbau von cGMP schließen sich die Ionenkanäle in der Zellmembran der Stäbchenzelle, es kommt zur Hyperpolarisation. Durch die Hyperpolarisation der Sehzelle wird die Glutamat-Freisetzung an der Synapse gestoppt. Dies ist das eigentliche "Licht-Signal" und wird ans Gehirn weitergeleitet.

Abb.2
Aktivierung der cGMP-Phosphodiesterase
© Wiley-VCH
1)GDP: Guanosin-diphosphat
2)GTP: Guanosin-triphosphat
3)GMP: Guanosin-monophosphat
Seite 6 von 13