PR

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Fotoreceptor eller fotoreceptor refererer til en lysfølsom receptorcelle (også kaldet visuel celle ) på celleniveau. Disse inkluderer stangceller og kegleceller i nethinden samt lysfølsomme ganglionceller som specialiserede sensoriske celler i øjet .

En fotoreceptorcelle indeholder særlige strukturer på molekylært niveau, der ændres af lys og dermed gør cellen modtagelig for lys. Disse molekylære strukturer kaldes visuelt pigment , fotopigment eller fotoreceptor . De består af en proteinkomponent (f.eks. En opsin ) og en kromofor (f.eks. Nethinden ), for eksempel de visuelle pigmenter rhodopsin og iodopsin i en lysfølende celle ( Cellula optica bacilliformis som en stangcelle eller coniformis som en keglecelle ) af dyr. Sådanne lysreceptorer som fototropiner , phytochromer og kryptokromer kan også findes i planter eller svampe og også i encellede alger og bakterier.

Grundlæggende

Optagelse af lys af tilstrækkelig energi fører til dannelsen af ​​et elektrisk spændingssignal i disse celler.

Der skal sondres mellem fotoreceptorerne hos hvirvelløse dyr og hvirveldyr :

  • Fotoreceptorerne i det sammensatte øje hos hvirvelløse dyr reagerer på lys med et fald i spænding ( depolarisering ).
  • Omvendt fører lysabsorption i fotoreceptorerne på nethinden hos hvirveldyr til en stigning i spænding ( hyperpolarisering ). Handlingspotentialet opstår ikke i selve receptoren, men kun i nedstrøms nerveceller, og derfor er hvirveldyrs fotoreceptorer sekundære receptorer .

Vertebrat fotoreceptorer

konstruktion

Skematisk fremstilling af stænger (udvendigt) og kegler (indvendigt) i nethinden

Der er tre typer fotoreceptorer i nethinden i det menneskelige øje: stænger , kegler og lysfølsomme ganglionceller . Af dem har kun stængerne og koglerne en funktion i billedgenkendelse. De lysfølsomme ganglionceller regulerer dag-nat-rytmen ( døgnrytme ).

Stængerne er flere og lysfølsomme end koglerne. Den menneskelige nethinde indeholder omkring 120 til 130 millioner stænger. De muliggør lys-mørkt syn ( scotopic vision ). De cirka 6 millioner kegler bruges til dagslys ( fotopisk vision ) og farvegenkendelse. Hos mennesker er der kun kogler i den såkaldte gule plet ( macula lutea ), cirka 70.000 faktisk.

Stangen og keglernes struktur er organiseret på en lignende måde. I de ydre segmenter ("Ydre segment", OS) finder fototransduktionen sted ved hjælp af det retinalkoblede syv transmembranprotein rhodopsin ("visuelt lilla"). Dette gemmes i mange membranøse "diske" (en stang) eller membranfolde (en kegle). De ydre segmenter af stængerne er lange, smalle og grænser til retinalpigmentepitelet (RPE), som fagocytter indsnævrede, gamle stabler af membraner. De ydre segmenter af keglerne er ligesom hele keglens fotoreceptorcelle bredere end stængerne og er koniske.

Et ydre segment er forbundet til det indre segment via et modificeret cilium i en decentral position, det forbindende cilium ("Connecting cilium", CC). Ni mikrotubuli -dubletter i et nonagonal arrangement danner den indre struktur af dette immobile cilium. Dette efterfølges af det metabolisk aktive indre segment ("indre segment", IS), opdelt i ellipsoiden, der er rig på mitokondrier, og myoid med det endoplasmatiske retikulum (ER). Her foregår blandt andet proteinbiosyntese.

Det følgende nethindelag, kaldet det ydre kernelag (ONL), indeholder cellekernen med cellelegemet. En kort neurit kommer ud af dette, som ender i det ydre plexiforme lag ("Ydre plexiformt lag", OPL) med en kompleks synapse . Fotoreceptorernes synapser er specialiserede, såkaldte "båndsynapser", i forhold til en bånd- eller pladelignende struktur direkte på presynapsens aktive zone. Mange synaptiske vesikler er koblet til båndstrukturen, og et meget højere antal vesikler kan frigives pr. Tidsenhed sammenlignet med "normale" synapser. Kogler har langt flere bånd end spisepinde.

fungere

De forskellige typer fotoreceptorer har hver et andet visuelt pigment ( rhodopsin ). Disse adskiller sig i deres absorptionsmaksima og dermed i deres følsomhed over for visse bølgelængder af lys. Dette er grundlaget for farvesyn . Antallet af kegletyper bestemmer rækkevidden af ​​opfattede farver. Mennesket besidder z. B. tre typer kegler som trichromat .

I mørket er der en konstant frigivelse af neurotransmitteren glutamat ved synapserne i fotoreceptorcellerne. Dette har normalt en hæmmende virkning på postsynapserne af vandrette og bipolare celler . Når lys rammer fotoreceptorcellen, lukkes ionkanaler i cellemembranen, udløst af signaltransduktionskaskaden . Fotoreceptorcellen bliver hyperpolariseret og frigiver neurotransmitteren i reduceret omfang. Som et resultat åbnes ionkanalerne i de nedstrøms nerveceller ( bipolære og vandrette celler ), og impulsen overføres til dem, som sender denne excitation videre til andre nerveceller ( amacrinceller , ganglionceller ) og endelig til hjernen .

Fotoreceptorer hos hvirvelløse dyr

Struktur af fotoreceptorerne i det sammensatte øje

De sammensatte øjne (også kaldet komplekse øjne ) af insekter , krebsdyr og endda nogle annelider består af mange individuelle øjne , ommatidia . Set udefra danner disse linser et bikagelignende sekskantmønster med deres linser.

Hvert ommatidium består af en linse, den underliggende krystalkegle, 6 til 8 fotoreceptorer og pigmentcellerne, der beskytter hvert ommatidium fra de andre. Hver fotoreceptorcelle har en børstelignende mikrovilli- kant på den ene side af fotoreceptorcellen og fortsætter i et axon. Rhodopsin opbevares i membranen af ​​denne microvilli -grænse , som er kendt som rabdomeren . Disse rabaddere "hænger sammen" som fingre midt i et ommatidium og danner dermed rabatet. Hos mange insekter (for eksempel bier) er rabdomerne vokset sammen til en kompakt struktur (lukket rabdom), hvorved mikrovilli i tilstødende celler ofte er orienteret i rette vinkler mod hinanden. Rhabdomeres symmetriske struktur er grundlaget for polarisationssyn. Fluer (Musca, Calliphora) har åbne rabaddere.

Lys er fokuseret på rhabdom gennem linsen. Den visuelle signaltransduktion finder derefter sted her i en lidt anden form, ved at i slutningen åbner ionkanaler en depolarisering (i modsætning til hvirveldyr, fordi hyperpolarisering finder sted) af cellen.

Fotoreceptorer i planter

Planter har nogle fotoreceptorer, der formidler information om kvaliteten og mængden af ​​lys i miljøet. Fytokromer måler forholdet mellem lys og mørkerødt lys og styrer planternes vækst- og udviklingsprocesser, såsom spiring af frø , grønne dele af planter eller induktion af blomster. Derudover opfattes blåt lys af kryptokromer , som også er involveret i fotomorfogenese , såvel som fototropiner .

Se også

litteratur

  • Heinz Penzlin: Lærebog i dyrefysiologi . 7. udgave. Spectrum Academic Publishing House, 2005, ISBN 3-8274-0170-4 .
  • Robert F. Schmidt, Florian Lang, Manfred Heckmann (red.): Fysiologi af mennesker. 31. udgave. Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-01650-9 .