Signaltransduktion bei Riechsinneszellen?
- Stellen Sie die bei der Signaltransduktion ablaufenden Vorgänge von der Bindung des Geruchsstoffmoleküls an einem Geruchsrezeptor in der Membran bis zur Erzeugung des Rezeptorpotenzials in Form eines Fließdiagramms dar
brauche Hilfe dabei wäre sehr dankbar wenn jemand mir helfen würde
1 Antwort
Signaltransduktion heißt die Übertragung eines chemischen Duftreizes in ein elektrisches Signal einer Nervenzelle. Letztlich finden solche Transduktionsmechanismen bei verschiedenen wahrgenommen Reizen statt.
Der erste Schritt steht schon im Text der Aufgabe: Geruchsstoffmolekül bindet an Rezeptor. Das ist ganz unten im Bild zu sehen. Diese Rezeptoren (Proteine) liegen in der Membran der Sinneshaare (Cilien), die in den Schleim der Riechschleimhaut hineinragen. Das erleichtert das Binden von Geruchsstoffmolekülen an Rezeptoren. Die Geruchsstoffmoleküle werden erst mal vom Schleim beim Atmen eingefangen und können dann an die Rezeptoren der Cilien binden.
Die Bindung eines Geruchsstoffmoleküls an einen passenden Rezeptor aktiviert an seinem anderen Ende, das durch die Zellmembran hindurchreicht, auf der Zellmembraninnenseite ein sog. G-Protein. Das G-Protein setzt eine sog. second-messenger-Kaskade in Gang: Es aktiviert das Enzym Adenylatcyclase, dieses bildet aus ATP cyclisches AMP (cAMP). cAMP ist ein second-messenger.
Was bedeutet das. Es bedeutet, dass die Geruchsstoffmoleküle selbst unfähig sind, in die Zelle zu gelangen. Da sie die Zellmembran nicht durchdringen können. Jedoch hat die Zelle für jedes Geruchsstoffmolekül außen eine Art "Klingel" (den Rezeptor). Wenn es daran bindet, aktiviert die ein Signalsystem, dass einen zweiten Botenstoff (second messenger) benutzt (cAMP), um die Zelle über die Anwesenheit des Geruchsstoffmoleküls zu informieren.
Die Erhöhung der cAMP-Konzentration führt zum Öffnen von Kationenkanälen, also Ionenkanäle für positiv geladene Ionen (Na+, Ca2+), die in die Zelle hineinströmen und das (negative) Membranpotential positiver machen. Dazu sagt man auch, es zu depolarisieren (steht oben im Bild). Der Einstrom positiver Ladungsträger hebt das negative Membranpotential an. Nun ist die Anwesenheit eines Geruchsstoffs in ein elektrisches Signal der Nervenzelle übersetzt worden.
Zusätzlich öffnen dann noch calciumaktivierte Chloridkanäle, die zu einem Ausstrom von Chlorid (Cl-) aus der Zelle führen. Das verstärkt die Membrandepolarisation. Weil das Entfernen von negativer Ladung in die gleiche Richtung wirkt, wie das Hinzufügen von positiver Ladung (Na+, Ca2+). Das Membranpotential der Nervenzelle wird positiver bzw. weniger negativ gemacht. Das depolarisierte Potential nennt man ein Rezeptorpotential. Und damit sind wir wieder im Text der Aufgabenstellung. Das veränderte Membranpotential (Rezeptorpotential) ist sozusagen ein Abbild des chemischen Reizes des Geruchsstoffmoleküls. Das Rezeptorpotential ist in der Lage Aktionspotentiale auszulösen, die durch das Axon Richtung Gehirn ("Riechkolben") geleitet werden.
Jetzt brauchst du die einzelnen Schritte für das Fließdiagramm nur noch zu sammeln:
① Geruchsstoffmolekül bindet an Rezeptor → ② G-Protein wird aktiviert → ③ G-Protein aktiviert Enzym Adenylatcyclase → ④ Adenylatcyclase stellt aus ATP cAMP her → ⑤ der angehobene cAMP-Spiegel wirkt auf Kationenkanäle und öffnet sie. Positiv geladene Ionen (Natrium, Calcium) strömen ins Zellinnere. Das Membranpotential wird positiver ("depolarisiert"). Ein Rezeptorpotential wird gebildet, als Antwort auf die Anwesenheit des Riechstoffmoleküls → ⑥ calciumaktivierte Chloridkanäle öffnen aufgrund des Calciumeinstroms (Bild: "löst aus") und verstärken die Membrandepolarisation und damit das Rezeptorpotential (Der Ausstrom negativer Ladungsträger macht es noch etwas positiver) → ⑦ Ein Geruchsstoffmolekül hat ein Rezeptorpotential erzeugt (ein in Richtung positiverer Werte verändertes Membranpotential der Nervenzelle). Dieses kann am Nervenzellfortsatz (Axon) Nervenimpulse (Aktionspotentiale) auslösen. LG