Sensorische Systeme - Zentrum Anatomie

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Vielzahl an Geruchsstoffen in kleinsten Mengen detektiert werden. Dort werden Rezeptoren für eine Vielzahl flüchtiger Stoffe exprimiert und bewirken über intrazelluläre Signalsysteme die Auslösung von Aktionspotentialen die dann in das ZNS weitergeleitet werden. Die Riechrezeptoren gehören zur Superfamilie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren mit 7 Transmembrandomänen, sowie einem extracellulären N-Terminus und einem intrazellulären C- Terminus. Die Bindung des Duftstoffs an den Rezeptor bewirkt dabei zunächst die intrazelluläre Rekrutierung eines spezifischen GTP-bindenden Proteins (G-Protein). Infolge dessen wird die Adenylat- Cyclase aktiviert, wodurch die cAMP Konzentration im Cytoplasma ansteigt. Dadurch werden cAMP aktivierte Kationenkanäle aktiviert was letztendlich zu einer Depolarisierung und zur Auslösung eines Aktionspotentials führt. Jede Riechsinneszelle exprimiert nur einen Rezeptortyp und ist daher nur für die Detektion eines einzigen Geruchsstoffes verantwortlich. Die Gesamtheit aller Geruchswahrnehmungen Überlagern sich zu Düften, die demnach von einem Komplexen Muster an Duftstoffen gebildet werden. In den Geschmackspapillen der Zunge werden die vier (oder fünf) Hauptgeschmacksrichtungen wie Süß, Sauer, Salzig und Bitter (in Japan unterscheidet man noch eine Geschmacksrichtung Umami) wahregenommen. Die Molekularen Mechanismen die der Geschmackswahrnehmung zugrundeliegen unterscheiden sich teilweise von denen der Geruchswahrnehmung. Während Bitter- und Süßstoffe wie die Geruchsstoffe über spezifische Rezeptoren wahrgenommen werden, beeinflußen Säuren und Salze das Membranpotential der Rezeptorzellen durch direkte Interaktion mit entsprechenden Membrankanälen. Süßstoffe führen durch Bindung an ihren Rezeptor zur Aktivierung der Adenylatcyclase, so daß sich die intrazelluläre cAMP Konzentration erhöht. Infolgedessen kommt es zu einer Aktivierung der Proteinkinase A, die durch Proteinphosphorylierung einen Kaliumkanal inaktiviert. Dies führt zu einer Depolarisierung und letzlich zur Entstehung eines Aktionspotentials in der Zelle. Bitterstoffe Aktivieren durch Bindung an ihren Rezeptor die Phosopholipase Cwas über die
Bildung von IP3 zur Erhöhung der intrazellulären Calcium Konzentration, sowie über die Bildung von DAG zur Aktivierung der Proteinkinase C führt. Beides aktivierte Proteinkinase C und erhöhte Calciumkonzentration führen zum Verschluß von Kaliumkanälen und damit über die Depolarisierung der Zelle zur Ausbildung eines Aktionspotentials. Eine erhöhte Protonenkonzentration wie sei bei Sauren Stoffen vorkommt führt ebenfalls zur Inaktivierung von Kaliumkanälen, während Natriumionen die das Äquivalent für salzigen Geschmack darstellen durch verstärkten Natriumeinstrom zu einer Depolarisierung der Sinneszellen führen. Beide Vorgänge führen letztendlich zur Ausbildung von Aktionspotentialen. Chemorezeptoren befinden sich auch in den inneren Organen. So z.B. im Glomus caroticum, einem Paraganglion beidseits an der Aufzweigung der A. carotis communis in die A. carotis int. und ext., wo der CO2- bzw. O2- Partialdruck sowie der pH-Wert des Blutes registriert wird. Das Glomus caroticum wird vom N. sinus carotis, einem Ast des N. glossopharyngeus innerviert. Weitere viscerale Chemosensoren befinden sich in den Paraganglien der Glomera aortica am Aortenbogen und an der rechten A. subclavia. Beide Regionen gehören mit zu den am besten durchbluteten Organen des Körpers (ca 20 ml/min x g; Cortex nur 0,8 ml/min x g) Die Detektion der genannten Parameter erfolgt in sog. Typ I - Glomuszellen, bei denen es sich um sekundäre Sinneszellen ohne Axon handelt. Sie besitzen spezifische Rezeptoren für O2, die bei O2 Bindung zum Verschluß von K-Kanälen führen (Membrandepolarisation). Die Detektion des CO2- Partialdrucks und des pH-Wertes erfolgt über H + gekoppelte Membrantransportprozesse (Na + /H + - Austausch bzw. 2Na + /Ca ++ -Austausch). Lichtrezeptoren Lichtrezeptoren befinden sich beim Menschen in der Retina des Auges. Dort treten zwei Typen von Lichtrezeptoren auf, die Stäbchen und die Zapfen. Die Stäbchen sind sehr lichtempfindlich, erlauben aber nur ein Hell-Dunkel sehen. Sie kommen daher vorwiegend Nachts und in der Dämmerung zum tragen.
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