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[email protected] Chemie: Das Auge und der Sehvorgang (Thema: Farbstoffe) Chemie Referat Jgst.13 Folien dazu kann man zeichnen Note 1- Auge = Sinnesorgan Eindrücke als elektrische Impulse unmittelbar ans Gehirn weitergeleitet. Dort werden sie miteinander verknüpft & verarbeitet Þ geben dem Gehirn ein Bild der sich verändernden Umwelt. Aufbau Folie 1: Horizontalschnitt durch das menschl. Auge Eigentliches Sehorgan = Augapfel mit Sehnerv & Hilfseinrichtugen in Form von Augenlider, Tränenapparat und äußeren Augenmuskeln. Zeigen hinter der Hornhaut liegt vordere Augenkammer darin Kammerwasser. Iris = Regenbogenhaut; Loch = Pupille Linse Glaskörper = wasserklare gallertartige Substanz Lederhaut = Sklera Retina= Netzhaut enthält die Sehzellen (Stäbchen und Zapfen) dioptrisch = lichtbrechend gesamte Brechkraft des Auges beträgt ca. 58 Dioptrien davon entfallen nur 16 auf Linse lichtbrechende Apparat besteht nicht nur aus elast. Linse, sondern Licht wird mehrmals gebrochen: Luft - Hornhaut, Hornhaut - Kammerwasser, Kammerwasser - Linse, Linse - Glaskörper · Brechungsverhältnis unter Wasser an Hornhaut anders wenn mit Taucherbrille Þ sieht man besser. -Durch gekrümmte Linse wird einfallende Licht gebündelt -Durch Veränderung ihrer Form (Zilliarmuskel) kann Linse Brechkraft variieren Þ Auge in Lage, unterschiedl. weit entfernte Gegenstände scharf auf die Netzhaut abzubilden (Akkomodation). -Mit zunehmenden Alter verlieren Linsen Elastizität Þ Verhärtung Þ Verringerung d. Akkomodationsfähigkeit Þ nahe Gegenstände können nicht mehr scharf gesehen werden (Zeitunglesen). Zeigen Die Netzhaut (Retina) · enthält 125 Millionen Stäbchen, 7 Millionen Zapfen und 2 Millionen Schaltzellen · wo Sehnerv durch Augenwand tritt, keine Sinneszellen Þ blinde Fleck (lat.:Papilla nervi optici) · Der Linse gegenüberliegend (in einer Geraden von der Linse) ist gelbe Fleck Þ enthält im Bereich einer Vertiefung (lat.: Fovea centralis) ausschließlich Zapfen Þ Gebiet schärfsten Sehens ------------------------------------------------------------------------------ [email protected] -------------------Folie2: Feinbau der Netzhau (Retina des menschl. Auges) -schlanken Stäbchen = Helldunkelsehen -dickeren Zapfen reagieren auf Farben, sind aber weniger empfindlich. -lichtempfindlichen Außenglieder enthalten sog. discs (zeigen) Þ Hier befindet sich lichtempfindliche Sehpurpur, der auf den Reiz reagiert. Die Chemie des Sehens Primärprozeß des Sehens, die Umwandlung des Lichtreizes in Erregung, läuft in discs ab = “Bleichen von Sehpurpur” (=Rhodopsin anschreiben) Sehfarbstoff Rhodopsin in den Photorezeptoren der Netzhaut gehört zu der Gruppe der Polyenalfarbstoffe; ist lichtempfindlich, Vergl.: Silbersalze im photographischen Film. ------------------------------------------------------------------------------------------------Folie 3: Modell zur Rhodopsinspaltung beim Sehvorgang Jedes Rhodopsinmolekül besteht aus einem farblosen Eiweißanteil, dem Opsin & dem Farbstoffmolekül Retinal. Das Retinal gehört zu der chem. Stoffgruppe der Carotinoide (anschreiben) (Def.: Gruppe roter Naturfarbstoffe, stets pflanzl. Herkunft; tier. & menschl. Organsimus ist zum Aufbau d. Car. nicht in der Lage - nimmt sie mit der Nahrung auf; wegen vieler konjugierter Doppelbindungen (C-C=C-C=) sind sie als Chromophore für die Wechselwirkung mit dem Licht und damit für den Farbeindruck verantwortl. Chromophore = organ. Farbstoffe, verschieben die Lcihtabsorpt° in den sichtbaren Spektralbereich Þ & sind damit für die Farbe des betreffenden Stoffes verantwortl. denn Retinal ist schwach gelb Þ absorbiert also violettes Licht, durch die Bindung an das Opsin wird das Absorptionsmaximum bathochrom verschoben. Also: Retinal ist Carotinoid und auch der Aldehyd von Vitamin A = Retinol. Def. von Aldehyde = organ. Verbindungen, die als funktionelle Gruppen die Aldehydgruppe (CHO-) im Molekül enthalten Allgemeine Formel: Endung: -al (hohe Reaktivität der Aldehyde beruht auf der leichten Polarisierbarkeit der Carbonylgruppe (C=O) Retinal besteht aus Ring C-Atomen & C-Kette mit Doppelbindungen & 1 Aldehydgruppe. -In der abgewinkelten Form des 11-cis-Retinals paßt es genau in die Mulde an der Oberfläche des Opsins. -Bei Belichtung findet eine Isomerisierung des 11-cis-Retinals in das alltrans-Retinal statt. (Isomerie = Verbindungen mit gleicher Summenformel, aber mit versch. Molekülbau und Eigenschaften). Dabei verliert es Knick Þ paßt nicht mehr exakt in die Mulde des Opsins. -löst sich zunächst teilweise, später ganz vom Opsin (“Bleichen” des Sehpurpurs). Damit ist primäre Reizwirkung abgeschlossen: Das Rhodopsinmolekül wird also beim Auftreffen eines Photons gespalten, wodurch ein elektrischer Impuls also ein Nervensignal - in der Zelle entsteht. [email protected] Bei der Regeneration des Rhodopsins wird mit Hilfe eines Enzyms das gestreckte all-trans-Retinal wieder in die gewinkelte cis-Form überführt. Diese kann sich erneut mit dem membrangebundenen Opsin zu Sehpurpur verbinden. Geringe, jedoch unvermeidliche Verluste an Retinal werden durch Umwandlung von Vit. A in seine Aldehydform (=Retinal) ersetzt. · Vit.-A-Mangel kann daher zu Sehschwäche (Nachtblindheit) führen Beim Farbensehen: Zapfennden ist Vitamin A mit 3 versch. Opsinen kombiniert, Þ liefert 3 lichtempfindl. Pigmente Þ Jedes Pigment reagiert auf eine der 3 Primärfarben d. Lichts: Rot & Grün & Blau. Je nach Pigmentkonzentration ist jeder Zapfen besonders empfindlich für ein Licht einer d. 3 Grundfarben, & erstaunlich: wir erzeugen mit nur einem Farbstoff (Rhodopsin) alle 3 Grundfarben Þ sämtl. Regenbogenfarben lassen sich nur durch Kombinat° v. Grundfarben erkennen.
