Referat Chemie: Das Auge und der Sehvorgang (Thema: Farbstoffe)

Chemie: Das Auge und der Sehvorgang (Thema: Farbstoffe)

Auge = Sinnesorgan

Eindrücke als elektrische Impulse unmittelbar ans Gehirn weitergeleitet. Dort werden sie miteinander verknüpft & verarbeitet

T geben dem Gehirn ein Bild der sich verändernden Umwelt.

Aufbau

Folie : Horizontalschnitt durch das menschl. Auge

Eigentliches Sehorgan = Augapfel mit Sehnerv

& Hilfseinrichtugen in Form von Augenlider, Tr nenapparat und u eren

Augenmuskeln.

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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 betr gt ca. 8 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

· Brechungsverh ltnis unter Wasser an Hornhaut anders wenn mit Taucherbrille T sieht man besser.

-Durch gekrümmte Linse wird einfallende Licht gebündelt

-Durch Veränderung ihrer Form (Zilliarmuskel) kann Linse Brechkraft variieren T Auge in Lage, unterschiedl. weit entfernte Gegenstände scharf auf die Netzhaut abzubilden (Akkomodation).

-Mit zunehmenden Alter verlieren Linsen Elastizität T Verhärtung

T Verringerung d. Akkomodationsfähigkeit T nahe Gegenstände können nicht mehr scharf gesehen werden (Zeitunglesen .

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Die Netzhaut Retina)

enthält 5 Millionen Stäbchen, 7 Millionen Zapfen und 2 Millionen

Schaltzellen

wo Sehnerv durch Augenwand tritt, keine Sinneszellen T blinde Fleck

(lat.:Papilla nervi optici)

Der Linse gegenüberliegend (in einer Geraden von der Linse) ist gelbe Fleck

T enthält im Bereich einer Vertiefung (lat : Fovea centralis) ausschlie lich

Zapfen T Gebiet schärfsten Sehens

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Folie2: Feinbau der Netzhau Retina des menschl. Auges)

schlanken Stäbchen = Helldunkelsehen

-dickeren Zapfen reagieren auf Farben, sind aber weniger empfindlich.

-lichtempfindlichen Au englieder enthalten sog. discs (zeigen)

T Hier befindet sich lichtempfindliche Sehpurpur, der auf den Reiz reagiert.

- - - - - - - - - - - - Die Chemie des Sehens

Primärprozeß des Sehens, die Umwandlung des Lichtreizes in Erregung,

l uft in discs ab = Bleichen von Sehpurpur" (=Rhodopsin anschreiben)

Sehfarbstoff Rhodopsin in den Photorezeptoren der Netzhaut geh rt zu der Gruppe der Polyenalfarbstoffe; ist lichtempfindlich, Vergl : Silbersalze im photographischen Film.

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Folie : Modell zur Rhodopsinspaltung beim Sehvorgang

Jedes Rhodopsinmolekül besteht aus einem farblosen Eiwei anteil, 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 f r den Farbeindruck verantwortl.

Chromophore = organ. Farbstoffe, verschieben die Lcihtabsorpt° in den sichtbaren Spektralbereich T & sind damit für die Farbe des betreffenden Stoffes verantwortl.

denn Retinal ist schwach gelb T 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 Reaktivit t 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 1-cis-Retinals pa t es genau in die Mulde an der Oberfläche des Opsins.

-Bei Belichtung findet eine Isomerisierung des cis-Retinals in das all-

trans Retinal statt. Isomerie = Verbindungen mit gleicher Summenformel, aber mit versch. Molekülbau und Eigenschaften).

Dabei verliert es Knick T pa t nicht mehr exakt in die Mulde des Opsins.

-löst sich zun chst teilweise, sp ter ganz vom Opsin Bleichen" des

Sehpurpurs).

Damit ist prim re Reizwirkung abgeschlossen: Das Rhodopsinmolekül wird also beim Auftreffen eines Photons gespalten, wodurch ein elektrischer Impuls -

also ein Nervensignal - in der Zelle entsteht.

Bei der Regeneration des Rhodopsins wird mit Hilfe eines Enzyms das gestreckte all-trans-Retinal wieder in die gewinkelte cis-Form berf hrt. 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) f hren

Beim Farbensehen: Zapfennden ist Vitamin A mit 3 versch. Opsinen kombiniert, T liefert 3 lichtempfindl. Pigmente

T Jedes Pigment reagiert auf eine der 3 Prim rfarben d. Lichts:

Rot & Grün & Blau.

Je nach Pigmentkonzentration ist jeder Zapfen besonders empfindlich f r ein

Licht einer d. 3 Grundfarben,

& erstaunlich: wir erzeugen mit nur einem Farbstoff (Rhodopsin) alle 3

Grundfarben

T s mtl. Regenbogenfarben lassen sich nur durch Kombinat° v. Grundfarben erkennen.