Ljustransduktion

Ljustransduktion är den biokemiska processen där ljus som träffar fotoreceptorerna i näthinnan omvandlas till elektriska signaler som hjärnan kan tolka som bild. Denna process sker i stavar och tappar, två typer av fotoreceptorer. Stavarna är mycket känsliga och ger mörkerseende men saknar färgseende; tapparna möjliggör färgseende och bättre upplösning men är mindre känsliga.

I mörker hålls cGMP-nivåerna höga och cGMP-gateda Na+/Ca2+-kanaler är öppna, vilket depolariserar fotoreceptorerna och leder till konstant frisättning av glutamat. Ljuset får 11-cis-retinal i opsin att ombildas till all-trans-retinal och bildar det aktiverade opsinet (metarhodopsin II). Detta aktiverar G-proteinet transducin (Gt), som byter GDP mot GTP. Alphasubenheten aktiverar fosfodiesteras PDE6, som hydrolyserar cGMP till 5'-GMP. Den låga cGMP-nivån stänger kanalerna, fotoreceptorn hyperpolariseras och glutamatfrisättningen minskar. Signalen förstärks av kaskaden; en enda foton kan därmed ge en stor förändring i receptorernas membranpotential.

Stavarna ger hög känslighet och fungerar bäst i svagt ljus, medan tapparna ger färgseende och högre upplösning men kräver starkare ljus. Det finns olika tappar för S-, M- och L-våglängder, vilket möjliggör färgupplevelse.

Efter aktiviteten termineras signalen genom att opsin phosphorylation och arrestinbindning hindrar vidare aktivering. Kalciumbalansen reglerar återställningen av cGMP-nivåerna via GCAPs påverkan på guanylyl cyklas. Retinoidcykeln regenererar 11-cis-retinal från all-trans-retinal i retinalt pigmentepitelet, vilket återställer fotoreceptorns ljuskänslighet och gör att processen kan starta igen. Ljustransduktion är därmed central för syn och nattsyn.