Question

Difficulty: Very hardGörme Optiği ve Fototransduksiyon

Fototransdüksiyon sürecinde fotoreseptör hücrelerinin dış segmentinde meydana gelen moleküler kaskad ve buna bağlı gelişen iyonik değişimler düşünüldüğünde, ışık uyarısı sonrası gerçekleşen aşağıdaki olaylardan hangisi membran potansiyelinin hiperpolarizasyonuna doğrudan neden olur?

  1. A
    Transdusin (GtG_t) molekülünün aktifleşerek guanilat siklaz enzimini uyarması ve hücre içi cGMP sentezini artırması
  2. Fosfodiesteraz (PDE) aktivasyonu ile hücre içi cGMP düzeyinin düşmesi sonucu cGMP-bağımlı katyon kanallarının kapanmasıAnswer
  3. C
    Rodopsin molekülünün all-trans retinal formuna dönüşmesiyle birlikte hücre zarındaki potasyum sızıntı kanallarının doğrudan kapanması
  4. D
    Hiperpolarizasyon fazında sinaptik terminallerden salınan inhibitör nörotransmitter olan glutamat miktarının belirgin şekilde artması
  5. E
    Hücre içi kalsiyum konsantrasyonunun ani artışına bağlı olarak Na+/K+ pompasının inhibe edilmesi ve iyon dengesinin bozulması

Answer

Fosfodiesteraz aktivasyonu ile cGMP düzeyinin azalması ve buna bağlı olarak sodyum kanallarının kapanması fotoreseptörlerde hiperpolarizasyona neden olur.
Işık uyarısı rodopsini aktive eder, bu da Transdusin aracılığıyla Fosfodiesteraz (PDE) enzimini uyarır. PDE, hücre içindeki cGMP'yi parçalayarak konsantrasyonunu düşürür. cGMP seviyesi azaldığında, dış segmentte bulunan cGMP-bağımlı katyon (Na+) kanalları kapanır. İç segmentten devam eden K+ çıkışı ile birleşince, Na+ girişinin durması hücre membran potansiyelinin yaklaşık 40-40 mV'dan 70-70 mV'a kaymasına, yani hiperpolarizasyona neden olur.

Step-by-Step Solution

1
Işık uyarısının rodopsin üzerindeki etkisini analiz et
Işık fotonu rodopsini (11-cis retinal) aktif Metarodopsin II formuna dönüştürür.
Fototransdüksiyonun ilk adımı pigment molekülünün fotoizomerizasyonudur.
2
Sinyal iletim kaskadını takip et
Metarodopsin II, G-proteini olan Transdusini (GtG_t) aktive eder, o da Fosfodiesteraz (PDE) enzimini uyarır.
Sinyal amplifikasyonu bu enzim kaskadı üzerinden sağlanır.
3
İkinci haberci düzeyindeki değişimi belirle
Aktifleşen PDE, hücre içi cGMP moleküllerini 5'-GMP'ye hidrolize ederek cGMP konsantrasyonunu düşürür.
Kanalların açık kalması için yüksek cGMP konsantrasyonu gereklidir.
4
Membran potansiyeli değişimini açıkla
cGMP azalınca cGMP-bağımlı sodyum kanalları kapanır, sodyum girişi durur ve hücre hiperpolarize olur.
Pozitif iyon girişinin durması hücre içini daha negatif hale getirir.

Key Concept

Fototransdüksiyonun moleküler temeli ve karanlık akımının (dark current) sonlanması.
Rate this question