3 Fragen zu Photozelle

Die Hauptkomponenten einer Photozelle sind: 1. **Halbleitermaterial**: Oft Silizium oder andere Halbleiter, die Licht in elektrische Energie umwandeln. 2. **P-N-Übergang**: Eine Struktur, die aus p-dotiertem und n-dotiertem Material besteht, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. 3. **Transparente Elektroden**: Diese lassen Licht durch und sammeln die erzeugten Elektronen. 4. **Gehäuse**: Schützt die inneren Komponenten und sorgt für Stabilität. 5. **Verbindungselemente**: Ermöglichen den Anschluss an externe Schaltungen. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um Licht in elektrische Energie umzuwandeln.

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Die Absorption eines Lichtquants (Photon) durch Rhodopsin in den Photorezeptorzellen der Netzhaut führt zu einer Kaskade von biochemischen Ereignissen, die letztlich zur Hyperpolarisation der Zelle führen. Hier ist der Prozess im Detail: 1. **Photonenabsorption**: Ein Photon trifft auf das Rhodopsin-Molekül, das in den Membranscheiben der Stäbchenzellen (eine Art von Photorezeptorzellen) eingebettet ist. Rhodopsin besteht aus dem Protein Opsin und dem lichtempfindlichen Retinal. 2. **Isomerisierung von Retinal**: Das Photon bewirkt eine Konformationsänderung des Retinals von der 11-cis-Form in die all-trans-Form. Diese Änderung aktiviert das Rhodopsin-Molekül. 3. **Aktivierung von Transducin**: Das aktivierte Rhodopsin aktiviert das G-Protein Transducin, indem es GDP gegen GTP austauscht. 4. **Aktivierung der Phosphodiesterase (PDE)**: Das aktivierte Transducin aktiviert die Phosphodiesterase, ein Enzym, das cGMP (zyklisches Guanosinmonophosphat) abbaut. 5. **Abnahme von cGMP**: Der Abbau von cGMP führt zu einer Abnahme der cGMP-Konzentration in der Zelle. 6. **Schließen der cGMP-gesteuerten Ionenkanäle**: cGMP-gesteuerte Natrium- und Calciumkanäle in der Zellmembran der Photorezeptorzellen schließen sich aufgrund der verringerten cGMP-Konzentration. 7. **Hyperpolarisation**: Das Schließen dieser Ionenkanäle verhindert den Einstrom von Natrium- und Calciumionen, was zu einer Hyperpolarisation der Zellmembran führt. In Ruhe (ohne Licht) sind diese Kanäle offen und die Zelle ist depolarisiert. Durch das Schließen der Kanäle wird die Zelle negativer (hyperpolarisiert). 8. **Reduktion der Neurotransmitterfreisetzung**: Die Hyperpolarisation führt zu einer Verringerung der Freisetzung des Neurotransmitters Glutamat an den Synapsen der Photorezeptorzellen. Diese Kaskade von Ereignissen ermöglicht es den Photorezeptorzellen, Lichtreize in elektrische Signale umzuwandeln, die dann über die nachgeschalteten Nervenzellen an das Gehirn weitergeleitet werden.