Sekundäre Sinneszellen: Aufbau, Funktion und Beispiele

Zu den sekundären Sinneszellen gehören eine Vielzahl an Zellen, die dazu beitragen, dass der Mensch ein möglichst präzises Bild seiner Umgebung zeichnen kann. Sie sind vor allem auch wichtig, um Warnsignale zu senden und den Körper vor einer möglichen Bedrohung zu warnen. Gefahren zu sehen ergibt einen Vorteil und etwas, das schlecht schmeckt könnte giftig sein. Dieser Artikel zeigt den Aufbau und die Funktion von primären Sinneszellen anhand einiger Beispiele.

Sekundäre Sinneszellen – Definition

Die sekundären Sinneszellen sind nicht in der Lage aus ihrem Rezeptorpotenzial ein Aktionspotenzial zu generieren. Damit stehen sie im Gegensatz zu den primären Sinneszellen, die dazu befähigt sind.

Sekundäre Sinneszellen – Aufbau

Genau wie andere Zellen haben die sekundären Sinneszellen einen Zellkörper (Soma) mit diversen Zellorganellen. Und sie ähneln den primären Sinneszellen, indem auch sie Reize über Rezeptoren wahrnehmen und daraus ein Rezeptorpotenzial generieren. Allerdings besitzen sie kein Axon, über das sie ein Aktionspotenzial weiterleiten könnten. Sie sind dennoch über Synapsen mit nachgeschalteten Neuronen verbunden, die dann das Generieren der Aktionspotenziale übernehmen und diese als Signale an das zentrale Nervensystem senden.

Sekundäre Sinneszellen – Funktion und Physiologie (Beispiele)

Zu den sekundären Sinneszellen gehören auch einige Vertreter. Zum einen sind Haarzellen im Innenohr solche, aber auch der Geschmack wird über sekundäre registriert. Die Photorezeptoren im Auge, zu denen Stäbchen und Zäpfchen zählen, können ebenso wenig Aktionspotenziale erzeugen.

Haarzelle

Haarzellen sind Sinneszellen im Innenohr, die das Hören, also die Wahrnehmung von Schallwellen ermöglichen. Unterscheiden lassen sich im Innenohr die inneren von den äußeren Haarzellen. Sie weisen sowohl im Aufbau als auch in ihrer Funktion Unterschiede auf.

Eine Haarzelle besteht aus einem Zellkörper mit Zellkern und spezialisierten Fortsätzen, den sogenannten Stereozilien, die in einer Reihe angeordnet sind. Diese Stereozilien ragen in die Basilarmembran hinein und reagieren auf mechanische Reize wie Schallwellen oder Bewegungen.

Die Stereozilien der inneren Haarzellen werden durch Scherbewegungen abgelenkt. Dabei werden mechanosensitive Kationenkanäle an den Spitzen der Stereozilien geöffnet, die über “tip-links” mit diesen verbunden sind. Kaliumionen aus der Endolymphe im Corti-Organ strömen in die Haarzelle. Folglich depolarisiert die Zelle und es öffnen sich spannungsabhängige Calciumkanäle. Nach dem Calcium-Einstrom werden Neurotransmitter in einen synaptischen Spalt freigesetzt. Bei diesen Transmittern handelt es sich um Glutamat, welches die nachgeschalteten afferenten Nervenfasern erregt. Die generierten Aktionspotenziale werden zur zentralen Hörbahn weitergeleitet.

Geschmackszelle

Die Geschmackssinneszellen sind nur kurzlebige Zellen innerhalb der Geschmacksknospen auf der Zunge. Ihre Zellmembran trägt Mikrovilli, die in den Porus der Knospe ragen. Dort registrieren die Rezeptoren die Geschmacksstoffe.

Bei süßen und bitteren Stoffen sowie welchen, die als umami wahrgenommen werden, erfolgt zunächst eine Aktivierung über einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor. Über eine intrazelluläre Kaskade öffnen sich letztendlich Kationenkanäle, was einen Einstrom von positiv geladenen Ionen nach sich zieht. Der Kationeneinstrom führt zu einer Depolarisation, wodurch das Membranpotenzial positiver wird und sich dadurch spannungsabhängige Calcium-Kanäle öffnen können. Der daraus folgende Calcium-Einstrom bedingt eine Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt, die das nachgeschaltete Neuron erregen.

Salzig oder sauer schmeckt man, weil die Depolarisation direkt erfolgt. Salz, also NaCl ist im Speichel gelöst und die Natriumionen können direkt über Natrium-Kanäle in die Zelle einströmen, was zu einer Depolarisation führt. Bei Säuren sind vermehrt Protonen gelöst, welche auch direkt über Ionenkanäle in die Sinneszelle einströmen können.

Photorezeptoren

Zu den Photorezeptorzellen gehören Stäbchen, die für das Hell- und Dunkelsehen verantwortlich sind und Zapfen, die ein Farbsehen ermöglichen. In Dunkelheit enthalten die Photorezeptorzellen hohe Konzentrationen an dem second messenger cGMP, die Natriumkanäle offen halten. Dadurch strömen kontinuierlich Natrium- und Calciumionen in die Zelle ein, was die Zelle depolarisiert und die Ausschüttung des Neurotransmitters Glutamat an die nachgeschalteten Nervenzellen ermöglicht.

Trifft Licht auf ein Photopigment wie Rhodopsin in Stäbchen oder Photopsin in Zapfen, wird das darin enthaltene Retinal von der 11-cis- in die all-trans-Form isomerisiert. Diese Konformationsänderung aktiviert Rhodopsin, das nun das G-Protein Transducin aktiviert. Das aktivierte Transducin regt das Enzym Phosphodiesterase an, das cGMP in GMP umwandelt. Durch den sinkenden cGMP-Spiegel schließen sich die cGMP-abhängigen Ionenkanäle, der Natrium- und Calcium-Einstrom stoppt, und die Zelle hyperpolarisiert. Diese Hyperpolarisation reduziert die Glutamatfreisetzung an der Synapse, was das Signal an die Bipolarzellen weiterleitet und so die Lichtinformation an das Gehirn übermittelt wird.

Photorezeptoren sind speziell. In ihrem anatomischen Aufbau und ihrer embryologischen Herkunft ähneln sie sehr stark den Neuronen und man würde sie anatomisch gesehen als primäre Sinneszellen bezeichnen können. Jedoch muss man dies aus physiologischer Sicht revidieren, da sie nicht in der Lage sind, ein Aktionspotenzial zu generieren, denn sie reagieren auf einen Lichtreiz mit einer Hyperpolarisation.