- Beim Riechen werden chemische Reize in ein Rezeptorpotential umgewandelt (Transduktion)
- Dies erfolgt über zelluläre Ionenkanäle, die zu einer Depolarisation der Zelle beitragen und, wenn der Geruch stark genug ist, ein Aktionspotential auslösen
- Über einen ähnlichen biologischen Vorgang wird die Signaltransduktion auch wieder beendet
Transduktion
Bei der Transduktion wird ein äußerer Reiz in eine Veränderung des Membranpotentials umgewandelt. Dieses Prinzip ist für alle Sinnesmodalitäten von großer Bedeutung.
Bei der olfaktorischen Wahrnehmung bindet ein Geruchsmolekül an Rezeptoren, die sich in der Membran von dünnen Sinneshaaren (Cilien) auf den Sinneszellen befinden. Während Rezeptorproteine auch direkt Ionenkanäle auf der Membran öffnen können, verläuft dieser Vorgang beim Riechen über einen zwischengeschalteten Schritt mit einem sogenannten G-Protein.
Die Bindung von Geruchsstoffen an Rezeptoren führt zu der Aktivierung des Enzyms Adenylatcyclase, wodurch die Konzentration des sekundären Botenstoffs zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) in der Zelle steigt. cAMP öffnet chemisch gesteuerte Ionenkanäle in der Zellmembran, was zum Einstrom von positiv geladenen Ionen (vorwiegend Na+, aber auch Ca2+) aus dem Mukus in die Zelle führt.
Das Membranpotential der Zelle wird dadurch positiver, man spricht auch von Depolarisation.
Überschreitet das Membranpotential einen bestimmten Wert (ca. -50mV), wird ein Aktionspotential ausgelöst. Von der Bindung des Geruchsmoleküls an den Geruchsrezeptor bis zur Depolarisation der Zelle dauert es ca. 0,2 Sekunden.
Mit der Zeit erreicht die Calcium-Konzentration in der Zelle einen bestimmten Wert, der die Signaltransduktion beendet. Die von cAMP gesteuerten Ionenkanäle schließen sich und das cAMP wird durch das Enzym Phosphodiesterase. abgebaut. Weiterhin wird Calcium aktiv aus der Zelle heraustransportiert. Dies geschieht über sogenannte Natrium/Calcium-Austauscher, die sich in der Zellmembran befinden.
Aus diesem Grund reagieren Riechzellen nur für wenige Sekunden auf einen bestimmten Duftstoff (Adaptation). Das erklärt, warum wir uns schnell an Gerüche „gewöhnen“ und sie nicht mehr bewusst wahrnehmen.