Synapsen
Merke
Synapsen:
sorgen für die Weitergabe der Information von einem Neuron zum nächsten. Dabei erfolgt eine Umwandlung der elektrischen Information in chemische.
Aufgabe der Synapsen!
Neuromuskuläre Synapsen
= Synapse zwischen dem Axon eines Muskelneurons und einer Muskelfaser
- enthält Bläschen (Vesikel) mit dem Neurotransmitter Acetylcholin
- Erregungsleitung erreicht Synapse
- Ca2+-Kanäle öffnen sich
- Ca2+-Ionen strömen in den Synapseninnenraum
- Neurotransmittergefüllte Vesikel werden durch verschmelzen mit der präsynaptischen Membran freigesetzt
- Acetylcholin diffundiert durch den synaptischen Spalt
- bindet an Rezeptoren in post-synaptischer Membran
- Erregung wird so zur Muskelfaser übertragen
- Cholinesterase spaltet Acetylcholin
- Acetyl und Cholin werden zur präsynaptischen Membran transportiert und dort aktiv aufgenommen, im Endknöpfchen werden Acetyl und Cholin wieder zu Acetylcholin regeneriert.
Informationsübertragung am Endköpfchen des Neurons
Pro Neuron gibt es ca. 1000 bis 10000 Synapsen „Chemie" an der Synapse:
Das elektrische Signal wird in der präsynaptischen Membran in ein chemisches umgewandelt. Wenn ein Aktionspotential die Membran des synaptischen Endköpfchens depolarisiert, führt dies zu einem Einstrom von Calcium-Ionen.
Dies löst die Fusion der synaptischen Vesikel mit der Synapsenmembran aus. Die Vesikel setzen Neurotransmitter frei, die über den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran diffundieren. Dort binden die Neurotransmitter an spezielle Rezeptoren und öffnen durch diese Bindung spezielle Ionenkanäle (z.B. Natriumkanäle).
Dies ermöglicht den Einstrom von Natrium-Ionen und damit die Depolarisation der postsynaptischen Membran. Enzymatischer Abbau des Neurotransmitters führt zum Stopp der Informationsweitergabe.
Der Neurotransmitter wird in das Endköpchen zurücktransportiert und aufgenommen, in Acetylcholin zurück verwandelt und dann wieder verwendet.
Eine Reihe von weiteren Neurotransmittern werden im ZNS benutzt. Ihre Wirkungsweise ist unterschiedlich, je nach Zelltyp.
Merke
Ihre Wirkungsweise hängt von der Rezeptorfunktion ab! Die Wirkungsweise eines Neurotransmitters kann in jeder Zelle anders sein!
Transmitter | Hauptvorkommen | Strukturanaloga |
Acetylcholin | nikotinischer Ach-Rezeptor in Skelettmuskeln | Agonist: Nikotin erregt Antagonist: Curare hemmt |
muskarinischer Ach-Rezeptor in Herz, Eingeweide und ZNS | Agonist: Muskarin erregt Antagonist: Atropin hemmt | |
Noradrenalin | Herzmuskel, Eingeweidemuskeln, ZNS | Agonist: Mescalin erregt |
Dopamin | erregende Wirkung im Mittelhirn | Agonist: LSD Amphetamine setzen Dopamin frei |
Serotonin | dämpfende Wirkung im Hypothalamus, Hirnstamm (Schlafzentrum) |
|
Glutaminsäure | erregende Wirkung im Neocortex und Kleinhirnrinde |
|
GABA | hemmende Wirkung im Neocortex | Agonist: Valium Beruhigungsmittel Nikotin sorgt für Beruhigung über nikotinischen GABA-Rezeptor |
Glycin | hemmende Wirkung im Kleinhirn, Rückenmark | Nikotin beruhigt über Gylcin-Rezeptor |
Auch Acetylcholin wirkt an unterschiedlichen Zellen mit unterschiedlichem Effekt. Bei Skelettmuskeln (motorische Endplatte) ist die Wirkung immer aktivierend, am Herzmuskel führt Acetylcholin hingegen zu einer Öffnung der Kaliumkanäle, wodurch Aktionspotentiale erschwert werden.
Rückschluß:
Nicht alle Synapsen wirken erregend auf die Muskelzelle. Es gibt auch hemmende Synapsen. Diese hyperpolarisieren durch Öffnen der Kalium- und Chloridkanäle der postsynaptischen Membran.
Methode
Hinweis Abituraufgaben:
Synapsengifte werden gerne als Beispiel in Abituraufgaben herangezogen!
Hier bitte nicht die einzelnen Gifte auswendig lernen, sondern die Abläufe an der Synapse einprägen. Das Arbeitsmaterial gibt Ihnen genug Information zum jeweiligen Synapsengift und dessen Wirkungsweise.
Wirkung von Synapsengiften
Curare: Pflanzengift, wird als Pfeilgift der Indianer verwendet, blockiert Acetylcholinrezeptoren der motorischen Endplatten, Tod durch Atemlähmung
Nicotin: Gift der Tabakpflanze, wirkt wie Acetylcholin, Cholinesterase kann Nikotin nicht abbauen
Alkylphosphate: org. Phosphatverbindungen wie in Kampfgas oder E 605, hemmen Cholinesterase, Tod durch Atemlähmung
Botulinumgift: von Clostridium botulinum in verderbendem Fleisch erzeugt, hemmt Acetylcholinausschüttung, tödliche Atemlähmung
α-Latrotoxin: Gift der schwarzen Witwe, schlagartige Entleerung der synaptischen Bläschen, Tot durch Herzversagen
Muskarin: Gift des Fliegenpilzes, wirkt wie Acetylcholin, kann von Cholinesterase nicht abgebaut werden, Atemlähmung
Atropin: Gift der Tollkirsche (Belladonna), blockiert Acetylcholinrezeptoren in Synapsen des Herzens, Eingeweide, Irismuskel, Tod durch Herzstillstand.