| BiologiePhysiologie

Sensorische Rezeptoren      Reflexe

Innere Homöostase

Stoffaustausch

Kommunikation

Nerven

Muskelfasern

Sensorische Rezeptoren

Synapsen

Skelettmuskel

Glatte Muskulatur

Geometrische Optik

Reflexe

Farbsehen und Dämmersehen

Synapsen

Über Synapsen finden Informationsübertragungen zwischen Zellen statt
(Nervenzellen-Nervenzellen, Nervenzellen-Muskelzellen, Sinneszellen-Nervenzellen).

Motorische Endplatte

Die motorische Endplatte (Synapse zwischen Nerven- und Muskelzelle) ist die grösste Synapse bei Wirbeltieren. Wenn ein AP eine Synapse erreicht, finden folgende Vorgänge statt:

  • Erregung der präsynaptischen Nervenendigung;
  • Erhöhung der Ca2+-Permeabilität und Ca2+-Einwärtsstrom;
  • Freisetzung einer chemischen Substanz in der präsynaptischen Nervenendigung (=Transmitter, bei motorischer Endplatte: Acetylcholin);
  • Synaptische Verzögerung, die durch den Ca2+-Einwärtsstrom und die Bläschenfreigabe, nicht aber durch die Diffusion zustandekommt;
  • Bindung des Transmitters an den Rezeptor der postsynaptischen Membran (ca. 10'000 Rezeptoren pro Mikroquadratmeter);
  • Permeabilitätsänderung der postsynaptischen Membran;
  • Entstehung eines EPSP (erregendes postsynaptisches Potential);
  • Entstehung eines AP in der umliegenden erregbaren Membran.

Rezeptor: Das Wort Rezeptor wird für zwei verschiedene Strukturen verwendet:

  1. Zelle für Sinnesorgane
  2. Proteine, die spezifisch einen Transmitter oder ein Hormon binden können

Erregendes postsynaptisches Potential (EPSP)

Ein EPSP weist folgende Eigenschaften auf, die es deutlich von einem AP unterscheiden (vgl. Generatorpotential):

  • kein Alles- oder Nichts-Gesetz (abhängig von der Transmitter-Konzentration)
  • räumliche und zeitliche Summation
  • Umkehrpotential = -15 mV
  • entsteht durch Erhöhung der Na+ - und Ka+ - Permeabilität
  • passive Fortleitung (ohne AP)

Unter Umkehrpotential versteht man dasjenige Potential, bei dem die Summe aller Ionenströme gleich null ist (I-Total = I-K+ I-Na+ I-Cl = 0), das EPSP verschwindet. Das Umkehrpotential ist auch das Gleichgewichtspotential aufgrund unspezifischer Erhöhung der Membranleitfähigkeit. Die Grösse und das Vorzeichen des Umkehrpotentials hängt von der jeweiligen Permeabilität ab.

Genaue Messungen der postysnaptischen Potentiale ergaben, dass selbst bei Abwesenheit einer Erregung sehr kleine Depolarisationen auftreten (Miniatur-Endplattenpotentiale), deren Amplitude ungefähr ½ mV beträgt. Diese Miniatur–EPSPs sind der Effekt von spontan freigegebenen Bläschen. Pro AP werden ungefähr 300 Bläschen freigegeben, wobei sich in einem Bläschen zwischen 1'000 und 10'000 Moleküle (Transmitter) befinden. Durch ein Rezeptorkanal gehen pro Millisekunde etwa 10'000 Ionen.

Erregende Synapsen

Erregende Synapsen befinden sich hauptsächlich im ZNS. Sie sind änlich aufgebaut wie motorische Endplatten. Die Unterschiede sind:

  • erregende Synapsen sind kleiner und setzen nur 1 Bläschen pro AP frei
  • verschiedene Transmitter
  • Umkehrpotential –15 bis 0 mV

Während eines EPSP sind wie bei der motorischen Endplatte die Permeabilitäten für Na+ und K+ erhöht.

Hemmende Synapsen

Hemmende Synapsen, die nur im ZNS vorkommen, sind ähnlich aufgebaut wie erregende Synapsen. Die synaptischen Bläschen können aber oval sein (nicht so bei den erregenden Synapsen). An der postsynaptischen Membran tritt eine Hyperpolarisation auf ( IPSP = inhibitorisches postsynaptisches Potential ). Während eines IPSP wird die Permeabilität für Cl - erhöht. Das Umkehrpotential eines IPSP beträgt – 80mV. Die Hemmungswirkung dieser Synapse tritt auf der postsynaptischen Membran auf und man bezeichnet diese Hemmung deswegen als postsynaptisch . Die häufigsten Transmitter bei hemmenden Synapsen sind Glycin und GABA. Die Oeffnung von K - und Cl - -Kanälen setzt den Membranwiderstand herab indem sie erregende Depolarisation „kurzschliesst„ und damit das Membranpotential auf seinem Ruhewert stabilisiert.

Präsynaptische Hemmung

Der Mechanismus der präsynaptischen Hemmung beruht auf der Interaktion zwischen zwei Synapsen. Bei Erregung der Synapse 2 durch ein AP wird der Ca + -Einwärtsstrom in Synapse 1 reduziert (Permeabilitätsänderung). Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass ein AP in der Endigung 1 ein Bläschen-Transmitter freisetzt verkleinert. Da diese Regulierung der synaptischen Uebertragung in der präsynaptischen Endigung stattfindet, wird sie als präsynaptisch bezeichnet. (Dauer des EPSP II: 100-300 ms).

Elektrische Synapsen

Dendriten oder Zellkörper treten in engen Kontakt (gap-junctions), so dass eine Potential-änderung von der einen auf die andere Zelle übertragen werden kann. Gegenüber chemischen Synapsen tritt bei der elektrischen Synapse keine synaptische Verzögerung auf und die Reizwirkung ist in beide Richtungen möglich .

Transmitter

Kriterien für Neurotransmitter sind:

  • Synthese im Neuron
  • präsynaptisch freigesetzt, postsynaptische Wirkung
  • exergen (von aussen) verabreicht tritt die Wirkung ein
  • Abbaumechanismen für Transmitter (Acetylcholinesterasen)

Zwei Gruppen werden unterschieden:

  • niedermolekulare: nur wenige, welche im Endstück der Synapse entstehen
  • hochmolekulare: werden im Perikaryon gebildet und über axoplasmatischen Fluss transportiert

Niedermolekulare: Die bekanntesten Transmittoren nebst Ach:

Acetylcholin: Motoneuron Muskel, Parasympathikus
GABA: hemmend
Glycin: hemmend
Glutamat: erregend
Katecholamine Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin

Hochmolekulare : Aendern die Wirkung der kleinen Transmittoren:

Ihre Funktion ist modulierend . Wir unterscheiden:

Eucephaline: binden sich an Morphinrezeptoren (Schmerzlinderung)
Substanz P: Schmerzübertragung
Agonist: Substanz mit gleicher Wirkung wie Transmitter
Antagonist: Substanz, die sich ebenfalls an Rezeptoren bindet, aber keine Wirkung auslösen. Es gibt kompetitive und nicht kompetitive Antagonisten. Antagonisten behindern die Wirkung der betreffenden Ueberträgerstoffe (bei reversibler Bindung kompetitiv, bei irreversibler Bindung nicht-kompetitiv).

Synaptische Rezeptoren

Ionotrope Rezeptoren: 1 Membranprotein hat Rezeptorfunktion und Kanalfunktion. Es ist ligandengesteuert. Die Wirkung ist rasch. Dazu gehören: motorische Endplatte, hemmende Synapse mit Glycin und GABA. Es braucht meist mehr als nur ein Transmitter-Molekül für die Oeffnung eines Kanals.

Metabotrope Rezeptoren: aktivieren G-Proteine, die second messenger freisetzen; diese aktivieren Ionenkanäle.

Informationsverarbeitung durch eine Nervenzelle

Synapsen gibt es zwischen folgenden Strukturen:

  • Axon-Dendrit
  • Axon-Soma
  • Axon – Axon (präsynaptische Hemmung)

In den Dendriten und im Soma von Nervenzellen werden meistens keine AP's generiert. Der AP generierende Mechanismus liegt beim Ursprung des Axons ( initiales Segment ). Die Frequenz der beim initialen Segment generierten AP's hängt von der Depolarisation ab. Je stärker die Depolarisation desto höher ist die Frequenz der AP, die über das Axon fortgeleitet werden. Das initiale Segment wird durch den Nettoeffekt vor allem der IPSP und der EPSP's, die auf der Nervenzelle entstehen, depolarisiert. Die postsynaptischen Potentiale (PSP) breiten sich vor allem passiv über Dendriten und Soma aus und tragen auf diese Weise zur Polarisation des initialen Segmentes bei.

Als Modellvorstellung für die passive Fortleitung wird die Kabelgleichung verwendet. Es wird dabei angenommen, dass Dendriten Kabel mit einem Membranwiderstand Rm, einer Kapazität Cm, und einem Leitungswiderstand Ri darstellen. Die Distanz, über die sich ein PSP ausbreitet, kann durch die Längenkonstante ausgedrückt werden. Die Längenkonstante bedeutet, dass die Spannung über eine Distanz von L abfällt. Es folgt daraus, dass Synapsen weit aussen an den Dendriten einen kleineren, Synapsen die soma-nahe gelegen sind, hingegen einen grossen Einfluss auf das initiale Segment haben. Der Einfluss von Synapsen auf das initiale Segment wird somit durch die Geometrie einer Nervenzelle bestimmt .

Bei einem grossen Membranwiderstand geht wenig Strom verloren; L ist gross
Bei einem grossen Innenwiderstand geht viel Strom nach aussen verloren: L ist klein

wobei l die Längenkonstante, R m der Membran­widerstand (600 Ohm cm 2 beim Motoneuron) und C m die Membrankapazität (5µF/cm 2 beim Moto­neu­ron) sind.

Ergänzung "Synaptische Rezeptoren"

Die Bindung des Ueberträgerstoffes an den postsynaptischen Rezeptor führt bei direkt liganden-gekoppelten Kanälen zu kurzen Oeffnungen des Ionenkanals des Rezeptormoleküls.

Bei indirekt ligandengekoppelten Kanälen erzielt die Bindung von Ueberträgerstoff an den Rezeptor die Aktivierung eines G-Proteins in der inneren Schicht der Membran. Das G-Protein bindet entweder an einem Kanalmolekül, das sich öffnet oder das G-Protein wirkt über Enzym-ketten und second messenger auf Ionenkanalmoleküle. Neben diesen ionotropen Wirkungen können über second messenger auch intrazelluläre Funktionen metabotrop gesteuert werden.

Warum Werbung?

Neue Artikel  

Fettverbrennung: Wegen ihrer vielfältigen und unerlässlichen Funktionen wäre Leben ohne Lipide nicht möglich. Sie bilden ... [weiter]

Spurenelemente: Viele Elemente kommen in lebenden Zellen in derart geringen Konzentrationen vor, dass es mit den früher ... [weiter]

Gesunde Ernährung: Bei ausgeglichener Ernährung bleibt das Körpergewicht konstant. Es wird genau soviel Nahrung ... [weiter]

Vitamine: Vitamine sind Verbindugnen, die in geringen Konzentrationen für die Aufrec hterhaltung von Stoffwechselfunktionen ... [weiter]

Cholesterin: Vom menschlichen Organismus werden in Form von Gallensäuren täglich etwa 1 g Cholesterin ... [weiter]

Zelle: Im Rahmen der speziellen Zytologie | Cytologie werden die Elemente besprochen, aus denen Zellen bestehen ... [weiter]

Calcium: Gemeinsam mit anorganischem Phosphat stellt Calcium den anorganischen Anteil des Knochens sowie ... [weiter]

Ohr: Im Ohr sind Gleichgewichts- und Gehörorgan zum Organum vestibulocochleare zusammengefasst ... [weiter]

Auge: Die Augen liegen in schützenden Knochenhöhlen (Orbitae) und haben im Prinzip Kugelform ... [weiter]

Hormone: Die Entwicklung vielzelliger Lebewesen aus dem Zusammenschluss von Einzelzellen ist ein ungeheurer Fortschritt ... [weiter]

Schwangerschaft: Das erste Stadium eines werdenden Menschen befindet sich im Uterus, der Gebärmutter ... [weiter]

Atmungskette: Der weitaus grösste Teil der Energie-
gewinnung des Organismus erfolgt innerhalb der Mitochondrien durch ... [weiter]

Nozizeption und Schmerz: "Schmerz ist ein unangenehmes Sinnes- und Gefühlserlebnis, das mit aktueller oder ... [weiter]

Lipide: Lipide lassen sich mit unpolaren Lösungsmitteln, nicht aber mit Wasser ... [weiter]

Magen-Darm-Kanal: Die Funktionen des Gastro-
intestinaltraktes gliedern sich in ... [weiter]

Hören und Sprechen : Das Ohr kann Schallwellen, winzige Druckschwankungen der Luft, verarbeiten ... [weiter]

Lernen und Gedächtnis: Frühe Erfahrungen und Interaktionen mit der Umgebung steuern Wachstum und ... [weiter]

Impotenz | erektile Dysfunktion: Impotenz bzw. die erektile Dysfunktion ist eine sexuelle Funktionsstörung, die durch die Unfähigkeit ... [weiter]

Seitenanfang | Kontakt | Newsletter | Das Team | Impressum | Bilder mit der 3DSCIENCE-Signatur werden von 3dscience.com bereitgestellt | © biologie-online.eu