Erregungsübertragung an Synapsen
Def. Synapse:  Kontaktstelle zwischen Nervenzelle und Empfängerzelle(Nervenzelle, Muskelzelle oder Drüsenzelle).
Benennung der Synapsen: 
- nach dem Ort:
  • Neuromuskuläre Synapsen :Nzà  Muskelzelle
  • Zentrale (interneurale ) Synapsen im Rückenmark/Gehirn: Nzà  Nz
- nach dem Übertragungsmodus:
  • Chemische Synapsen (mit Transmitter)
  • (Elektrische Synapsen: Direkte Erregungsübertragung
- nach der Wirkung:
  • Erregende Synapsen (Je nach Transmitter bzw. Rezeptor )
  • Hemmende Synapsen (Je nach Transmitter bzw. Rezeptor )
ABI-Skizze:  au einer Synapse
  1. Endknöpfchen
  2. Axon mit Schwannscher Zelle
  3. Mitochondrium
  4. synaptische Vesikel mit Transmitter gefüllt
  5. präsynaptische Membran
  6. postsynaptische Membran
  7. synaptischer Spalt
  8. Empfängerzelle z.B. Muskelzelle

 

Ablauf der Erregungsübertragung:   (Beispiel: Neuromuskuläre Synapse)
  1. Eine Erregung kommt am Endknöpfchen an d.h. am letzen Schnürring entsteht ein AP.
  2. Dadurch kommt es zum Einstrom von Ca2+ -Ionen. Dies bewirkt, dass eine bestimmte Anzahl synaptischer Vesikel zur präsynaptischen Membran wandern, mit ihr verschmelzen und ihren Inhalt - den Transmitter- in den synaptischen Spalt entleeren. (In motor. Endplatten: Acetylcholin = Ach )
  3. Der Transmitter diffundiert durch den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran.
  4. Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip binden sich die Transmitter-Moleküle dort an Rezeptoren (= Membranproteine in der postsyn. Membran).
  5. Die Rezeptormoleküle sind mit Ionenkanälen gekoppelt d.h. sobald die Rezeptoren besetzt sind,  öffnen sich bestimmte Ionenkanäle. Hier: Natriumkanäle à  Na+-Einstom àDepolarisierung  der postsynaptischen Membranà  ab einem Schwellenwert: Kontraktion der Muskelzelle  (=Alles-oder-nichts-Ereignis wie beim AP)
  6. Um eine Dauererregung zu verhindern, wird der Transmitter sofort von einem Enzym in unwirksame Bestandteile zerlegt. Hier: Das Enzym Acetylcholinesterase (=Achase) zerlegt Ach in Cholin und  Essigsäure.
  7. Die Spaltprodukte werden von der präsynaptischen Membran aufgenommen, unter ATP-Aufwand zu Acetylcholin resynthetisiert und in Vesikeln gespeichert. (àviele Mitochondrien im Endknöpfchen!)
Def. Transmitter: Chemischer Signalstoff zur Erregungsübertragung in Synapsen.
115000fach vergrößerter Ausschnitt aus einer zentralen Synapse. Ein syn. Bläschen nähert sich der präsyn. Membran, verschmilzt mit ihr und entleert den Transmitter in den synaptischen Spalt. (Exocytose)
Schematische Skizze der Vorgänge: Beachte: Dieser Vorgang entspricht cytologisch einer Exocytose!

Der Acetylcholin-Rezeptor ist mit einem Ionenkanal gekoppelt, der sich nur öffnet, wenn Neurotransmitter-Moleküle (Acetylcholin) angelagert sind. "falsche" Transmitter s.u.
Beeinflussung der Synapsen durch Drogen und Gifte:
Alle Teilschritte der Erregungsübertragung können durch Wirkstoffe beeinflusst werden àdie  Synapsen können übererregt oder gehemmt werden  z.B.
àGifte/Medikamente können  an neuromuskulären Synapsen  Krämpfe oder  Lähmungen bewirken.
àDrogen/Medikamente können an zentralen Synapsen psychische Veränderungen bewirken  (Angst, Hunger, Müdigkeit, Schmerz...)
Möglichkeiten der Beeinflussung:
  1. Vesikelentleerung:
  • Hemmung (z.B.Toxin der FleischvergiftungsbakterienàBotulismus)àLähmung
  • Totale Entleerung (Gift der Schwarzen Witwe)à  Krämpfe
  1. Hemmung der Wiederaufnahme der Spaltprodukte ins Endknöpfchen à Lähmung
  1. Hemmung der Ach-Resynthese oder Speicherung à  Lähmung
  1. Hemmung der Acetylcholinesteraseà  z.B.Rattengift E605 und Insektizide
    Transmitter wird nicht abgebautà Rezeptoren bleiben besetztà Natriumkanäle bleiben geöffnetà Dauererregung/Krämpfeà  Erschöpfungslähmung/ Tod 
  1. Blockierung der Rezeptoren durch "falsche" Transmitter:  ("Konkurrenz" um den Rezeptorplatz)
  • Agonisten (z.B.Nikotin)à  Sie wirken wie der Transmitter und bewirken die Öffnung  der Ionenkanäle, werden aber von Achase nicht abgebaut.
  • Antagonisten (z.B.Curare)à Sie blockieren die Bindung von Ach und öffnen die Ionenkanäle nicht. à Keine Depolarisierung der postsynaptischen Membran à Lähmung der Skelettmuskulatur, Tod durch Atemlähmung.
Übungsfragen:


d) Elektrische Synapsen wurden zuerst bei Nervenzellen von Fischen gefunden, wo sie zum Beispiel Fluchtreflexe vermitteln.
Begründen Sie den Vorteil dieser Art der Erregungsübertragung.
Elektrische Synapsen haben im ZNS der Säugetieren geringere Bedeutung im Vergleich zu chemischen Synapsen. Warum ist die "umständliche und langsame" chemische Synapse unersetzlich?

 

Lösungsvorschlag:

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