am Puls Biologie 6, Schulbuch

20 Die Synapse – Schaltstelle zwischen Neuronen Ein Neuron kann einen Reiz blitzschnell weiter- leiten. Doch wie kommunizieren Neuronen mit- einander? Dies erfolgt über die Synapse, die Kommunikati- onsstelle zwischen zwei Neuronen (oder einem Neuron und einer anderen Zielzelle, zB einer Drüsenzelle). Die Synapse besteht aus der präsy- naptischen Membran am sendenden Neuron, der postsynaptischen Membran am empfangenden Neuron und dem dazwischenliegenden synapti- schen Spalt. Erreicht ein Aktionspotenzial das Endknöpfchen am Ende das Axons, so wird präsynaptisch ein Botenstoff freigesetzt, der Neurotransmitter ( k Abb.13a bis 13c). Dieser diffundiert durch den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Mem- bran des nächsten Neurons. In dieser befinden sich spezifische Rezeptoren, an die die Transmit- termoleküle binden ( k Abb.13d). Dadurch werden diese Rezeptoren aktiviert, wo- durch sie sich öffnen und so den Einstrom von Na + -Ionen ermöglichen ( k Abb.13e). Dies bewirkt an der nachgeschalteten Zelle die Entstehung eines neuen Aktionspotenzials, eines so genann- ten erregenden postsynaptischen Potenzials (EPSP). Dies bewirkt eine Aktivierung der nach- geschalteten Zelle. Bliebe der Neurotransmitter an den Rezeptoren angedockt, würde das EPSP niemals enden. Daher müssen die Transmittermoleküle schnell nach ihrem Eintreffen entfernt werden. Im Falle des häufig verwendeten Neurotransmitters Ace- tylcholin erfolgt dies durch die Spaltung des Moleküls ( k Abb.13f). Die Na + -Kanäle schließen sich wieder, damit endet die Signalübertragung. Die Teilmoleküle des Transmitters werden da- nach wieder in das Endknöpfchen aufgenommen und zusammengebaut ( k Abb.13g und 13h). Die Synapse ist damit für den nächsten Impuls bereit. Die Synapse ist der Bereich zwischen einem Neuron und einer nachgeschal- teten Zelle Durch Freisetzung von Neurotrans- mittern wird in der Empfängerzelle ein neues Aktionspoten- zial ausgelöst Abb.13: Die Synapse. Die Reizübertragung von der präsynaptischen zu der postsynaptischen Zelle erfolgt in mehreren Schritten. Hier ist eine Synapse mit dem weit verbreiteten Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) gezeigt. Acetyl-CoA –70 0 EPSP in post- synaptischer Membran –70 0 Aktionspotenzial im Endknöpfchen Spannungsgesteuerte Ca 2 + -Kanäle öff- nen sich aufgrund der Depolarisation. Eingeströmte Ca 2 + -Ionen veranlassen Vesikel, mit der Membran zu verschmelzen. Im Spalt spaltet das Enzym Acetylcholinesterase ACh in Cholin und Acetyl-CoA. Die Re- zeptorkanäle schließen sich. synaptische Endigung Acetylcholin- Rezeptorkanal Na + -Cholin- Transportprotein Na + Ca 2+ Plasmamembran Enzym präsynaptische Zelle (Präsynapse) postsynaptische Zelle (Postsynapse) Vesikel entlassen Neurotransmit- termoleküle ACh (Acetylcholin). synaptischer Spalt Na + -Ionen strömen in die postsy- naptische Zelle und depolarisieren die Membran. Es entsteht ein EPSP. Cholin und Acetyl-CoA reagieren zu Ace- tylcholin. Das gelangt in die Vesikel. Cholin wird wieder aufgenommen. Acetylcholin diffundiert durch den synaptischen Spalt. Einige Moleküle binden an ACh-Rezeptoren, die auch Natriumkanäle sind. Diese öffnen sich jetzt. Cholin Aufgaben W 1 Die Synapse verzögert die Signal- übertragung, da der oben beschriebene biochemische Mechanismus deutlich lang- samer ist als die schnellen elektrischen Impulse. Dennoch hat die synaptische Kommunikation mehrere unverzichtbare Aufgaben, zB dass die Information nur in die gewünschte Richtung läuft. Erkläre diesen Sachverhalt. W 2 Synapsen ermöglichen die Verrech- nung von Informationen. Recherchiere, was man unter erregenden und hemmenden Synapsen versteht und wie ein Neuron damit umgeht, wenn mehrere vorangeschaltete Zellen Signale liefern. Erkläre in dem Zusam- menhang auch die Begriffe räumliche Summation und zeitliche Summation. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv