Begegnungen mit der Natur 6, Schulbuch

62 Neurobiologie M Arbeitsheft Seite 15 Bei Wirbeltier-Neuronen wird nur bei den Ranvier’schen Schürringen ein Akti- onspotenzial ausgelöst Bei Nervenzellen mit Myelinscheiden steht das Axon nur an den Ranvier‘schen Schnürringen mit dem Außenmedium in Kontakt. Dadurch wird ein Aktionspo- tenzial nur dort ausgelöst. Die Erregung „springt” von Schnürring zu Schnür- ring. Die Erregungsleitung erfolgt dadurch rascher als bei Nervenzellen, die keine Myelinscheiden besitzen. An den Synapsen erfolgt die Erregungsübertragung Die Aktionspotenziale laufen am Axon entlang, bis sie an dessen Ende ange- langt sind. Die Endknöpfchen liegen an der Oberfläche der Dendriten einer weiteren Nervenzelle, an einer Muskel- oder einer Drüsenzelle. Die Verbin- dungsstellen werden als Synapsen ( Abb. 10) bezeichnet. Zwischen dem Endknöpfchen, das von der präsynaptischen Membran begrenzt wird, und der Membran der benachbarten Zelle ( postsynaptische Membran ) befindet sich der synaptische Spalt. Im Endknöpfchen sind Blä- schen (synaptische Vesikel), die einen Überträgerstoff ( Transmitter ) gespei- chert haben. Erreicht ein Aktionspotenzial das Axonende, wird das elektrische in ein chemi- sches Signal umgewandelt: Ca 2+ -Kanäle in der Membran des Endknöpfchens öffnen sich. Die nun einströmenden Ca 2+ -Ionen bewirken, dass die synapti- schen Bläschen an die Membran wandern und ihren Inhalt, den Transmitter, in den synaptischen Spalt schütten. Die Moleküle des Überträgerstoffes wandern zur postsynaptischen Membran und werden dort kurzfristig an Rezeptoren gebunden. Dies bewirkt das Öffnen von Natriumionenkanälen in der postsy- naptischen Membran. Der Einstrom von Natriumionen führt zur Depolarisation der postsynaptischen Membran. Bei Erreichen des Schwellenwerts wird ein Aktionspotenzial ausgelöst (Umwandlung des chemischen Signals in ein elek- trisches). Erregungsleitung Alle Wirbeltiere weisen Nervenzellen mit Myelinscheiden auf. Beim Karpfen wird damit eine Erregungsleitungsgeschwin- digkeit bis zu 45m/s, bei Katzen bis zu 100m/s und beim Menschen bis zu 120m/s erreicht. In nackten Axonen be- trägt die Erregungsleitungsgeschwindig- keit etwa 1m/s. Verschiedene Tiergrup- pen, deren Nervenzellen keine Myelinscheiden besitzen, haben einen anderen Weg gefunden, zu rascherer Fortleitung zu kommen: Viele Insekten, aber auch Regenwurm und Tintenfisch haben Riesenfasern ausgebildet, die aufgrund des höheren Durchmessers schnellere Leitungsgeschwindigkeiten ermöglichen (größerer Faserquerschnitt bewirkt kleineren elektrischen Innenwi- derstand): Die Leitungsgeschwindigkeit bei zB einer Schabe beträgt bis zu 3,5m/s, die eines Tintenfischs bis zu 7m/s und die eines Regenwurms immer- hin bis zu 30m/s. Synapsen Die Verbindung zwischen Nerven- und Muskelfaser wird als motorische End- platte bezeichnet. syn (griech.) = zusammen, haptein (griech.) = ergreifen präsynaptische Membran prae (lat.) = vor postsynaptische Membran post (lat.) = nach Transmitter transmittere (lat.) = übertragen Öffnen von Natriumionenkanälen Kurz danach löst sich der Transmitter wieder von den Rezeptoren. Er wird un- ter Enzymeinwirkung gespalten. Die Spaltprodukte wandern wieder zum Endknöpfchen und werden von diesem aufgenommen. Aus ihnen wird neuer Überträgerstoff hergestellt. Bei der Multiplen Sklerose, einer Autoimmunerkrankung ( S. 145), werden die Myelinschichten um die Axone des zentralen Nervensystems zerstört. Stelle eine begründete Vermutung an, welche Konsequenzen der Abbau der Myelinschicht für die betroffenen Menschen hat. Überprüfe deine Vermu- tungen anschließend durch eine Recherche über die Symptome der Multi- plen Sklerose. Selbst aktiv! 8 Querschnitt durch eine Nervenzelle mit Myelinscheide (gefärbte Aufnahme mit einem Elektronenmikroskop) 9 Erregungsleitung in einer myelinisierten Nervenzelle (Schema) geschlossener Na + -Kanal Schnürring Myelinscheide Repolarisierung/Refraktärzeit Aktionspotenzial Ionenverschiebung führt zu Depolarisation im nächsten Schnürring und zum Öffnen der Na + -Kanäle geöffneter Na + -Kanal Na + -Kanal öffnet sich geöffneter K + -Kanal geschlossener K + -Kanal Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv