Synapse - Auau und Prozesse

Synapsen be!nden sich am Ende eines Axons einer Nervenzelle. Sie leiten Erregungen weiter zur nächsten Nervenzelle. Eine Synapse hat 3 Teile:
1. die präsynaptische Membran, also das synaptische Endknöpfchen (Funktion der „Sender/Überträger“-Membran. Diese ist gefüllt mit Vesikeln,
synaptischen Bläschen und vielen Mitochondrien.
2. die postsynaptische Membran, also die „Empfänger“-Membran der nachgeschalteten Zelle. In dieser be!nden sich viele Rezeptoren. Diese sind
Proteinmoleküle und können die Membranpermeabilität für Ionen verändern; Und somit auch Spannung bzw. das Potenzial verändern.
3. der synaptische Spalt. Dieser be!ndet sich zwischen der prä- und postsynaptischer Membran. Dieser Spalt ist sehr klein: 10-50 nm.
Die Synapse grenzt meistens an entweder: Dendriten / Zellkörper, Drüsenzellen oder Muskelfasern bzw. einer motorischen Endplatte. Diese Platte ist
für Kontraktion von Muskeln verantwortlich.
Wenn ein Aktionspotenzial an der präsynaptischen Membran ankommt, dann wird es in Transmitter (also ein chemisches Signal) übersetzt. Je
höher die elektrische Frequenz des APs ist, umso höher ist auch die Erregung. Hierbei verhält sich die Konzentration von Transmittern proportional zu
der Frequenz des APs.
Im Folgenden sind die Vorgänge am und im synaptischen Spalt in 13 Schritten beschrieben. Als Beispiel dient hier der synaptische Spalt
zwischen präsynaptischer Membran einer Nervenzelle und einer motorischen Endplatte.
1. AP tri am synaptischen Endknöpfchen ein.
2. AP verändert spannungsgesteuerte Kanalproteine in der prä.syn. Membran, sodass sich bestimme Kanäle öffnen, welche Ca2+Ionen kurz in die Zelle
strömen lassen.
3. Diese Ca2+Ionen veranlassen die synaptischen Bläschen (welche Transmitter enhalten) dazu, mit der Membran zu verschmelzen.
4. Der Inhalt der syn. Bläschen, die Transmitter werden in den syn. Spalt abgegeben. In diesem Beispiel ist der Transmitter Acetylcholin.
5. Diese Transmitter diffundieren durch den syn. Spalt zur post.syn. Membran.
6. Die Transmitter binden jetzt an, speziell für diese Art von Transmitter vorgesehenen, Rezeptormolekülen.
7. Das führt dazu, dass sich Na+Kanäle der post.syn. Membran öffnen und Na+ in aus der Zelle, in den syn. Spalt diffundiert.
8. Dadurch kommt es zur Depolarisierung. Das Membranpotenzial der post.syn. Membran verändert sich also.
9. Wenn die Depolarisierung stark genug ist, dann Kontraktieren die Muskelfaser. Also die Erregung wurde erfolgreich weitergeleitet.
10. Das Enzym Cholinesterase spaltet das Acetylcholin (welches immer noch die Rezeptoren dazu bringt Na+ in den syn. Spalt zu lassen) in Acetat-
Ionen (Essigsäure) und Cholin. Hierdurch wird der Transmitter „zerstört“ - er passt also nicht mehr zu dem Rezeptor. Das passiert damit die
Transmitter unwirksam gemacht werden, weil sie sonst die post.syn. Membran dauerha erregen würden und so eine anhaltende Kontraktion des
Muskels hervorrufen würde.
11. Die Spaltprodukte (Acetat + Cholin) „schwimmen“ zurück in das syn. Endknöpfchen.
12. Dort werden sie unter ATP-Verbrauch wieder zu Acetylcholin verbunden. (Dieser Prozess bedarf viel ATP, deswegen be!nden sich im syn.
Endknöpfchen so viele Mitochondrien)
13. Jetzt be!ndet sich das Transmittermolekül ACh wieder in der Ausgangsposition - es schwimmt also im Plasma des syn. Endknöpchens, umgeben
von syn. Bläschen. Jetzt sind sie erst wieder bereit für ein neues AP.
Offensichtlich funktionieren Synapsen wie Ventile; denn die Erregung kann nur in eine Richtung weitergeleitet werden. Der zuletzt erwähnte
Vorgang ist eine Art „Recycling“, denn die Zelle verwendet bereits gebrauchte Transmitter immer wieder anstelle viel Energie und Zeit zu benötigen um
neue Tranmittermoleküle herzustellen. Man beachte das normalerweise sehr viele APs schnell hintereinander weitergeleitet werden. Natürlich hat die
Zelle nicht die Zeit darauf zu warten bis die Transmitter wieder einsatzfähig sind; deshalb haben die Zellen meist einen sehr großen Vorrat an
Transmittermolekülen.
Es gibt 2 verschiedene Arten von Synapsen
1. Erregende Synapsen. Diese machen das elektrische Potenzial der post.syn. Zelle stärker positiv- depolarisiert also.
= EPSP (erregendes postsynaptisches Membranpotenzial)
2. Hemmende Synapsen. Diese verringern das Membranpotenzial - hyperpolarisieren also.
= IPSP (inhibitorisches bzw. hemmendes postsynaptisches Membranpotenzial)
Hierbei werden anstelle der Na+Kanäle, K+Kanäle geöffnet. Das K+ diffundiert dann aus der Zelle heraus und hyperpolarisiert das M.Potenzial.
In der Realität wird EPSP und IPSP gleichzeitig und sehr häu!g verwendet um eine Erregung weiterzuleiten. Doch kommt es drauf an ob es genug EPSP
gibt um A) die durch das IPSP entstandene Hyperpolarisierung auszugleichen und B) die post.syn. Membran noch soweit zu depolarisieren das ein AP
ausgelöst werden kann - also die Erregung weitergeleitet wird.