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Erregungsübertragung

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Biologie

Unter Erregungsübertragung versteht man die Übertragung der Erregung einer Zelle auf eine andere Zelle. Diese Übertragung geschieht über Synapsen, wobei zwischen chemischen und elektrischen Synapsen unterschieden wird. Reize sind elektrische Signale, die durch die Erregungsübertragung weitergeleitet werden. Die elektrischen Signale wandern dann von Nervenzelle zu Nervenzelle, bis sie beispielsweise am Muskel ankommen.

Die Synapse im Kontext der Erregungsübertragung

Synapsen sind Kontaktstellen zwischen mehreren Neuronen und nachgeschalteten Muskel-, Nerven- und Drüsenzellen. Hier findet die Erregungsübertragung sowie die Weiterleitung der Aktionspotentiale statt.

Synapsen zwischen Neuronen werden interneurale Synapsen bzw. neuro-neuronale Synapsen genannt. Im Gehirn und im Rückenmark werden diese Synapsen als zentrale Synapse bezeichnet.

Eine Synapse zwischen Motoneuron und Muskelzelle wird neuromotorische Synapse genannt. Diese Synapsen sind auch unter dem Begriff "Motorische Endplatte" bekannt. An einem Motoneuron können bis zu 200 Endknöpfchen abzweigen, die wiederum bis zu 200 Fasern der Muskulatur mit elektrischen Signalen versorgen und somit zur Erregungsübertragung beitragen.

Motoneuronen sind efferente (wegführende) Nervenzellen, die direkte oder indirekte Kontrolle über die Muskulatur ausüben und sie erregen. Sie sind grundlegend für die Kontraktion der Skelettmuskulatur.

Synapse – Aufbau

Synapsen bestehen grob aus drei Teilen:

  1. Die präsynaptische Membran: Sie enthält Neurotransmitter, die in Vesikel verpackt sind. Diese Neurotransmitter dienen als Botenstoffe für die Erregungsübertragung.
  2. Der synaptische Spalt: Diese ist der Zwischenraum zwischen prä- und postsynaptischer Membran und besteht aus extrazellulärer Matrix.
  3. Die postsynaptische Membran: Hier gibt es Rezeptoren, die Informationen über Dendriten empfangen.

Erregungsübertragung, Aufbau einer Synapse, StudySmarterAbbildung 1: Aufbau einer Synapse Quelle: biologie-schule.de

Elektrische und chemische Synapsen

Es werden zwei Arten von Synapsen unterschieden:

Elektrische Synapse

Hier stehen Prä- und Postsynapse in direktem Kontakt miteinander. Durch den engen Kontakt von Prä- und Postsynapse findet die elektrische Erregungsübertragung verzögerungsfrei statt.

Chemische Synapse

Sie ist gekennzeichnet durch einen schmalen Abstand zwischen prä- und postsynaptischer Membran. Der synaptische Spalt ist mit Extrazellularflüssigkeit gefüllt. Die Erregungsübertragung chemischer Signale erfolgt über Botenstoffe bzw. Transmitter.

Die Erregungsübertragung an der Synapse

Die meisten Synapsen arbeiten über chemische Erregungsübertragung – in einigen Fällen gibt es aber auch die direkte elektrische Weiterleitung. Die zwei Arten der Synapsen, die eine Rolle bei der Erregungsübertragung spielen, lernst Du jetzt kennen.

Die Erregungsübertragung an der elektrischen Synapse

Das Aktionspotential wird ohne Verzögerung auf die nachfolgende Zelle übertragen. Elektrische Synapsen kommen dort vor, wo eine schnelle Erregungsübertragung notwendig ist, wie z. B. beim Lidreflex oder in den Herzmuskelzellen. Im Körper selbst sind sie allerdings nicht sehr oft vorhanden.

Bei der elektrischen Synapse stehen Prä- und Postsynapse in direktem Kontakt miteinander und sind nur durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt. Die Reizweiterleitung kann in beide Richtungen – also bidirektional – verlaufen.

Das geschieht über direkte Zell-Zell-Verbindungen – die Gap Junctions. Gap Junctions verbinden benachbarte bzw. aneinander grenzende Zellen miteinander. Sie sind Poren in der Zellmembran und verbinden die Intrazellularräume der Nachbarzellen über Ionenkanäle. Die Verbindung über Ionenkanäle erlaubt eine Diffusion von Molekülen wie z. B. von sekundären Botenstoffen. Außerdem ist bei elektrischen Synapsen die Übertragung von Änderungen des Membranpotentials bei relativ geringem ohmschen (elektrischen) Widerstand möglich.

Gap Junctions werden durch Connexine gebildet. Sechs Connexine bilden ein Connexon (Hemikanal). Treten zwei Connexone zwei benachbarter Zellen in Kontakt, bilden sie einen Ionenkanal, der durch beide Membranen verläuft.

Erregungsübertragung Synapse gap junction StudySmarter

Die Erregungsübertragung an chemischen Synapsen

Kommt es zur Erregung eines Motoneurons, wandern Aktionspotenziale axonabwärts zu den Endknöpfchen. Das Aktionspotential erreicht ein synaptisches Endknöpfchen und depolarisiert es. Dieses elektrische Signal hat zur Folge, dass sich spannungsgesteuerte Calciumkanäle öffnen und Ca+-Ionen in das synaptische Endknöpfchen einströmen. Die präsynaptische Speichervesikel, die mit Neurotransmittern gefüllt sind, verschmelzen mithilfe des Calciums mit der präsynaptischen Membran. Der Transmitter wird anschließend in den synaptischen Spalt ausgeschüttet.

Neurotransmitter sind Liganden. Sie binden spezifisch nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an Rezeptoren und lösen Folgereaktionen aus.

Die Transmitter diffundieren dann zur postsynaptischen Membran und binden an dessen Rezeptoren. Diese Rezeptoren sind mit Ionenkanälen verbunden, die ligandengesteuert sind. Die Bindung der Transmittermoleküle mit ihrem Rezeptor verändert die Form des Rezeptors und führt zur Öffnung von Na+-Kanälen. Es strömen Natrium-Ionen in die Zelle und depolarisieren die postsynaptische Membran. So entsteht ein postsynaptisches Potenzial (PSP).

In den synaptischen Vesikeln ist der Transmitter Acetylcholin gespeichert.

Erregendes postsynaptisches Potential (EPSP)

Ein erregendes postsynaptisches Potential entsteht, wenn sich Ionenkanäle öffnen und es zu einem Einstrom von Na+-Ionen in die postsynaptische Membran kommt. Das Potential steigt an, da die Natrium-Ionen positiv geladen sind. Wird die Spannung positiver bzw. nimmt die negative Spannung ab, spricht man von einer Depolarisierung.

Die ankommenden EPSPs summieren sich und werden in Form eines Aktionspotentials weitergegeben, wenn der Schwellenwert von ca. –50 mV überschritten wird. Die Wahrscheinlichkeit für die Auslösung eines Aktionspotentials ist umso höher, je mehr EPSPs eintreffen und desto länger die Depolarisation anhält. Die Ionenkanäle bleiben nämlich so lange geöffnet, je mehr Transmitter sich im synaptischen Spalt befinden bzw. je mehr Transmitter freigesetzt wurden.

Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP)

Bei einer hemmenden Synapse kann es zu einem inhibitorischen postsynaptischen Potential kommen. Die Spannung der Postsynapse nimmt ab, bis unter dem Wert des Ruhepotentials (ca. –70 mV) und stoppt dadurch die Erregung. Das wird auch als Hyperpolarisation bezeichnet.

Ursache hierfür sind Kalium- und Chloridkanäle, die durch Neurotransmitter geöffnet werden. K+-Ionen strömen aus der Zelle heraus und Cl-Ionen in die Zelle hinein. Die Ladung im Zellinneren wird dadurch negativer und die Synapse kann Reize nicht mehr weiterleiten – sie ist gehemmt.

Ob eine verstärkte (EPSP) oder gehemmte (IPSP) Erregung weitergeleitet wird, kommt nicht auf den Transmitter, sondern auf die Synapse an.

Dauer der Erregungsübertragung

Der Transmitter bindet nur sehr kurz an den Rezeptor, um eine Repolarisierung der Postsynapse zu ermöglichen. Eine permanente Aktivierung der Postsynapse muss nämlich verhindert werden. Die Reizweitergabe findet so lange statt, wie Acetylcholin im synaptischen Spalt noch vorhanden ist.

Das Enzym Cholinesterase im synaptischen Spalt baut den Neurotransmitter ab. Acetylcholin wird in Acetat (Essigsäure) und Cholin gespalten und diffundiert wieder zurück zur präsynaptischen Membran. Je länger dieser Abbau dauert, umso länger dauert auch die Reizweitergabe.

Acetylcholin-Kreislauf: Pro Sekunde kann ein Enzymmolekül ca. 25.000 Acetylcholin-Moleküle zu nicht reaktivem Acetat und Cholin spalten. Diese werden dann per Endozytose in die Präsynapse wieder aufgenommen, um dort erneut Acetylcholin zu resynthetisieren und in Vesikel zu verpacken. Damit schließt sich der Acetylcholin-Kreislauf.

Gäbe es keine Cholinesterase, wären die postsynaptischen Natrium-Kanäle permanent geöffnet und die Postsynapse dauerhaft depolarisiert. Wird die Cholinesterase z. B. in der Herz- bzw. Rippenmuskulatur deaktiviert, würde das zu einem Herzstillstand oder einer Atemlähmung führen.

Kurz und knapp: Ein chemisches Signal – in diesem Fall entsteht das das über die Weitergabe des Neurotransmitters – entsteht aus einem elektrischen Signal – dem Aktionspotenzial. Im Folgedendrit sorgt es erneut für ein elektrisches Signal.

Erregungsübertragung - Das Wichtigste

  • Synapsen sind die Kontaktstellen zwischen Neuronen und nachgeschalteten Muskel-, Nerven- und Drüsenzellen.
  • Bei elektrischen Synapsen erfolgt die Erregungsübertragung über Ionenkanäle. Prä- und Postsynapse sind in direktem Kontakt und die Reizweiterleitung kann bidirektional verlaufen.
  • Bei chemischen Synapsen wird das synaptische Endknöpfchen depolarisiert und Calciumkanäle geöffnet, die dazu führen, dass Vesikel mit Neurotransmittern in den synaptischen Spalt ausgeschüttet werden und zur postsynaptischen Membran gelangen.
  • Bei einem EPSP wird die Spannung innerhalb der Zelle positiver bzw. es kommt zu einer Depolarisierung. Die Erregung wird verstärkt weitergeleitet.
  • Bei einem IPSP nimmt die Spannung ab, bis unter dem Wert des Ruhepotentials. Es kommt zur Hyperpolarisation und Reize werden nicht mehr weitergeleitet.
  • Eine Erregungsübertragung findet so lange statt, wie Acetylcholin im synaptischen Spalt vorhanden ist. Der Neurotransmitter wird vom Enzym Cholinesterase in Acetat und Cholin gespalten und diffundiert zur präsynaptischen Membran zurück, wo Acetylcholin erneut resynthetisiert wird.

Erregungsübertragung

Drogen können in den Kreislauf der Reizweiterleitung eingreifen, indem sie entweder zu viele Neurotransmitter ausschütten (wie zum Beispiel bei Amphetaminen), Rezeptoren blockieren oder die Wiederaufnahme hemmen.

Die Erregungsübertragung an einer Synapse beginnt mit einem Aktionspotential, welches ein synaptisches Endknöpfchen erreicht und es depolarisiert. Dadurch werden Calciumkanäle geöffnet, die dazu führen, dass Vesikel mit Neurotransmittern in den synaptischen Spalt ausgeschüttet werden. Diese diffundieren zur postsynaptischen Membran und binden an Rezeptoren, die mit Ionenkanälen verbunden sind.

Synapsen sind die Kontaktstellen zwischen mehreren Neuronen. Sie sind grob gegliedert in präsynaptische Membran-, synaptischer Spalt und postsynaptische Membran. In der präsynaptischen Membran befinden sich Vesikel mit Neurotransmitter, die die Botenstoffe für die Erregungsübertragung darstellen. Diese gelangen über den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran. An der postsynaptischen Membran befinden sich Rezeptoren, die die Informationen über Dendriten erhalten.

Die Neurotransmitter werden von der präsynaptischen Membran ausgeschüttet und gelangen über den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran, wo sie sich an die Rezeptoren binden.

Finales Erregungsübertragung Quiz

Frage

Was ist das Ruhepotenzial?

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Antwort

Die Spannung einer nicht erregten oder „ruhenden“ Zelle

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Frage

Wo ist das Ruhepotenzial wichtig?

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Antwort

 bei den elektrisch erregbaren Sinneszellen, Nervenzellen und Muskelzellen

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Frage

Wie ist das Cytoplasma In unerregtem Zustand geladen?

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Antwort

das Cytoplasma aller intakten Neuronen ist gegenüber ihrer Umgebung negativ geladen


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Frage

Womit entsteht das Ruhepotenzial?

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Antwort

  • Im Inneren eines Neurons und an seiner Membranaußenseite lässt sich eine charakteristische Verteilung von Ionen nachweisen
  • Da im wässrigen Medium nur Ionen als Ladungsträger infrage kommen, wird die Erklärung für das Entstehen des Ruhepotenzials als Ionentheorie bezeichnet
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Frage

Was besagt die Ionentheorie?

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Antwort

  • Das Zellplasma eines Neurons enthält eine hohe Konzentration an positiv geladenen Kaliumionen K+ und negativ geladenen organischen Anionen (Protein- und Aminosäureionen, abgekürzt A–)
  • Die Gewebeflüssigkeit, die das Neuron umgibt, ist reich an positiv geladenen Natriumionen Na+ und negativ geladenen Chloridionen Cl–


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Frage

Wer besitzt eine selektive Permeabilität?

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Antwort

Die Membran der Nervenzelle

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Frage

Was weist die die Membran der Nervenzelle auf?

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Antwort

Sie weist Poren auf, die von Proteinmolekülen gebildet werden (Porenproteine, Tunnelproteine, Ionenkanäle)

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Frage

Wovon hängt es ab, ob ein Ion den Ionenkanal passieren kann?

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Antwort

hängt von seiner Ladung und vor allem von seiner Größe im hydratisierten Zustand ab

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Frage

Können Organische Anionen durch die Zellmembran?

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Antwort

Organische Anionen werden von der Zellmembran komplett in der Zelle zurückgehalten

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Frage

Welche Ionen können die Membran in geringem Umfang passieren?

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Antwort

Natrium- und Chloridionen

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Frage

Wodurch erfolgt die Wanderung der Ionen?

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Antwort

durch Diffusion

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Frage

Wodurch entsteht Diffusion?

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Antwort

  • Die thermische Eigenbewegung der Teilchen, führt zu Zusammenstößen zwischen den Teilchen und setzt sie so in Bewegung
  • Die Zahl der Zusammenstöße steigt mit der Konzentration der Teilchen
  •  Herrscht in dem den Teilchen zur Verfügung stehenden Raum eine ungleiche Verteilung (Konzentrationsgefälle, Konzentrationsgradient), erhält die Bewegung der Teilchen eine Richtung vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedriger Konzentration, bis ein Konzentrationsausgleich erreicht ist


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Frage

Wie können die Kaliumionen aus dem Zellinneren an die Außenseite der Membran diffundieren und umgekehrt?

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Antwort

Aufgrund der Konzentrationsverhältnisse der Ionen und der Permeabilität der Membran

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Frage

Was ist die Folge davon, dass an der Innenseite der Membran fast 40-mal so viele Kaliumionen vorkommen wie außen?

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Antwort

  • Es können wesentlich mehr dieser Ionen die Membran nach außen passieren
  • Das Konzentrationsgefälle für die Kaliumionen von innen nach außen führt also zu einem Kaliumionen-Ausstrom
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Frage

Wie würde es zu einem Konzentrationsausgleich kommen?

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Antwort

Wenn diese Diffusion ungebremst weitergehen würde

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Frage

Was wirkt gegen den Konzentrationsausgleich?

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Antwort

Die dagegenwirkende Kraft ist das elektrische Potenzial der Ionenladungen

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Frage

Wie kommt es zu einer Ladungstrennung?

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Antwort

  • Jedes Kaliumion, das nach außen wandert, bringt auch eine positive Ladung an die Membranaußenseite
  • Da die anderen Ionen die Membran nicht oder nur wenig überqueren können, kommt es zu einer Ladungstrennung
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Frage

Wie entsteht eine elektrische Spannung?

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Antwort

  • An der Außenseite der Membran entsteht ein Überschuss an positiven Ladungen, im Innenraum dagegen herrscht ein Überschuss an negativen Ladungen
  • Daraus entsteht eine elektrische Spannung (Potenzialdifferenz, Ladungsdifferenz)
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Frage

Was ist im Gleichgewichtszustand zwischen den beiden entgegengerichteten Kräften?

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Antwort

  • der Ein- und Ausstrom der Kaliumionen ist gleich groß
  • Das Ruhepotenzial entspricht im Wesentlichen diesem Kalium-Gleichgewichtspotenzial


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Frage

Wodurch wird die Erhaltung der Ionenverteilung des Ruhepotenzials versichert?

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Antwort

durch eine Natrium-Kalium-Pumpe

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Frage

Was ist das Aktionspotenzial?

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Antwort

  • beschreibt die plötzliche Änderung des Ruhepotenzials, sodass die Membraninnenseite des Axons kurzfristig positiv gegenüber der Außenseite geladen ist (Ladungsumkehr), um die Erregung einer Nerven-, Sinnes- oder Muskelzelle weiterleiten zu können
  • Aktionspotenziale sind daher entscheidend für die Reizübertragung in Lebewesen


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Frage

Welche 2 Möglichkeiten gibt es ein Aktionspotenzial auszulösen?

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Antwort

  1. Natürliche Auslöser
  2. Experimentelle Auslöser
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Frage

Was löst natürlich ein Aktionspotenzial aus?

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Antwort

Unter natürlichen Bedingungen lösen physikalische oder chemische Reize in einer Sinneszelle diese Potenzialänderung aus

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Frage

Wie läuft ein natürlicher Auslöser ab?

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Antwort

  • Die erzeugte Erregung wandert über die Sinneszelle bis zu ihrem Endknöpfchen
  • Über das Endknöpfchen steht die Sinneszelle in Kontakt mit einer Nervenzelle
  • In dieser sog. Synapse erfolgt die Erregungsübertragung auf das Neuron auf chemischem Wege
  • Im Dendriten oder Zellkörper des nachgeschalteten Neurons ändert sich daraufhin das Ruhepotenzial, es entsteht ein postsynaptisches Potenzial (PSP)
  • Die PSPs, die durch Erregungsübertragung in vielen Synapsen erzeugt werden, pflanzen sich (unter Abschwächung) zum Anfang des Axons, dem Axonhügel, fort und lösen dort ein Aktionspotenzial aus
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Frage

Was passiert, nachdem das Aktionspotenzial natürlich ausgelöst wurde?

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Antwort

  • Das Aktionspotenzial wandert (ohne Abschwächung) über das Axon bis in die Endknöpfchen der Nervenzelle und wird dann synaptisch auf eine weitere Nervenzelle oder eine Muskelzelle übertragen


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Frage

Wie wird das Aktionspotential experimentell ausgelöst?

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Antwort

  • Es wird ein Axon durch einen kleinen Stromstoß gereizt
  • Die Stromzufuhr führt zur Verringerung des Membranpotenzials, das Ruhepotenzial ist weniger negativ
  • Da die Polarisierung der beiden Membranseiten abgeschwächt ist, spricht man von Depolarisation
  • Bei unterschwelliger Reizung (schwachen Stromstößen) erfolgt eine geringe Potenzialabnahme
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Frage

Was wird  lokales Potenzial genannt?

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Antwort

Da diese Depolarisation auf den Ort der Reizung beschränkt bleibt wird sie lokales Potenzial genannt

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Frage

Wann läuft die Änderung des Membranpotenzials selbsttätig weiter?

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Antwort

  • Die Erhöhung der Reizstärke führt zu entsprechend höheren lokalen Potenzialen
  • Wird durch einen Reiz bestimmter Stärke (Reizschwelle) das Schwellenpotenzial (– 40 bis – 50 mV) erreicht oder überschritten, läuft die Änderung des Membranpotenzials selbsttätig weiter
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Frage

Was passiert bei einer Potenzialumkehr?

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Antwort

  • Die Membraninnenseite ist kurzzeitig positiv gegenüber der Außenseite geladen
  • Da dieses Potenzial als Erregung weitergeleitet werden kann, nennt man es Aktionspotenzial
  • Das Anlegen von noch größeren Reizströmen führt zu keiner Erhöhung des Aktionspotenzials: Das Aktionspotenzial ist ein Alles-oder-Nichts-Signal, es wird entweder vollständig ausgelöst oder gar nicht
  • Es erreicht bei stärkeren Reizströmen jedoch schneller nach Reizbeginn seinen Spitzenwert


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Frage

Wie ist der Verlauf eines Aktionspotenzials nach der Ionentheorie?

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Antwort

  1. Depolarisation und Potenzialumkehr
  2. Repolarisation
  3. Hyperpolarisation
  4. Rückkehr zum Ruhepotenzial
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Frage

Wie läuft die Depolarisation und Potenzialumkehr ab?

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Antwort

  • Ein überschwelliger Reiz führt zu einer ersten Depolarisation der Membran
  • In der Membran des Axons befinden sich Na+-Ionenkanäle (Tunnelproteine, die nur Natriumionen durchlassen können), die im Ruhezustand geschlossen sind
  • Durch die Verringerung des Membranpotenzials verändert sich die räumliche Gestalt (Konformation) der Proteine, sodass die Kanäle geöffnet werden
  • Die Öffnung der Ionenkanäle bewirkt eine plötzliche Zunahme der Permeabilität der Membran für Natriumionen
  • Entsprechend dem Ladungs- und Konzentrationsgefälle strömen Natriumionen ins Axoninnere und bewirken durch ihre positive Ladung eine zunehmende Depolarisation (wie eine weitere Reizung)
  • Dies erhöht die Na+-Permeabilität weiter
  • Dieser Aufschaukelungsprozess mit positiver Rückkopplung führt zu einem explosionsartigen Einstrom von Natriumionen und dadurch schließlich zur Potenzialumkehr nach ca. 1 ms
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Frage

Wie läuft die Repolarisation ab?

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Antwort

  • Zeitlich verzögert steigt durch die Depolarisation auch die Permeabilität der Membran für Kaliumionen durch Öffnung spannungsabhängiger K+-Ionenkanäle
  • Zu diesem Zeitpunkt sinkt die Na+-Permeabilität bereits wieder
  • Dadurch verlassen erstens positive Ladungen in großer Zahl (K+-Ionen) das Axoninnere und zweitens gelangen immer weniger positive Ladungen (Na+-Ionen) hinein, sodass das Membranpotenzial wieder negative Werte erreicht


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Frage

Wie läuft die Hyperpolarisation ab?

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Antwort

Da die gesteigerte K+-Permeabilität nur langsam wieder auf den normalen Wert absinkt, ist der Kaliumionen-Ausstrom so groß, dass die Repolarisation kurzfristig sogar über das Ruhepotenzial hinausgeht

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Frage

Wie läuft die Rückkehr zum Ruhepotenzial ab?

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Antwort

  • Um die Ausgangskonzentrationen an Kaliumionen innerhalb und an Natriumionen außerhalb der Nervenzelle (bzw. des Axons) wiederherzustellen, werden durch die Natrium-Kalium-Pumpe Natriumionen aus der Zelle heraus befördert und dabei Kaliumionen in die Zelle gebracht
  • Die Zahl der Ionen, die während eines Aktionspotenzials die Membran passieren, ist nur sehr gering
  • Die Änderung der Ionenverteilung kann daher durch die Pumpe schnell ausgeglichen werden


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Frage

Was ist eine Synapse?

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Antwort

Als Synapse bezeichnet man die Verbindungsstelle zwischen Neuronen und einer anderen Zelle (Nerven-, Muskel- oder einer Drüsenzelle)


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Frage

Wann spricht man von einer zentralen oder chemisch- interneuralen Synapse?

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Antwort

Wenn das Endknöpfchen eines Neurons mit einem Dendriten, dem Soma oder dem Axon einer anderen Nervenzelle verbunden ist

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Frage

Was ist eine 

chemisch- neuromuskuläre Synapse?

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Antwort

Erfolgt die Erregungsübertragung von einer Nerven- auf eine Muskelzelle, handelt es sich um eine chemisch- neuromuskuläre Synapse


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Frage

Wie erfolgt die Übertragung der Erregung?

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Antwort

erfolgt mithilfe eines chemischen Stoffes (Transmitter)

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Frage

Was für eine Funktion haben Synapsen wenn der Mechanismus die Erregungsübertragung nur in einer Richtung zulässt?

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Antwort

Ventilfunktion

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Frage

Womit ist die postsynaptische Membran besetzt?

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Antwort

Sie ist mit zahlreichen Proteinmolekülen besetzt, die als Rezeptoren fungieren

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Frage

Wodurch sind die beiden Membranen getrennt?

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Antwort

 durch den ca. 20 nm breiten synaptischen Spalt

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Frage

Was bewirkt ein Aktionspotenzial (AP)wenn es das Endknöpfchen erreicht?

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Antwort

  • bewirkt die Öffnung von spannungsgesteuerten Calciumporen
  • Da das Innere wenig Calciumionen (Ca2+) enthält, erfolgt ein Einstrom von Calciumionen in das Endknöpfchen


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Frage

Was passiert nachdem die Öffnung von spannungsgesteuerten Calciumporen passiert ist?

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Antwort

Es wird das Verschmelzen von 100 – 200 synaptischen Bläschen mit der präsynaptischen Membran und die Ausschüttung des Transmitters Acetylcholin ausgelöst (pro Bläschen mehrere Tausend Moleküle)

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Frage

Was machen die ausgeschütteten Transmittermoleküle?

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Antwort

Sie diffundieren sehr schnell (< 0,1 ms) durch den synaptischen Spalt und verbinden sich mit spezifischen Rezeptoren an der postsynaptischen Membran


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Frage

Womit verändern die Rezeptoren ihre Raumstruktur? Und was passiert danach?

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Antwort

  • Mit der Bindung des Acetylcholins
  • Dadurch öffnen sich Ionenporen (chemisch gesteuerte oder ligandenabhängige Ionenkanäle) in der Membran, die für Na+- und K+-Ionen durchlässig sind
  • Na+-Ionen strömen ein und wenige K+-Ionen aus. Die so entstandene Depolarisation der Membran wird als Endplattenpotenzial (allgemein: postsynaptisches Potenzial PSP) bezeichnet
  • Der zeitliche Verlauf eines PSP ähnelt dem eines lokalen Potenzials


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Frage

Wie breitet sich das   Endplattenpotenzial aus?

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Antwort

passiv über die postsynaptische Membran

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Frage

Was tritt im elektrischen Spannungsfeld ein?

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Antwort

  • Es treten Ionenwanderungen ein
  • Sie führen aber nicht zu einem Aktionspotenzial, da der K+-Ausstrom viel schneller erfolgt als beim Axon
  • Das Endplattenpotenzial löst erst außerhalb des synaptischen Bereichs ein Aktionspotenzial aus, das über die ganze Muskelfaser fortgeleitet wird und zur Kontraktion des Muskels führt


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Frage

Wie arbeiten Zentrale Synapsen?

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Antwort

Sie arbeiten wie die neuromuskulären, als Transmitter fungieren bei ihnen neben Acetylcholin z. B. Noradrenalin, Dopamin und Serotonin


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Frage

Welche zwei Typen von Synapsen kommen im Nervensystem vor?

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Antwort

  • Erregende Synapsen erzeugen in der postsynaptischen Zelle ein postsynaptisches Potenzial, das stärker positiv ist als das Ruhepotenzial (Depolarisation) = erregendes postsynaptisches Potenzial EPSP
  • Hemmende Synapsen verringern das Ruhepotenzial in der postsynaptischen Zelle, d. h. es wird stärker negativ (Hyperpolarisation) = inhibitorisches (hemmendes) postsynaptisches Potenzial IPSP


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Frage

Für was sind Neurotransmitter wichtig?

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Antwort

wichtig für die Erregung einer Nervenzelle

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