Neurotransmitter spielen eine zentrale Rolle in unserem Körper. Es handelt sich um Botenstoffe, die an Gefühlen, Gedanken und Bewegungen beteiligt und somit unverzichtbar für uns sind. Sie sind ein Hauptbestandteil unseres zentralen Nervensystems. Deshalb kommen sie auch in unserem Gehirn, genauer noch in und zwischen den Synapsen von Nervenzellen, vor.
Es gibt 2 Arten von Neurotransmittern: exzitatorische undinhibitorische Neurotransmitter. Inhibitorische NeurotransmitterhemmenSignale der Nervenübertragung, während exzitatorische Neurotransmitter Signale verstärken. Das kannst Du Dir am besten mit den englischen Begriffen merken:
inhibitorisch:to inhibit→ hemmen; hindern
exzitatorisch:exciting → aufregend; erregend
Beide Arten von Neurotransmittern wirken dadurch, dass sie an dieRezeptorender gegenüberliegenden Synapsebinden und dort ihre Wirkung entfalten. Durch das Binden an den Rezeptoren werden weitere Prozesse in Gang gesetzt, welche eine Signalübertragung ermöglichen.
Das Aktionspotenzial
Das Grundprinzip, worauf die Wirkung der Neurotransmitter basiert, ist die Polarisation der Zelle. Im Ruhezustand besitzt die Nervenzelle eine Ladung von etwa -70 mV. Bindet nun ein exzitatorischer Neurotransmitter an einen Rezeptor der Zelle, strömen positiv geladene Moleküle hinein und heben die Ladung kurzzeitig auf +50 mV an. Dieser Vorgang wird Depolarisaton genannt. Hierbei entsteht ein sogenanntes Aktionspotenzial, welches an umliegende Zellen weitergegeben wird und das Signal somit weiterleitet.
Nach kurzer Zeit nimmt die Ladung der Synapse wieder ab und es kommt zur Repolarisation, die die Zelle wieder negativ lädt. Hierbei fällt die Ladung der Synapse unter -70 mV, was als Hyperpolarisation bezeichnet wird. Aus diesem Zustand balanciert sich die Ladung wieder bei -70 mV ein.
Die Ladung der Synapse muss eine sogenannte Schwellenspannung von -50 mV übersteigen, um zu einem Aktionspotenzial zu führen. Alle Signale, die zwischen -70 und -50 mV liegen, werden nicht weitergegeben. Das dient dazu, wichtige von unwichtigen Signalen zu differenzieren.
Hemmende oder aktivierende Wirkung – inhibitorisch oder exzitatorisch
Binden Neurotransmitter an Rezeptoren, werden in der Regel Ionenkanäle am postsynaptischem Membran geöffnet. Je nachdem, welche Ionen daraufhin in die Zelle strömen, wird entweder ein Aktionspotenzial ausgelöst oder verhindert. Eine Änderung des Potenzials löst entweder eine Depolarisation oder einer Hyperpolarisation aus.
Ein Beispiel istGlycin, welches einen hemmenden Effekt hat.
Glycinbindet am Glycin-Rezeptor, der auf der Membran der zu hemmendenSynapsesitzt. Wenn keinGlycingebunden ist, passiert erst mal nichts. Bei der Bindung vonGlycinöffnet dieser Rezeptor jedoch einen benachbarten Ionenkanal.
Durch diesen Kanal werden Chlorid-Ionen (Cl-) in dieSynapsetransportiert. Durch ihre negative Ladung kommt es innerhalb dieser Zelle zurHyperpolarisation. DieSynapse, die im Ruhezustand etwa eine Ladung von -70 mV besitzt, wird dabei noch negativer geladen. Das führt dazu, dass die Signalweiterleitung gehemmt wird, weil für eine Signalweiterleitung kurzfristig eine positive Gesamtladung der Zelle benötigt wird.
Exzitatorische Neurotransmitter – Ursprung
Neurotransmitterbefinden sich sowohl in den Synapsen unseres Gehirns als auch im Rest unseres Nervensystems. Manche Arten dieser Synapsen sind im ganzenGehirnverteilt, während andere in bestimmten Bahnen innerhalb des Gehirns verlaufen.
Neurotransmitterbeider Arten können entweder direkt in derSynapsesynthetisiertoder in Form vonVesikelngelagert werden. Die Synthese derNeurotransmittergeschieht mithilfe verschiedensterEnzyme, die in den Synapsen vorhanden sind.
Vesikel kannst du dir wie Bläschen vorstellen, in denen eine Vielzahl von Stoffen gelagert werden können.
Hier ist der Vorgang der Übertragung zu erkennen. Der Kopf der Synapse, von welchem aus dieNeurotransmitter"gesendet" werden, wird als Synapsenendköpfchenbezeichnet. Zwischen den Synapsen findet die Übertragung von Neurotransmittern statt, während am Axon entlang lediglich das elektrische Signal entlangwandert.
Im SynapsenendköpfchenliegenNeurotransmitterin Form vonVesikelnvor. Diese können mit der Membran verschmelzen und so in densynaptischen Spaltentlassen werden. Von hier aus bewegen sie sich zur empfangenden Synapse. Auf der Membran befinden sichRezeptoren, an die die Neurotransmitter binden können. Dadurch wird die Signalweiterleitung nun entweder gehemmt oder verstärkt.
Exzitatorische Neurotransmitter – Gruppen
Du weißt jetzt schon, dass Neurotransmitter auf 2 Arten wirken können: exzitatorisch und inhibitorisch. Sie können aber auch anhand ihrer chemischen Struktur unterschieden werden. Die nachfolgende Tabelle zeigt Dir die verschiedenen Gruppen mit ein paar Beispielen:
Von diesen Neurotransmittern sind jedoch nicht alle exzitatorisch. Nachfolgend findest du eine Tabelle der häufigsten exzitatorischen Neurotransmittern mit ihren jeweiligen Funktionen:
Auf der Membran des Dendriten, derpostsynaptischen Membran, befinden sich viele verschiedeneRezeptoren. Diese sindspezifischauf die jeweiligenNeurotransmitterangepasst.
Es gibt 2 Arten dieserRezeptoren:
Ionotrope Rezeptoren
Bei der Bindung des Neurotransmitters wird ein nah gelegener Ionenkanal geöffnet/geschlossen, wodurch einfache Anionen o. Kationen (geladene Moleküle) in den Dendrit einströmen. Das Einströmen verändert die Ladung (auch Potenzial) der Zelle, wodurch es sowohl zur Depolarisation als auch zur Hyperpolarisation kommen kann. Bei der Depolarisation wird das Aktionspotential an die nächste Zelle weitergegeben, bei einer Hyperpolarisation entsteht kein Aktionspotenzial.
Metabotrope Rezeptoren
Die Bindung des Neurotransmitters an den Rezeptor stößt eine Art Kettenreaktion in der Zelle an, die wiederum die Signalweiterleitung beeinflusst. Dieser Rezeptor wird G-Protein gekoppelter Rezeptor genannt. Es folgen biochemische Reaktionen, die deutlich komplexer sind als bei ionotropen Rezeptoren. Auch hier wird ein Ionenkanal geöffnet, der mit dem G-Protein zusammenwirkt.
Was passiert nun, wenn Neurotransmitter nicht mehr im synaptischen Spalt gebraucht werden?
Exzitatorische Neurotransmitter – Entfernung von Neurotransmittern aus dem synaptischen Spalt
Neurotransmitter werden nach Ausführung ihrer Funktion wieder in die Synapsenendköpfchen aufgenommen. Dort werden sie entweder in Vesikel eingelagert oder durch Enzyme abgebaut.
Die Neurotransmitter binden an sogenannte Carrierproteine in der Zellmembran der Synapse und werden so wieder aufgenommen. Das geschieht unter Cotransport bzw. Symportvon Natrium oder Calcium.
Da innerhalb einer ruhenden Zelle immer eine negative Ladung herrscht, kann das positiv geladene Natrium (Na+) oder Calcium (Ca2+) entlang des elektrischen Gradienten in die Zelle wandern und den Neurotransmitter so "mitziehen".
Ein Gradient bezeichnet den Zustand zwischen dem Zellinneren und -äußeren, bei dem von einem Stoff oder einer Ladung mehr auf eine der beiden Seiten vorhanden ist. Aufgrund physikalischer Gegebenheiten strebt das System immer danach, ausgeglichen zu sein. Deswegen wandern die Kationen einfach in die negativ geladene Zelle ein, während negativ geladene Moleküle es nicht so einfach haben.
Parkinson ist eine der bekanntesten Krankheiten, die durch eine fehlerhafte Signalweiterleitung gekennzeichnet sind.
Bei dieser Krankheit spielt der Botenstoff Dopamin die zentrale Rolle. Dopamin wirkt exzitatorisch und ist u.a. für die Regulierung von An- und Entspannung der Muskeln und somit auch für die Ausführung von feinen Muskelbewegungen verantwortlich.
Bei Parkinson-Patienten ist der Dopamin-Spiegel viel zu niedrig. Somit ist es ihnen nicht mehr möglich, ihre Muskeln normal zu kontrollieren. Das hat Zittern, Muskelsteife, Instabilität und eingeschränkte Bewegung zur Folge.
exzitatorische Neurotransmitter – Das Wichtigste
Exzitatorische Neurotransmitter sind die Gegenspieler zu den inhibitorischen Neurotransmittern.
Sie können in der Synapse synthetisiert oder aus Vesikeln bezogen werden, wenn sie gebraucht werden.
Die Signalweiterleitung beginnt im Axon, an dessen (präsynaptischer) Membran die Transmitter in den synaptischen Spalt freigegeben werden, um an den Rezeptoren zu binden, die auf der (postsynaptischen) Membran des Dendriten liegen.
Es gibt 4 Gruppen: Neuropeptide, Aminosäuren, lösliche Gase und biogene Amine.
Die wichtigsten exzitatorischen Transmitter sind: Dopamin, Acetylcholin, Adrenalin, Noradrenalin, Glutamat und Aspartat.
Es gibt ionotrope Rezeptoren, die die Spannung innerhalb der Zelle verändern können, und metabotrope Rezeptoren, die weitere Stoffwechselwege in Gang setzen.
Wenn Neurotransmitter ihre Aufgabe beendet haben, werden sie über Wiederaufnahme-Rezeptoren im Cotransport mit Calcium/Natrium wieder in die Zelle aufgenommen. Dort werden sie gespeichert oder abgebaut.
Lerne schneller mit den 1 Karteikarten zu exzitatorische Neurotransmitter
Melde dich kostenlos an, um Zugriff auf all unsere Karteikarten zu erhalten.
Häufig gestellte Fragen zum Thema exzitatorische Neurotransmitter
Welche Neurotransmitter gibt es?
Es gibt inhibitorische und exzitatorische Neurotransmitter. Inhibitorische Transmitter hemmen ein Signal, exzitatorische Transmitter verstärken es. Neurotransmitter können anhand ihrer chemischen Struktur dann noch in 4 Gruppen eingeteilt werden: Amine, Neuropeptide, Aminosäuren und Gase.
Wo kommen Neurotransmitter her?
Neurotransmitter können innerhalb einer Synapse entweder mithilfe von Enzymen direkt synthetisiert werden oder sie werden aus Vesikeln an der Synapsenmembran freigegeben.
Wie werden Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt entfernt?
Die Neurotransmitter werden an der präsynaptischen Membran von spezifischen Neurotransmitter-Wiederaufnahme-Rezeptoren gebunden. Mithilfe von ATP und Natrium/Calcium werden sie wieder in die Zelle geschleust und in Vesikel verpackt.
Welche Neurotransmitter sind bei Parkinson beteiligt?
Bei Parkinson liegt der Botenstoff Dopamin in nicht ausreichender Menge in den Synapsen vor.
Wie stellen wir sicher, dass unser Content korrekt und vertrauenswürdig ist?
Bei StudySmarter haben wir eine Lernplattform geschaffen, die Millionen von Studierende unterstützt. Lerne die Menschen kennen, die hart daran arbeiten, Fakten basierten Content zu liefern und sicherzustellen, dass er überprüft wird.
Content-Erstellungsprozess:
Lily Hulatt
Digital Content Specialist
Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
StudySmarter ist ein weltweit anerkanntes Bildungstechnologie-Unternehmen, das eine ganzheitliche Lernplattform für Schüler und Studenten aller Altersstufen und Bildungsniveaus bietet. Unsere Plattform unterstützt das Lernen in einer breiten Palette von Fächern, einschließlich MINT, Sozialwissenschaften und Sprachen, und hilft den Schülern auch, weltweit verschiedene Tests und Prüfungen wie GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur und mehr erfolgreich zu meistern. Wir bieten eine umfangreiche Bibliothek von Lernmaterialien, einschließlich interaktiver Karteikarten, umfassender Lehrbuchlösungen und detaillierter Erklärungen. Die fortschrittliche Technologie und Werkzeuge, die wir zur Verfügung stellen, helfen Schülern, ihre eigenen Lernmaterialien zu erstellen. Die Inhalte von StudySmarter sind nicht nur von Experten geprüft, sondern werden auch regelmäßig aktualisiert, um Genauigkeit und Relevanz zu gewährleisten.