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Ionotrope Rezeptoren

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Biologie

Rezeptoren sind ein wesentlicher Bestandteil der Synapse. An Rezeptoren können sich Neurotransmitter binden und so die Ionenkanäle öffnen, damit die entsprechenden Ionen in die postsynaptische Zelle einströmen können. Diese Rezeptoren lassen sich in zwei verschiedene Gruppen einteilen: die ionotropen und die metabotropen Rezeptoren

In diesem Artikel geht es um die ionotropen Rezeptoren: du erfährst, wie sie funktionieren und lernst verschiedene Beispiele für diese Art Rezeptor kennen, wie beispielsweise der Acetylcholinrezeptor oder der Glutamatrezeptor.


Dieser Artikel gehört zum Fach Biologie und erweitert das Thema Informationsaufnahme und -verarbeitung im Bereich der Synapsen.


Wie funktioniert ein ionotroper Rezeptor? 


Abbildung 1: Schema der Funktionsweise eines ionotropen Rezeptors (via repetico.de)


Einen ionotropen Rezeptor nennt man auch ligandengesteuerter Ionenkanal - aber was bedeutet das? 
Ein Ligand ist zunächst ein Stoff, an welchen sich ein bestimmtes Molekül binden kann und dadurch etwas aktiviert, was üblicherweise nach dem Loslösen des Moleküls wieder rückgängig gemacht werden kann. Der Ionenkanal ist eine Pore in einer Membran, durch welche Ionen ein- und ausströmen können. 


Verbinden wir jetzt diese beiden Prinzipien, so kommt ein ionotroper Rezeptor heraus, der folgendermaßen funktioniert:

  1. Unser spezifisches Molekül - in einer Synapse wäre dies zum Beispiel ein Neurotransmitter - bindet an der Empfangsstelle des Rezeptors.
  2. Es kommt zu einer Konformationsänderung: der Zustand des Ionenkanals wird durch die Bindung an den Rezeptor geändert. In diesem Fall öffnet er sich und lässt dadurch Ionen hindruchströmen. Das Membranpotential verändert sich.
  3. Schließlich wird die Bindung unterbrochen  - beispielsweise indem der Neurotransmitter durch ein Enzym in Einzelteile geteilt wird - und der Ionenkanal kehrt wieder zu seinem Ausgangszustand zurück, also schließt sich wieder. 


Durch diesen einfachen Mechanismus haben ionotrope Rezeptoren nahezu keine Verzögerung und können sehr schnell aktiviert und wieder deaktiviert werden.


Beispiele für ionotrope Rezeptoren 

Acetylcholinrezeptor 

Den Neurotransmitter Acetylcholin hast du bereits im Artikel zur motorischen Endplatte kennengelernt - er ist für die Rezeptoren in der Synapse zwischen Nervenzelle und Skelettmuskelzelle verantwortlich. Man unterschiedet allerdings zwischen zwei verschiedenen Acetylcholinrezeptoren - die nikotinischen Acetylcholinrezeptoren und die muskarinischen Acetylcholinrezeptoren. Nur erstere sind ionotrop, der zweite Typ ist metabotrop. 


An einen nikotinischen Acetylcholinrezeptor müssen stets zwei Acetylcholinmoleküle binden, damit der Ionenkanal geöffnet wird. Dadurch ist der Rezeptor recht unempfindlich gegen kleinere Mengen an Neurotransmittern und ist nur empfindlich bei entsprechend hohen Konzentrationen, wenn gerade eine Erregungsübertragung an der Synapse statt findet und viele Neurotransmitter aus den Vesikeln in den synaptischen Spalt entlassen werden.


Wie der Name bereits vermuten lässt, kann nicht nur der Neurotransmitter Acetylcholin an den Rezeptor binden, sondern auch Nikotin. Wenn du mehr dazu erfahren möchtest, lies am besten den Artikel zu Nicotin durch.

Glutamatrezeptor 

Dieser Rezeptor lässt sich durch die Bindung des Neurotransmitters Glutamat aktivieren. Man findet sie vor allem an der postsynaptischen Membran von glutamatergen Synapsen - das sind exzitatorische Synapsen, die vor allem in der Großhirnrinde vorkommen. Sie sind essentiell für das Erinnerungsvermögen, Lernen und neuronale Kommunikation. Auch hier wird wieder von ionotropen und metabotropen Typen unterschieden: zu den ionotropen Rezeptoren gehören die AMPA-Rezeptoren, NMDA-Rezeptoren und Kainat-Rezeptoren. 

GABA-Rezeptor

Da dieser Rezeptor vor allem in inhibitatorischen Synapsen im Gehirn zu finden ist, stellt er praktisch das Gegenstück zum Glutamatrezeptor dar. Der GABA-Rezeptor ist unter anderem beteiligt an der Einleitung und Aufrechterhaltung des Schlafs und der Koordination von Bewegungsabläufen. Er wird durch den Neurotransmitter GABA (y-Aminobuttersäure) aktiviert. Zu den ionotropen Rezeptoren zählen die GABA-A-Rezeptoren und die GABA-C-Rezeptoren.


Ionotrope Rezeptoren - Das Wichtigste auf einem Blick

  • Der ionotrope Rezeptor wird aktiviert, wenn ein spezifisches Molekül an ihm bindet. Dadurch wird ein Ionenkanal geöffnet.
  • Beispiele für ionotrope Rezeptoren sind bestimmte Acetylcholinrezeptoren, Glutamatrezeptoren und GABA-Rezeptoren.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Ionotrope Rezeptoren

Ein ionotroper Rezeptor wird direkt aktiviert, wenn ein spezifisches Molekül an ihm bindet. Ein metabotroper Rezeptor wird quasi "über einen Umweg aktiviert": Das Molekül bindet am Rezeptor, dann spaltet sich ein Teil eines Proteins ab und dieses bindet dann an einem Ionenkanal.

Ionotrop beschreibt die Funktionsweise von ligandengesteuerten Ionenkanälen, welche deswegen auch als ionotrope Rezeptoren bezeichnet werden. Diese Rezeptoren besitzen bestimmte Bindungsstellen, an welche spezielle Moleküle binden und direkt einen Ionenkanal öffnen können.

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