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Als Synapse bezeichnet man die Verbindungsstelle zwischen Neuronen und einer anderen Zelle, zum Beispiel einer Drüsen-, Muskel- oder Nervenzelle. Sie dient der Weiterleitung von elektrischen Reizen (Aktionspotentialen). Synapsen dienen der Erregungsübertragung, beispielsweise an eine motorische Endplatte, also einen Muskel. Der Reiz wird an die Muskelfaser weitergeleitet und sie reagiert zum Beispiel mit einer Kontraktion. Synapsen, welche der Übertragung von Informationen an Muskeln dienen,…
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Jetzt kostenlos anmeldenAls Synapse bezeichnet man die Verbindungsstelle zwischen Neuronen und einer anderen Zelle, zum Beispiel einer Drüsen-, Muskel- oder Nervenzelle. Sie dient der Weiterleitung von elektrischen Reizen (Aktionspotentialen).
Synapsen dienen der Erregungsübertragung, beispielsweise an eine motorische Endplatte, also einen Muskel. Der Reiz wird an die Muskelfaser weitergeleitet und sie reagiert zum Beispiel mit einer Kontraktion.
Synapsen, welche der Übertragung von Informationen an Muskeln dienen, werden als neuromuskuläre Synapsen bezeichnet.
Neuromuskuläre Synapsen sind ein Beispiel für chemische Synapsen. Diese führen die Übertragung von Erregungen mithilfe chemischer Substanzen, den Neurotransmittern, durch.
Der Großteil der Synapsen im menschlichen Körper wird zu den chemischen Synapsen gezählt!
Um ihre Aufgabe optimal zu erfüllen, besitzen Synapsen besondere bauliche Merkmale:
Abbildung 1: Schema der chemische Erregungsübertragung in der Synapse
Das kolbenförmige Endknöpfchen liegt mit seiner glatten präsynaptischen Membran der postsynaptischen Membran der Folgezelle gegenüber. Die beiden Membranen sind durch den ca. 20 nm breiten synaptischen Spalt getrennt.
In der Membran der Präsynapse befinden sich Calcium-Kanäle. Öffnen sich diese im Anschluss an das Eintreffen eines Aktionspotentials, wird die synaptische Erregungsübertragung ausgelöst.
Im Endknöpfchen befinden sich viele synaptische Bläschen, die mit einem Neurotransmitter, beispielsweise Acetylcholin, gefüllt sind. Dieser ist essentiell für die Erregungsübertragung, da er für den Übertritt des Signals von der Prä- in die Postsynapse verantwortlich ist.
Die postsynaptische Membran ist mit zahlreichen Proteinmolekülen besetzt, die als Rezeptoren für Neurotransmitter fungieren. Sie sind mit Ionenkanälen verbunden, welche je nach Rezeptorstatus geöffnet oder geschlossen werden können und so die Übertragung der Erregung steuern.
Der Synaptische Spalt beinhaltet spezielle Enzyme, welche den Neurotransmitter am Ende der Reizübertragung in seine Bestandteile trennt. Das ist nötig, damit die Elemente zurück in die Präsynapse diffundieren können und für eine spätere Übertragung recycelt werden können. So muss der Transmitter nicht komplett neu gebildet werden.
Als Neurotransmitter können neben Acetylcholin auch Noradrenalin, Dopamin und Serotonin fungieren.
Viele im Endknöpfchen ankommende Aktionspotentiale lösen die Abgabe einer hohen Menge an Neurotransmittern in den synaptischen Spalt aus. Die Frequenz der Aktionspotenziale wird also umcodiert in die Konzentration des Transmitters im synaptischen Spalt.
Eine hohe Transmittermenge löst an der postsynaptischen Membran ein starkes postsynaptisches Potential aus, eine geringe ein schwaches PSP.
Neben chemischen Synapsen existieren auch elektrische Synapsen, welche für den Austausch von Informationen zwischen benachbarten Zellen verantwortlich sind. Sie werden auch als Gap Junctions bezeichnet. Die Übertragung der Erregung erfolgt durch Ionenkanäle.
An elektrischen Synapsen wird das eingetroffene Aktionspotential direkt in Form von elektrischer Ladung an die Folgezelle weitergegeben. Dies geschieht durch Ionenkanäle, mit welchen die Zellen direkt miteinander verbunden sind. Der Austausch zwischen diesen kann in beide Richtungen ablaufen, was die elektrische von der chemischen Synapse differenziert.
Im Gegensatz zur chemischen Synapse gibt es nur einen sehr kleinen synaptischen Spalt, der für die Erregungsleitung nur eine untergeordnete Rolle spielt. Außerdem sind keine sekundären Substanzen, die die Übertragung der Erregung unterstützen, nötig.
Abbildung 2: Schematischer Aufbau der elektrischen Synapse
In Nervensystemen kommen zwei Typen von Synapsen vor, die eine Verrechnung der Impulse, die eine Nervenzelle erhält, ermöglichen.
Erregende Synapsen erzeugen in der postsynaptischen Zelle ein postsynaptisches Potential, das stärker positiv ist, als das Ruhepotential. Das entstehende Potential wird exzitatorisches postsynaptisches Potential, kurz EPSP, genannt.
Hemmende Synapsen verringern das Ruhepotential in der postsynaptischen Zelle, es wird also stärker negativ. Das entstehende Potential wird als inhibitorisches postsynaptisches Potential, kurz IPSP, bezeichnet.
Abbildung 2: Vergleich EPSP und IPSP an einer Postsynapse
An erregenden Synapsen werden Neurotransmitter ausgeschüttet, die eine Öffnung der Natriumionenkanäle bewirken. Dadurch können Natriumionen in die Postsynapse einströmen und das Membranpotential verringert sich. Dabei gilt: Je mehr Natrium-Ionen, umso stärker das postsynaptische Potential.
Das Ansteigen der Erregung und damit die positivere Ladung der Postsynapse im Vergleich zur Umgebung der Zelle wird als Depolarisation bezeichnet.
Die Endknöpfchen hemmender Synapsen setzen im Gegensatz zu erregenden Synapsen andere Neurotransmitter, wie beispielsweise GABA, frei.
GABA steht für Gammaaminobuttersäure. Sie ist der wichtigste Neurotransmitter an inhibitorischen Synapsen.
Hemmende Transmitter verursachen eine Öffnung von Chloridionenkanälen in der postsynaptischen Membran, wodurch ein Einstrom negativ geladener Chloridionen ausgelöst wird. Dies verstärkt das negative Ruhepotential der postsynaptischen Membran.
Ist das Level dieser negativen Ladung geringer als das Ruhepotential, spricht man von einer Hyperpolarisation.
Jede Nervenzelle ist an den Dendriten und am Zellkörper mit mehreren Tausend Synapsen besetzt. Ständig sind viele dieser Synapsen erregt, sodass sich die von ihnen erzeugten postsynaptischen Potenziale summieren können.
Die Differenz eines postsynaptischen Potentials zum Ruhepotential beträgt nur wenige Millivolt. Dementsprechend kann ein einziges PSP die Schwelle zur Auslösung eines Aktionspotentials nicht erreichen. Postsynaptische Potentiale halten jedoch länger an als ein Aktionspotential. Kommen in einer Synapse mehrere Aktionspotentiale an, überlagern sich in der Postsynapse die noch nicht abgeklungenen Potentiale zu einem Membranpotential mit größerer Amplitude.
Du kannst hier zwischen zeitlicher und räumlicher Summation unterscheiden.
Erhält eine Postsynapse mehrere erregende oder hemmende Signale, bevor das daraus resultierende postsynaptische Potential wieder abgeklungen ist, wird das Potential durch Überlagerung verstärkt. Dies wird als zeitliche Summation bezeichnet.
Werden an einer Nervenzelle gleichzeitig mehrere Synapsen erregt, können sich die entstandenen postsynaptischen Potentiale ebenfalls überlagern. Dabei löschen sich erregende und hemmende postsynaptische Potentiale gegenseitig aus. Dieser Prozess wird als räumliche Summation bezeichnet.
Da sich in der Membran der Dendriten und des Zellkörpers keine spannungsgesteuerten Natrium- und Kaliumionenkanäle befinden, kann sich hier kein Aktionspotential ausbilden. Nur die Membran am Axonhügel ist mit diesen spannungsabhängigen Ionenkanälen durchsetzt und in der Lage, ein Aktionspotential aufzubauen.
Nach Verrechnung der EPSPs und IPSPs an der Membran der Nervenzelle muss das resultierende Potential noch so stark sein, dass die Auslöseschwelle zum Aktionspotential überschritten werden kann.
Abbildung 3: Verrechnung von EPSP und IPSP
Eine Synapse ist die Verbindungsstelle zwischen einem Neuron und einer anderen Zelle, beispielsweise einer Muskelzelle. An einer Synapse werden Erregungen verarbeitet und weitergeleitet.
Im Gehirn dienen die Synapsen - wie im Rest des Körpers auch - der Kommunikation zwischen den Nervenzellen. Damit dies geregelt ablaufen kann, existieren sowohl erregende als auch hemmende Synapsen.
Synapsen haben die Funktion, Reize von einem Neuron zu einer anderen Zelle zu übertragen. Dies geschieht entweder durch chemische Transmitter (chemische Synapse) oder auf elektrisch durch Ionenkanäle (elektrische Synapse).
Eine Synapse verbindet eine Nervenzelle mit einer nachfolgenden Zelle und überträgt Erregungen an diese. Dies geschieht entweder mithilfe von chemischen Transmittern oder über Ionen-Kanäle.
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