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Synaptischer Spalt

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Biologie

Der synaptische Spalt ist der Zwischenraum zwischen zwei Neuronen. Er verbindet die präsynaptische Nervenzelle mit der postsynaptischen Nervenzelle und sorgt dafür, dass die Erregungsübertragung zwischen den beiden stattfinden kann. In diesem Artikel lernst du, wie der Aufbau des synaptischen Spaltes aussieht, was seine Bedeutung ist, wie er durch äußerliche Einflüsse beeinflusst werden kann und was der Unterschied zu Gap Junctions ist. 


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


Wie ist der synaptische Spalt aufgebaut?

 

Abbildung 1: Schema der chemischen Erregungsübertragung in der neuromuskulären SynapseQuelle via Abitur-Training - Biologie Band 2, Kapitel "Neuronale Informationsverarbeitung"


Auf der Abbildung 1 siehst du den Aufbau einer Synapse. Der synaptische Spalt ist aber nur ein Teil davon. Betrachtet man eine ganze Nervenzelle, befindet sich der synaptische Spalt am Ende der Endknöpfchen. 


Er ist der Abschnitt zwischen präsynaptischer Membran einer präsynaptischen Zelle und und postsynaptischer Membran einer postsynaptischen Zelle, also zwischen zwei Nervenzellen oder einer Nervenzelle und einer Muskelzelle (s. motorische Endplatte). Er ist etwa 10 - 50 nm breit, mit Extrazellulärflüssigkeit angefüllt, und für den Transport der Transmitter verantwortlich. Außerdem befinden sich in ihm Enzyme, die dafür sorgen, dass die Neurotransmitter wieder abgebaut werden.


Wie ein Aktionspotential von Anfang bis Ende weitergeleitet wird, kannst du im Artikel zur Synapse nachlesen. Hier schauen wir uns nur den Ablauf im synaptischen Spalt noch einmal genauer an:


  1. Die Neurotransmitter bzw. Botenstoffe, die sich in den Vesikeln befinden, verschmelzen mit der präsynaptischen Membran. 
  2. Die Botenstoffe werden in den synaptischen Spalt entlassen.
  3. Durch den geringen Abstand können die Botenstoffe über den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran diffundieren.
  4. Die Transmitter binden an spezifischen Rezeptormolekülen (s. ionotrope Rezeptoren), welche dadurch ihre Struktur verändern und Ionenkanäle öffnen.
  5. Durch die Ionenkanäle können Natrium-Ionen einströmen und die postsynaptische Membran depolarisieren. Die postsynaptische Zelle wird durch das Signal erregt und leitet dies weiter.
  6. Ist das Signal weitergeleitet, werden die Botenstoffe an den Rezeptoren durch Enzyme aufgespalten und zurück in die präsynaptische Zelle transportiert. 
  7. Ionenpumpen sorgen dafür, dass das Potential in beiden Zellen wieder auf den Ausgangszustand zurückgesetzt wird.



Welche Bedeutung hat der synaptische Spalt?


Der synaptische Spalt sorgt also dafür, dass ein Signal in Form eines Aktionspotentials zwischen zwei Zellen weitergeleitet wird. So wird zum Beispiel eine Information an die nächste Nervenzelle weitergegeben oder eine Muskelzelle zur Kontraktion erregt. Der Informationsfluss ist dabei gerichtet, d.h. er kann nur in eine Richtung verlaufen (von präsynaptischer Zelle zur postsynaptischen Zelle).


Warum sind die Enzyme im synaptischen Spalt wichtig?


Die Enzyme spalten die Neurotransmitter, welche die Rezeptoren aktivieren, wieder in ihre Einzelteile auf. Würden sie das nicht tun, so würden die Ionenkanäle die ganze Zeit geöffnet bleiben und dadurch die postsynaptische Zelle dauerhaft erregen. Zum Beispiel wäre so ein Muskel dauerhaft angespannt. Damit das nicht geschieht, werden die Transmitter vorzeitig durch die Enzyme entfernt und in der präsynaptischen Zelle wieder in Vesikel verpackt.



Auswirkungen verschiedener Stoffe im synaptischen Spalt


Viele verschiedene Stoffe, die Auswirkungen auf das Nervensystem haben, entfalten diese am synaptischen Spalt. Das können Drogen, Gifte oder auch Medikamente sein. Aber was genau machen diese Stoffe?

Wie du gerade gelesen hast, sind Neurotransmitter wichtige Akteure im synaptischen Spalt. Nun gibt es verschiedene Arten von Transmittern, die dementsprechend unterschiedliche Auswirkungen auf das Nervensystem haben. Zum Beispiel sorgt der Botenstoff Acetylcholin unter anderem dafür, dass die Ionenkanäle im synaptischen Spalt zwischen einer Nervenzelle und einer Muskelzelle geöffnet werden, also der Muskel kontraktiert werden kann.

Ein Beispiel für die Manipulation des synaptischen Spaltes sind bestimmte Arten von Antidepressiva, hier die Selective Serotonin Reuptake Inhibitors. Diese Transmitter sorgen dafür, dass die Wiederaufnahme von Serotonin gehemmt wird, indem sie den Transport des Transmitters zurück in die präsynaptische Zelle blockieren. Dadurch bleibt der Transmitter Serotonin dauerhaft im synaptischen Spalt und die postsynaptische Zelle bleibt so lange erregt, bis die Wirkung des Medikamentes ablässt.


Für weitere Beispiele kannst du die Artikel zu Neurotransmitter, Neuromodulation und Neurotoxin lesen.



Synaptischer Spalt im Vergleich zu Gap Junctions


Ein synaptischer Spalt ist nur bei einer chemischen Synapse zu finden. Bei elektrischen Synapsen wird die Verbindung zwischen zwei Zellen stattdessen als Gap Junctions oder Nexus bezeichnet. 


Im Gegensatz zu dem synaptischen Spalt ist eine Gap Junction nur etwa 2 - 3,5 nm breit. Sie leiten elektrische Signale in Form von Ionenströmen weiter, brauchen aber anders als die chemische Synapse keine Transmitter, die Ionenkanäle öffnen. Dafür sind sie auch schmaler, denn eine größere Entfernung könnten die Ionen nicht alleine zurücklegen. 


Während bei chemischen Zellen durch den synaptischen Spalt eine Verzögerung von etwa 0,5 Millisekunden auftritt, ist die Weiterleitung bei einer Gap Junction verzögerungsfrei. Außerdem kann das Signal bei Gap Junctions aus beiden Richtungen weitergeleitet werden.


Viel Erfolg beim Lernen!



Synaptischer Spalt - Das Wichtigste auf einen Blick

Synaptischer Spalt - Das Wichtigste auf einen Blick


  • Der synaptische Spalt ist die Verbindung zwischen Neuronen.
  • In ihm diffundieren Transmitter zu Rezeptoren, damit das elektrische Signal weitergeleitet wird.
  • Enzyme im synaptischen Spalt spalten Transmitter, damit die postsynaptische Zelle nicht dauerhaft erregt wird.
  • Der Prozess im synaptischen Spalt kann durch Drogen, Gifte oder Medikamente gestört werden.
  • Der synaptische Spalt verbindet chemische Synapsen, sein Gegenstück für elektrische Synapsen sind Gap Junctions.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Synaptischer Spalt

Der synaptische Spalt ist der Abschnitt zwischen präsynaptischer Zelle und postsynaptischer Zelle, also zwischen zwei Nervenzellen oder einer Nervenzelle und einer Muskelzelle. Er ist etwa 10 - 50 nm breit, mit Extrazellulärflüssigkeit angefüllt, und für den Transport der Transmitter verantwortlich. Außerdem befinden sich in ihm Enzyme, die dafür sorgen, dass die Neurotransmitter wieder abgebaut werden.

Der synaptische Spalt ist die Verbindungsstelle von zwei Neuronen und sorgt dafür, dass das Signal, was von einer Synapse ausgesendet wird, auch an der nächsten ankommt. Gäbe es ihn nicht, so würde das Signal ins Leere laufen.

Der synaptische Spalt sorgt also dafür, dass ein Signal zwischen zwei Zellen weitergeleitet wird. So wird zum Beispiel eine Information an die nächste Nervenzelle weitergegeben oder eine Muskelzelle zur Kontraktion erregt.

Die im synaptischen Spalt enthaltenden Enzyme spalten die Botenstoffe, welche die Rezeptoren aktivieren, wieder in ihre Einzelteile auf. Würden sie das nicht tun, so würden die Ionenkanäle die ganze Zeit geöffnet bleiben und dadurch die postsynaptische Zelle dauerhaft erregen. Zum Beispiel wäre so ein Muskel dauerhaft angespannt. Damit das nicht geschieht, werden die Botenstoffe vorzeitig durch die Enzyme entfernt.

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