Synapse
Was genau ist eine Synapse und wie ist sie aufgebaut? Das, und wie Synapsen funktionieren, erfährst du hier und in diesem Video!
Inhaltsübersicht
Was sind Synapsen?
Synapsen sind Verbindungsstellen zwischen zwei Zellen, die Informationen (Reize/Erregungen) weiterleiten. Das können Nervenzellen (Neuronen), oder auch anderen Zellen, wie Muskel-, Sinnes– oder Drüsenzellen sein.
Dabei ermöglichen die Synapsen die Kommunikation, die jedoch meistens nur in eine Richtung stattfindet: eine Nervenzelle redet, die benachbarte hört zu.
Innerhalb jeder Nervenzelle werden die Reize dann als elektrische Signale weitergeleitet. Zwischen zwei Nervenzellen könne die Signale auf zwei Arten weitergegeben werden:
- elektrisch — die Form der Reize ändert sich hier nicht.
- chemisch — dann passiert eine Umwandlung des Signals in Botenstoffe, die in der nächsten Zelle wieder in ein elektrisches Signal gewandelt werden.
Ein Neuron kann so mit einer oder bis zu 100.000 weiteren Zellen kommunizieren und Synapsen ausbilden.
Synpase — Aufbau
Der grundlegende Aufbau einer Synapse ist im Groben immer gleich.
Eine Synapse besteht aus drei Bereichen:
- präsynaptische Membran: Axon -Ende der Sender-Nervenzelle (synaptisches Endknöpfchen)
- synaptischer Spalt: Bereich zwischen den beiden kommunizierenden Zellen
- postsynaptische Membran: Membran der Empfänger-Zelle (Dendriten)
Synapsentypen
Obwohl Synapsen grundsätzlich ähnlich aufgebaut sind, gibt es verschiedene Synapsentypen. Du unterscheidest sie vor allem nach der Art der Übertragung im synaptischen Spalt und nach der Auswirkung der Signalübertragung auf die zweite Zelle.
Nach Übertragungsart:
- elektrische Synapse: direkte Übertragung der Erregung durch elektrisches Signal
- chemische Synapse: Kommunikation mithilfe von Botenstoffen (Neurotransmitter)
Nach der Auswirkung auf die Zielzelle:
- erregende Synapse: auch exzitatorische Synapse, löst ein erregendes postsynaptisches Signal (EPSP ) in der Zielzelle aus und aktiviert sie
- hemmende Synapse: auch inhibitorische Synapse, löst ein inhibitorisches postsynaptisches Signal (IPSP ) in der Zielzelle aus und hemmt sie
Elektrische Synapse
In einer elektrischen Synapse (auch gap junction) wird die Erregung (Aktionspotential) direkt in elektrischer Form zur benachbarten Zelle weitergeleitet. Dazu sind die beiden Zellen über Ionenkanäle verbunden und nur durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt.
Der Vorteil dabei ist, dass es zu keiner Verzögerung bei der Reizweiterleitung kommt und dass eine Weiterleitung in beide Richtungen (bidirektional) stattfinden kann.
Elektrische Synapsen kommen in unserem Körper eher selten vor. Du findest sie dort, wo eine schnelle Erregungsleitung wichtig ist. Das ist zum Beispiel in den Herzmuskelzellen der Fall.
Chemische Synapse
Chemische Synapsen kommen in unserem Körper viel häufiger vor. Sie übertragen die Erregung indirekt auf die nächste Zelle, indem sie das elektrische Signal in ein chemisches umwandeln.
Dazu löst das Aktionspotential die Freisetzung von Botenstoffen (Neurotransmittern) aus den Vesikeln aus. Diese gelangen in den Zwischenraum der Synapse und binden dann an Rezeptoren an der Membran der benachbarten Zelle.
So wird in der nächsten Zelle ein neues Aktionspotential erzeugt. Dadurch ist die Reizübertragung (synaptische Transmission) an chemischen Synapsen etwas verzögert und kann nur in eine Richtung (unidirektional) stattfinden.
Auch nach dem Botenstoff lassen sich verschiedene Arten von Synapsen unterscheiden. Beispiele sind:
- cholinerge Synapse: Neurotransmitter Acetylcholin
- adrenerge Synapse: Neurotransmitter Adrenalin
- dopaminerge Synapse: Neurotransmitter Dopamin
- glutamaterge Synapse: Neurotransmitter Glutamat
Übertragung an chemischer Synapse
Damit das Aktionspotential an der chemischen Synapse übertragen werden kann, sind einige Abläufe nötig. Schließlich kommt es als elektrisches Signal am Endknöpfchen an und muss in ein chemisches Signal umgewandelt werden.
Die synaptische Übertragung läuft in folgenden Schritten ab:
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Öffnung Calciumionenkanäle:
Das Aktionspotential löst eine Veränderung der Spannung an der präsynaptischen Zellmembran aus. Das führt zur Öffnung spannungsabhängiger Calciumionenkanäle. -
Calciumioneneinstrom:
Daher strömen positiv geladene Ca2+-Ionen in die Zelle. -
Vesikelverschmelzung:
Der Anstieg der Calciumionenkonzentration löst die Verschmelzung der Vesikel (Bläschen) mit der Membran aus. So werden die darin enthaltenen Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigesetzt (= Exocytose). -
Transmitter binden an Rezeptoren:
Die Neurotransmitter können an der postsynaptischen Membran an für sie spezifische Rezeptoren (Andockstellen) binden. Die Rezeptoren sind mit Ionenkanälen in der Membran verbunden. Daher nennst du sie auch ionotrope Rezeptoren. -
Kanalöffnung:
Die Kanäle sind also nicht spannungsgesteuert, sondern ligandengesteuert. Das bedeutet: Die Ionenkanäle öffnen sich, sobald ein Transmitter (= Ligand) an den entsprechenden Rezeptor gebunden hat. So kann es zum Beispiel zum Einstrom von Natriumionen in die Zelle oder zum Ausstrom von Kaliumionen aus der Zelle kommen. -
Spannungsänderung:
Dieser Ein- und Ausstrom hat eine positive oder negative Veränderung der Spannung zur Folge (= postsynaptisches Potential). So wird entweder ein aktivierendes (EPSP) oder ein hemmendes (IPSP) Signal in der postsynaptischen Zelle ausgelöst. -
Lösen der Transmitter:
Die Erregung / Hemmung findet solange statt, wie die Neurotransmitter an den Rezeptoren gebunden sind. Die Bindung ist aber reversibel (umkehrbar) und die Transmitter lösen sich nach einer Weile wieder vom Rezeptor. -
Wiederaufnahme Transmitter Präsynapse:
Dann können sie wieder von der präsynaptischen Zelle aufgenommen und erneut verwendet werden. Manche Neurotransmitter werden vor der Wiederaufnahme von speziellen Enzymen im synaptischen Spalt abgebaut (z.B. Abbau von Acetylcholin zu Acetat und Cholin durch das Enzym Cholinesterase).
Synapsengifte
Es gibt verschiedene Synapsengifte, die die Reizweiterleitung an chemischen Synapsen stören oder verhindern können. Sie hemmen dann die Informationsübertragung an Synapsen an unterschiedlichen Stellen. Beispiele sind:
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Nikotin (Tabakpflanze):
Es aktiviert postsynaptische Rezeptoren, die auch durch Acetylcholin aktiviert werden. Nikotin hat daher eine erregende Wirkung auf deinen Körper.
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Atropin (Tollkirsche):
Atropin dagegen hemmt Acetylcholin-Rezeptoren, indem es die Bindung von Acetylcholin verhindert. So weiten sich durch Atropin zum Beispiel deine Pupillen, durch eine Blockade von Muskeln im Auge.
Synapse — häufigste Fragen
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Wie sieht der Aufbau einer Synapse aus? Eine Synapse besteht aus drei Bereichen. Von der Präsynapse geht das weitergeleitete Signal aus. Die Postsynapse ist die Nachbarzelle, die das Signal empfängt. Zwischen den beiden liegt der synaptische Spalt. -
Was sind Synapsen? Eine Synapse ist der Verbindungsbereich zwischen zwei Zellen, in dem chemisch oder elektrisch ein Signal weitergeleitet wird. Es gibt Synapsen bei Nervenzellen, aber auch bei anderen Arten von Zellen, wie Muskel- oder Sinneszellen. -
Was ist die Funktion einer Synapse? Eine Synapse ist der Verbindungsbereich zwischen zwei Zellen, meist Nervenzellen. Ihre Funktion ist das Übertragen von chemischen oder elektrischen Signalen von einer Nervenzelle zu ihrer Nachbarzelle. Sie sind also essenziell für die Reizweiterleitung im Nervensystem.
Erregungsleitung
Jetzt weißt du, wie die Übertragung von Signalen zwischen zwei Nervenzellen aussieht. Aber wie werden solche Erregungen innerhalb einer Nervenzelle weitergeleitet? Das erfährst du hier!
