Bau der Synapse
Am Ende verzweigt sich das Axon; jede Verzweigung endet in einem Endknöpfchen, das einer anderen Zelle sehr nahe kommt, sie aber nicht berührt.
- Synapse:Kontaktstelle, an der die Erregung von einer Nervenzelle auf eine andere Zelle übertragen wird — auf eine Nerven-, Muskel- oder Drüsenzelle.
- Präsynapse:das Endknöpfchen mit vielen synaptischen Vesikeln (membranumhüllten Bläschen voller Botenstoff) und zahlreichen Mitochondrien, die ATP liefern.
- Synaptischer Spalt:etwa 20–50 nm breiter, flüssigkeitsgefüllter Zwischenraum. Ausgleichsströme können ihn nicht überbrücken; die Erregung muss chemisch übertragen werden.
- Postsynaptische Membran:Membran der nachgeschalteten Zelle; in ihr sitzen Rezeptoren, an die der Botenstoff bindet.
- Neurotransmitter:Botenstoff, der die Information über den Spalt trägt. An cholinergen Synapsen ist es Acetylcholin (ACh).
- Ligandengesteuerter Ionenkanal:Kanalprotein, das sich öffnet, wenn ein passendes Molekül (Ligand) bindet. Der nikotinische ACh-Rezeptor ist ein solcher Kanal und vor allem für Na⁺ durchlässig.
Chemische Synapse: Präsynaptisches Endknöpfchen mit transmitterhaltigen Vesikeln, synaptischer Spalt (≈ 20–50 nm) und postsynaptische Membran mit Rezeptoren. An cholinergen Synapsen ist der Transmitter Acetylcholin (ACh).
Ablauf der Übertragung
An der Synapse wird das elektrische Signal in ein chemisches übersetzt — und in der nächsten Zelle wieder in ein elektrisches.
- Ca²⁺-Einstrom:Das AP erreicht das Endknöpfchen und depolarisiert dessen Membran; spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen sich, Ca²⁺ strömt ein.
- Exocytose:Ca²⁺ löst aus, dass Vesikel mit der präsynaptischen Membran verschmelzen; ACh gelangt in den Spalt.
- Diffusion und Bindung:ACh diffundiert durch den Spalt und bindet an die nikotinischen ACh-Rezeptoren; deren Kanäle öffnen sich.
- EPSP:Na⁺ strömt in die postsynaptische Zelle und depolarisiert sie: ein erregendes postsynaptisches Potenzial. Erreicht die Depolarisation am Axonhügel den Schwellenwert, entsteht dort ein AP.
- Inaktivierung:Das Enzym Acetylcholinesterase spaltet ACh im Spalt in Acetat und Cholin; die Kanäle schließen sich, die Übertragung endet nach wenigen Millisekunden.
- Recycling:Cholin wird ins Endknöpfchen zurücktransportiert und mit der Acetylgruppe aus Acetyl-CoA zu neuem ACh verknüpft, das in Vesikel verpackt wird.
- Einbahnstraße:Nur die Präsynapse enthält Transmitter, nur die Postsynapse Rezeptoren — die Erregung läuft nur in eine Richtung. Die chemischen Schritte kosten etwa 0,5 ms (synaptische Verzögerung).
Bring die acht Karten in die Reihenfolge, in der die Übertragung abläuft — ziehen, oder mit der Leertaste aufnehmen, mit den Pfeiltasten verschieben und mit der Leertaste ablegen. ▶ prüft und spielt deine Reihenfolge an der Synapse ab; Schritte, die an ihrer Stelle noch gar nicht möglich sind, werden rot markiert.
Halte fest: Jeder Schritt setzt den vorherigen voraus — ohne AP kein Ca²⁺-Einstrom, ohne Ca²⁺ keine Exocytose, ohne gebundenes ACh kein Na⁺-Einstrom. Die Acetylcholinesterase beendet die Übertragung, das zurückgeholte Cholin macht die Synapse wieder einsatzbereit. (Schema, nicht maßstäblich.)
Erregungsübertragung: AP → Ca²⁺-Einstrom → Exocytose von ACh → Diffusion → Bindung an ligandengesteuerte Na⁺-Kanäle → Na⁺-Einstrom, EPSP → Spaltung durch Acetylcholinesterase → Rückaufnahme von Cholin.
Allgemeine Hinweise
Ca²⁺ ist kein Transmitter
Ca²⁺ strömt nur in das Endknöpfchen ein und löst dort die Exocytose aus. Über den Spalt wandert allein das Acetylcholin.
Zwei Kanaltypen auseinanderhalten
Präsynaptisch öffnen spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle, postsynaptisch ligandengesteuerte Na⁺-Kanäle. Fragen Sie jeweils: Öffnet eine Spannung oder ein Molekül den Kanal?
Ein EPSP ist noch kein AP
Das EPSP ist eine kleine Depolarisation, deren Höhe von der ACh-Menge abhängt. Erst wenn sie am Axonhügel den Schwellenwert erreicht, entsteht ein AP.