Hilfe in der Neurobiologie?

1 Antwort

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DedeM
29.10.2024, 20:22

Moin,

ja, kann ich...

Du siehst hier die Vorgänge an einer „normalen” Synapse.

Die Synapse besteht aus

  • der präsynaptischen Membran (des Endknöpfchens),
  • dem synaptischen Spalt und
  • der postsynaptischen Membran (der Folgezelle).

In der präsynaptischen Membran des Endknöpfchens gibt es spannungsabhängige Calciumionen-Kanäle. Die heißen so, weil sie im Normalfall geschlossen sind, aber durch eine Depolarisation (Veränderung des Membranpotenzials zu positiveren Werten hin) geöffnet werden können.

Im Inneren des Endknöpfchens überwiegen (im Vergleich zum Außenmilieu) die negativen Ladungsträger. Dadurch gibt es ein Ladungsgefälle (außen positiv, innen negativ).

Außerdem gibt es im Außenmilieu viele Calciumionen, innen praktisch keine. Das führt zu einem Konzentrationsgefälle (außen viele, innen keine Calciumionen).

Schließlich gibt es im Endknöpfchen auch noch Vesikel, in denen ein Neurotransmitter eingeschlossen ist. In diesem Fall ist es der Neurotransmitter Acetylcholin, der sich aus einem Cholin-Anteil und einem Acetatrest zusammensetzt. Diesen Synapsentyp bezeichnet man deshalb auch als „cholinerge Synapse”.

Wenn nun ein Aktionspotenzial (AP) am Endknöpfchen ankommt, werden die spannungsabhängigen Calciumionenkanäle kurzzeitig geöffnet. Wegen des Ladungs- und des Konzentrationsgefälles strömen Calciumionen aus dem Außenmilieu in das Endknöpfchen ein.

Die eingedrungenen Calciumionen bewirken eine Wanderung der Vesikel zur präsynaptischen Membran.

Damit dieser Vorgang nicht zu lange dauert (und es dadurch zu einer übermäßigen Ausschüttung der Neurotransmitter käme) werden die eingedrungenen Calciumionen schnell wieder mit Hilfe einer Calciumionenpumpe unter ATP-Verbrauch (Energieverbrauch) aus dem Endknöpfchen hinaus befördert.

Doch wenn die Vesikel die präsynaptische Membran erreichen, fusionieren die Vesikel- und die Zellmembran miteinander, so dass es zu einer Exocytose der Neurotransmitter in den synaptischen Spalt kommt.

Die Neurotransmitter diffundieren nun im Spalt und erreichen so auch die postsynaptische Membran der Folgezelle.

In der postsynaptischen Membran gibt es nun wiederum ligandenabhängige Natrium-Kaliumionenkanäle. Ligandenabhängig heißt, dass es Substanzen gibt, die, wenn sie an den Ionenkanal andocken, bei dem Kanalprotein eine Konformationsänderung bewirken, wodurch der Kanal geöffnet wird.

Wie immer bei Nervenzellen gibt es ein Ladungsgefälle (innen mehr negative Ladungsträger, außen mehr positive) und ein doppeltes Konzentrationsgefälle (außen viele Natriumionen, aber wenige Kaliumionen, innen wenige Natriumionen, aber viele Kaliumionen).

Wenn sich daher der Natrium-Kaliumionenkanal durch das Andocken des Neurotransmitters Acetylcholin öffnet, strömen zunächst massenhaft Natriumionen ins Zellinnere (entlang des Ladungs- und des Konzentrationsgefälles) und gleich darauf massenhaft Kaliumionen aus der Zelle heraus (ebenfalls entlang des nun neu entstandenen Ladungs- und Konzentrationsgefälles).

Das führt in der Folgezelle zu einer Depolarisation, die man als erregendes postsynaptisches Potenzial (EPSP) bezeichnet.

Aber durch die Konformationsänderung des Kanalproteins durch die Öffnung nach dem Andocken des Neurotransmitters wird der Neurotransmitter von der Andockstelle wieder verdrängt. Ohne den angedockten Neurotransmitter kehrt das Kanalprotein allerdings wieder in seine ursprünglich geschlossene Konformation zurück. Der Kanal ist wieder geschlossen.

Nun kann der Neurotransmitter erneut andocken und den Kanal wieder öffnen. Aber damit es nicht zu einer Dauererregung kommt, gibt es im synaptischen Spalt und in der postsynaptischen Membran noch Spaltungsenzyme, die den Neurotransmitter in Einzelteile spalten. Im Falle des Acetylcholins sind das Acetylcholinesterasen.

Die Acetylcholinesterasen spalten also den Neurotransmitter in den Cholin-Anteil und den Acetylrest. Beide Einzelteile sind nicht mehr in der Lage, sich an den Natrium-Kaliumionenkanal anzudocken. Die Erregung (die Auslösung von EPSPs) hört auf.

Aber weil die beiden Einzelteile zu wertvoll sind, um sie einfach aus der Synapse auszuwaschen, werden sie durch eine Endocytose wieder ins Endknöpfchen aufgenommen. Im Endknöpfchen werden sie wieder zu Acetylcholin verbunden und sind dann in einem Vesikel eingeschlossen, wo der Neurotransmitter darauf wartet, dass wieder ein AP am Endknöpfchen ankommt, so dass der gesamte Vorgang von vorne losgehen kann...

Im Endeffekt machst du an einer Synapse also aus einem elektrischen Signal (ankommendes AP) ein chemisches Signal (Ausschüttung des Neurotransmitters), das dann wieder zu einem elektrischen Signal (EPSP) in der Folgezelle führt.

Somit wird das Signal von einer Zelle auf eine andere übertragen.

LG von der Waterkant