Synapsen

Die Synapse ist die Verbindung zwischen einer Nervenzellen und einer darauffolgenden Zelle. Sie sitzt am Ende des Axons.

Reizweiterleitung einer Synapse:

  • Ein Aktionspotenzial trifft am Endknöpfchen ein. Die Membran depolarisiert und spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle öffnen sich. Calcium strömt daraufhin in die Zelle hinein.
  • Calcium-Ionen regen Vesikel in der Präsynapse, die mit Neurotransmittern gefüllt sind, dazu an, mit der präsynaptischen Membran zu verschmelzen. Die Neurotransmitter diffundieren dann durch den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran.
  • Die Transmitter binden an der postsynaptischen Membran an spezifische Rezeptormoleküle, welche mit Ionenkanälen verbunden sind (bei EPSP: Natrium-Kanäle, bei IPSP: Chlorid-Kanäle). Diese öffnen sich, die spezifischen Ionen strömen in die nachfolgende Zelle und lösen entweder ein EPSP oder ein IPSP aus.
  • Die Transmittermoleküle im synaptischen Spalt werden durch Enzyme gespalten, wodurch sich die Kanäle wieder schließen (Verhinderung der Dauererregung). Die Neurotransmitter werden von der Präsynapse wieder aufgenommen und in Vesikel verpackt.
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Langzeitpotenzierung

Die Effizienz einer präsynaptischen Zelle beim Erzeugen von Aktionspotenzialen in einer Zielzelle wird umso größer, je häufiger diese Zellen gemeinsam aktiv sind. Diesen Umstand bezeichnet man auch als synaptische Plastizität. Dabei kann die Plastizität nicht nur zu einer Potenzierung, also Verstärkung des Signals führen, sondern auch zu einer Depression, also einer Abschwächung.

Unter LTP versteht man die Langzeitpotenzierung einer Nervenzelle. Dieser Prozess bietet auch die Grundlage für das Lernen:

  • Schüttet eine Präsynapse den Transmitter Glutamat in einen synaptischen Spalt, so führ das zu einer Öffnung der AMPA-Rezeptorkanäle. Dies sind für Natrium durchlässige Kanäle. Einströmende Natrium-Ionen depolarisieren dann die postsynaptische Membran. An der Postsynapse gibt es aber noch weitere Rezeptoren: Die NMDA-Rezeptorkanäle. Diese sind beim Ruhepotenzial durch Magnesium-Ionen verschlossen.
  • Wird an der Postsynapse hochfrequent und wiederholt depolarisiert oder werden gleichzeitig mehrere Synapsen depolarisiert, so werden die Magnesium-Ionen aus den NMDA-Rezeptoren entfernt und diese Kanäle öffnen sich. Dies hat zur Folge, dass neben den Natrium-Ionen auch Calcium-Ionen in die Postsynapse einströmen. Diese aktivieren dann Enzyme, welche die AMPA-Rezeptoren phosphorylieren. In die postsynaptische Membran werden dann neue AMPA-Rezeptoren eingebaut, wodurch es schließlich zum Wachstum der Synapse kommt.
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