Die Synapse bezeichnet den Ort der Weiterleitung des Aktionspotentials von einer Zelle zur nächsten. Geschieht dies mit Hilfe eines chemischen Botenstoffes (Transmitter), so spricht man von einer chemischen Synapse.

Aufbau einer chemischen Synapse

am Beispiel einer chemisch-neuromuskulären-Synapse, also der Verbindung von Nervenzelle und Muskelzelle (Motorische Endplatte)

Abb. 1: Schema einer Synapse

Funktion der chemischen Synapse

am obigen Beispiel:

  • Sobald ein Aktionspotential die Terminale erreicht, öffnen sich die spannungsabhängigen Ca2+ Ionenkanäle. Es folgt ein starker Einstrom der Ionen in das Endknöpfchen.

  • Angeregt durch die Ca2+ Ionen Konzentration, wandern die synaptischen Vesikel zur präsynaptischen Membran. Durch Exocytose setzen sie ihre Transmitter in den synaptischen Spalt frei.
    Die Ca2+ Ionen werden derweil wieder aus der Terminale ausgepumpt, um die Ausgangslage wiederherzustellen.

  • Die freigesetzten Transmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt und binden reversibel an den für sie passenden rezeptorabhängigen Ionenkanälen.

  • Die Bindung bewirkt eine Konformationsänderung und damit eine Öffnung, der Rezeptorabhängigen Ionenkanäle.

  • Durch die geöffneten Ionenkanäle findet ein starker Einstrom an Na+ in die Zelle und ein schwacher Ausstrom K+ aus der Zelle statt. Das führt zu einer Depolarisation der Membran (= Endplattenpotential (EPP) oder postsynaptisches Signal (PSP))

  • Das EPP breitet sich elektrisch (durch Ionenwanderung) entlang der Membran aus. Erreicht es eine Stelle, die nicht mehr direkt unter der Terminale liegt, und überschreitet dort die Reizschwelle von -60mV wird ein Muskelaktionspotential ausgelöst. Der Muskel wird kontraktiert.

  • Der Transmitter (i.d.F. Acetylcholin) löst sich von den Ionenkanälen und wird an der Acetylcholinesterase in Acetat und Cholin abgebaut, um eine sofortige Neubesetzung des Rezeptors zu verhindern.

  • Die Spaltprodukte werdeb wieder ins Endknöpfchen aufgenommen und dort neu zu Acetylcholin synthetisiert. Das neugewonnene Acetylcholin wird wiederum in den synaptischen Vesikeln gespeichert.
    Die Synapse ist jetzt voll regeneriert und kann erneut erregt werden!

Chemisch-interneuronale Synapsen

Es gibt zwei Arten an chemisch-interneuronalen Synapsen.

Erregende Synapse

Eine erregende Synapse verstärkt die Depolarisation am anbindenden Neuron.

Als Transmitter kommen Acetylcholin, Dopamin, Serotonin, u.a. infrage.

Die Funktion der Synapse ist analog zu der normalen chemischen Synapse.

Die Transmitter öffnen die Ionenkanäle in der postsynaptischen Membran. Darauf folgt die Depolarisation und ein erregendes postsynaptisches Potential (EPSP)

Hemmende Synapse

Eine hemmende / inhibitorische Synapse vermindert die Depolarisation (= Hyperpolarisation) am anbindenden Neuron.

Ein Beispiel für einen Transmitter wäre die y-Aminobuttersäure.

Im Gegensatz zur normalen Synapse werden bei der hemmenden Synapse K+ bzw. Cl- Kanäle geöffnet. Die darauf folgende Hyperpolarisation führt zu einem inhibitorischen postsynaptischen Potential (IPSP)

Die Erregung eines Neurons ergibt sich aus der Summe der verschiedenen Signale, die das Neuron erhält. Also alle EPSPs verrechnet mit allen IPSPs (= Synaptische Integration)

Trotz allem: Nicht jedes Endplattenpotential - egal ob von einer erregenden oder hemmenden Synapse stammend - führt auch zu einer Reizüberschreitung in der postsynaptischen Membran. Oft sind mehrere APo's nötig, um tatsächlich zu einer Muskelkontraktion zu führen oder diese zu unterbinden.
Es gibt zwei Arten von Summation, die an einem Soma auftreten können!

zeitliche Summation: Innerhalb kürzester Zeit laufen APo's am selben Dentrit in das Soma einer Synapse ein.

räumliche Summation: An einem Neuron laufen gleichzeitig mehrere APo's von verschiedenen Dentriten in das Soma einer Nervenzelle ein.

Beide Arten von Summationen führen zu graduierten PSPs.


Quellenangabe

  • Lexikon der Biologie (Bd. 13); Auflage: 1. Auflage 2004 / [Red.: Rolf Sauermost, Doris Freudig ...] - Heidelberg: Spektrum, Akad. Verl.

  • Abb. 1: eigene Darstellung

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