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Neurobiologie

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Die chemische Synapse
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Der Pharmakologe Otto Loewi reizte in einem Versuch das Axon eines zum
Herzen führenden Nervs eines Frosches
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Celina K.

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1.. . Die chemische Synapse ● Der Pharmakologe Otto Loewi reizte in einem Versuch das Axon eines zum Herzen führenden Nervs eines Frosches und beobachtete eine anschließende Verlangsamung des Herzschlags. Er saugte unmittelbar nach der Reizung etwas Flüssigkeit von der Herzaußenseite in direkter Nähe des Nervs in eine Pipette. Nun trug er einen Tropfen der Flüssigkeit auf das Herz eines zweiten Frosches auf, welches daraufhin ebenfalls langsamer schlug. Kontrolltests mit Flüssigkeit, die aus nicht gereizten Froschherzen entnommen worden war, ergaben keine Änderung des Herzschlags. Loewi vermutete, dass... . . ● Berliner Zeitung . Synapse 1921 Wie werden Reize von einer Zelle zur anderen übertragen? . . ... es sich um einen „Schutapotenzial die Konz. von der Flüssigkeit ausgeglichen wird und das Hers langsamer schlägt die Flüssigkeit das AP weitergibt (v) ↳übertragung der Spannung ↳ übertragung von lonen (v) ↳ lonen bilden PSP با übertragung von anderen Stoffen ✓ Neurotransmitter ! Kaskade ! Spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle öffnen sich beim erreichen des AP ↳ Ca strömt mit den Gradienten ins Zellinnere 2+ Anstieg Ca²+ = synaptische Blaschen (vesikel) verschmilzen mit der Zellmembran und lassen ihr Transmitter (Acetylcholin) in den synaptischen Spalt frei 2+ Ca²+-lonen werden gebunden → die konzentration nimmt ab ↳ Vesikel können ihre vesikel nicht mehr ausschütten Chemische Verbindungen werden in den synaptischen Spalt abgegeben Transmitter molekühle→ Rezeptorstelle → öffnet einen lonenkanal ↳ Na-Ionen stromen in die post synaptische Zelle kalonen Strömen in den synaptischen Spalt Durch das Eindringen von ka · lonen = Depolarisation der postsynaptischen Membran Acetylcholinmoleküle können mehrere...

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lonenkanale öffnen Cholinesterase sorgt für die Spaltung von Acetylcholin in Acetat und Cholin Transmitterkonz. singt → keine Depolarisation Na/ka - Pumpe: Na stromen aus der Zelle, ka in die Zelle→ Repolarisation ↳ Acetat Cholin → in den Endknöpfchen um für neues AP Creizustehen → werden zu Acetyl- Cholin verbunden 5. Botulinumtoxin (Botox) ·bindet an den Vesikeln ↳ ● verringert Ausschüttung von Ach in Bakterien konserviert"→ 30 min köcheln tõtet Gift Curare Atropin Gegengift: Antitoxin Lähmungen Ig totlich für die ganze Schule a-Latrotoxin Übersicht Gifte das Gift in den Bakterien ab Alkylphosphate Bsp.: Sarin L Botiumtoxin Tetrodotoxin Nikotin 10 Muscarin Wirkungsort Rezeptor an lonenkanalen Rezeptor an lonenkanalen Prásympatische Membran Postsynapse, Cholinesterase Blockade der Cholinesterase bindet am vesikel blockiert die Na* -Kanäle An den Acetylcholin-Rezeptoren (Bindungsstelle) Botulinumtoxin wird nicht von Cholinesterase abgebaut überdosis: vielleicht Tod kleine Menge: vielleicht eine vergiftung von den Giften kann man nicht abhängig werden! abhängig: wenn physiologische veränderungen im körper sichtbar sind Ausbildung von 2.B Rezeptoren (sie können degenerieren | Wirkung (physiologisch) Lähmung, keine Reizweiterleitung Störung vegetatives Nervensystem Depolarisation, Muskelkrämpfe Lähmung Atemmuskulatur Lähmung Atemmuskulatur Lähmung Lähmung Adrenalinausschüttung Blutdruck steigt Puls steigt Tobsuchtanfälle, Atemlähmung, Pupillenverengung Bluttgefäße öffnen sich Blut-Hirn-Schranke: Durch diese Barriere zwischen Gehirn und übrigen körper werden krankheitserreger und die meisten Schadstoffe vom Gehirn ferngehalten und ein besonderes Milieu. Tettlösliche Substanzen wie Alkohol und Narkosegase können die Blut-Hirn-Schranke aber mit den bekannten drastischen Auswirkung überwinden. geschlossener Calcium-kanal offener Ca-Kanal ● synaptisches Blās - chen/vesikel DIE CHEMISCHE SYNAPSE lonenkanale ● ● 3 ● 1 2 ગા Na/ka- Pumpe ● 50 ● 8 Achetylcholin V Rezeptor ● ankommen des AP ● ● 5 1. ankommendes AP bewirkt Ca²+ lonen - Einstrom in Axon - Endknopf 2. Vesikel verschmelzen mit prásynaptischer Membran → Transmitter gelangen in synapt. Spalt 3. Ach bindet 1ms an Rezeptor dev lonenkanäle → öffnen sich → Na strömt in postsynapt. →k stromt aus Zelle 4. Cholinesterase spaltet Ach 5. Acetat + Cholin postsynaptisches Potenzial (PSP) ● • geschlossenes vesikel ● Transmitter: Acetylcholin prāsynaptische Membran postsynaptische Membran ● Synaptischer Spalt mit Acetat und Cholin Cholinesterase ● ● ● informationsabruf Sich erinnern verknüpfung Neu-Alt Neue Informationen mit alten werden verknüpft Engrammierung dauerhafte abspeicherung im Langzeitgedächtnis langzeitgedächtnis Persõnniche Erlebnisse und Ereignisse 00 vielleicht unbegrenzt Gedächtnis dekorativ explizit (bewusst zugänglich) nichts geht verloren. 123 Information aus dem Arbeitsgedächtnis Daten, Fakten und Wissen Abc Enkodierung und konsolidierung k Informationen werden abgespeichert verfestigt ... E=mc² und durch wiederholtes aufrufen 00000 sensorisches Gedächtnis / ultrakurzzeitgedächtnis kurzzeitgedächtnis /Primeres Gedächtnis Speicherung: verbindungen zwischen Gehirnzellen Informationen bleiden für max 1-2 sek. haurige wiederholungen / Betonung oder KOPPlung an intensive Gefühle Vor Prägung Wiederholung/übung Langzeitgedächtnis (Priming) im Großhirn Informationen bleiden lange Arbeitsgedächtnis/Mittelfristiges cedächtnis / Sekundäres Gedächtnis Langzeitgedächtnis Information Informationen bleiden für 10-20 sek (6-9 Informationseinheiten). • aufnehmen motorische Fertigkeit und Gewohnheiten .abspeichern ·abrufen Informationen bleiden für wenige Hin - einige Monate + Gefühle (vorbereitung für informationsaufnahme über die Sinnesorgane Informationsauswahl Wichtig oder unwichtig Prozedural/implizit (unbewusst abrufbar) Klassische und operate konditionierung Wird aussortiert Langzeitgedächtnis) nicht-assoziatives Lernen (Habituation, Sensitivierung) Reize übersetzung von Umweltreizen in Potenzialänderung Reizintensität 11 Potenzial Stärke % Codierung "Pupsen Reiz (umwelt) Reize Reize "Waldgeruch" Zeit Frequenz "Husik" "Schlagen Sonnenlicht" →→ lichtwellen "Tiergeruch" im AP (Axon) Reize →Schallwellen 11 ↑↑↑↑ Druck chem. Stoffe -70 mv+ Rezeptorintensitāt Volt Pupsen Ach aufnehmendes Organ GABA ↳ L • Ohr →Haarzelle •Haut →→Malpigische /Merkel-körper Auge →→Stäbchen • läpfchen Nase olfaktorische Riechzellen GHB Rezeptorzelle " Waldgeruch" 11 Zeit EPSP PSP (2.B Dendrit) IPSP Curare, Pflanzengift (Pfeilgift der Indianer), blockiert die Acetylcholin- Rezeptoren der motorischen End- platten, Tod durch Atemlähmung. Weil Bindung reversibel, medizini- sche Verwendung bei Operationen unter künstlicher Beatmung; dabei totale Entspannung von Muskeln Nicotin, Gift der Tabakpflanze, wirkt wie Acetylcholin. Wird von Cholin- esterase nicht abgebaut. Tödliche Dosis bei oraler Aufnahme von ca. 1 mg/kg Körpergewicht Alkylphosphate (organische Phos- phorverbindungen), enthalten in Kampfgasen, Insektenvertilgungs- mitteln (E 605 u.a.). Hemmung der Cholinesterase, Tod durch Atemlähmung Übersicht Gifte Gift der Schwarzen Witwe" (Spinne) bewirkt schlagartige und irreparable Entleerung der synaptischen Bläschen aller motorischen Endplatten. Tod durch Atem- lähmung 8 e Botulinumgift wird von Bakterien der Art Clostridium botulinum in verder- bendem Fleisch erzeugt. Hemmt Acetylcholinausschüttung z. B. in Zwerchfell und Rippenmuskulatur. Tödliche Atemlähmung durch 0,01 mg. Eines der stärksten Gifte Cholinesterase Acetylcholin-Rezeptoren Muscarin, Gift des Fliegenpilzes, wirkt wie Acetylcholin. Wird von Cholinesterase nicht abgebaut. Tobsuchtsanfälle, Atemlähmung, Pupillenverengung Atropin, Gift der Tollkirsche (Atropa belladonna), blockiert die Acetylcholin- Rezeptoren in Synapsen des Herzens, der Eingeweide, der Irismuskeln im Auge. Tod durch Herzstillstand. Wegen bewusst- seinsverändernder Wirkung früher in geringer Dosierung Bestandteil von Hexenrezepturen; zur Pupillenerweite- rung früher am Auge angewendet (bella donna, ital. schöne Frau). Heute Verwendung bei Augenuntersuchungen Axon Querschnitt 0 Elektrode Ruhepotenzial Hintergrundkanale 中 Na*/k*. Pumpe Volt - meter Im Ruhepotenzial : - 70 mV Chlorid-Anion Natrium-kation b) Wie wird das Ruhepotenzial aufrecht erhalten? Natrium-kalium-Pumpe lon-geladene Teilchen CI = NaCl (Kochsalz) Anion sind größer ! Weitere Anion Bezugselektrode a) Was ist ein Ruhepotenzial? Das Ruhepotenzial ist ein Spannungsunterschied durch ungleicher Verteilung von Natrium- und kali-lonen im Neuron bzw. Axon. Im Ruhepotenzial kann das Neuron jeder Zeit erregt werden. Na Cl kalium-kationen c) Ist es energetisch sinnvoll? Es ist energetisch aufwendiger, aber extrem schnell wenn es gebraucht wird Į chem. Gradient konz.gefälle von bestimmten lon elektr. Gradient Ungleichverteilung von Ladungen geschlossene kanale sind Spannungsge steuert Chem. Gleichgewicht Fortleitung des AP entlang des Axons kontinuierliche Erregungsleitung AP AD AP ↳ AP ↓ O 0 0,1 mm 1000 lonenkanale (500 Na +500k-kanale 500 mal muss das AP erzeugt werden fortlaufende Neuentstehung! abhängig von: a) Långe + Durchmesser des Axons b) Myelinscheiden . saltatorische Erregungsleitung AP AP di با AP AP ↓ ↓ 0,1 mm 200 lonenkanale (100 Na+100K* -Kanäle 100 mal muss das AP erzeugt werden schneller + weniger AP Ida weniger Na und k- Pumpen 1. Curare . . . . . zur Jagd von Ureinwohner Übersicht Gifte an der motorischen Endplatte setzt sich an die Acetylcholinrezeptoren hemmt Acetylcholinesterase (Neostigmin) Acetylcholin (protagonist (Spieler)) Curare (Antagonist (Gegenspieler)) TIG HA Atropin 2. Atropin 3. α-Latrotoxine (Schwarze Witwe) • an den Ca²-kanale →Ach wird dauerhaft in den postsynaptischen Spalt befördert · krampfartige Magenschmerzen, kopfschmerzen • Symptome treten nach 1-3h auf . Darm und Gehirn ) · Pupillen weiten sich, Hemmung der Darmaktivitāt und des Speichelflusses ·beim Augenarzt angewendet . Vorträge •Gift der Tollkirsche hemmt Parasympatikus (Steuerung 2.B. im . Alkylphosphate HEL X-Latrotoxin Alkylphos- dauerhafte Erregung phate an der Postsynapse Hemmung von Cholinesterase Curare mit Sauerstoff behandelbar Gegenmittel: Atropin RUHE-UND AKTIONSPOTENZIAL Ruhepotenzial (-70 mV) 4 · chemisches Potenzial wird ausgeglichen . • die Membran ist für Anionen undurchlässig • durch die Natrium* / kalium* -Pumpe werden, durch Spaltung von ATP, die kationen transportiert. • Bei einem Transportvorgang werden 2k und 3 Na transportiert • ohne Ruhepotenzial, kein Aktionspotenzial außen Doppellipid- schicht Durch ↳ innen . [ CI- Na+ Protein 3 Na+/K+-PUMPE Aktionspotenzial 4 ↳ · Am Axonhügel entsteht das AP, weil dort der Schwellenwert am niedrigsten ist •Durch Signale von anderen Neuronen ändert sich das Membran potenzial Depolarisation : muss den Schwellenwert übersteigen (-50 mV) •Spannungsgesteuerte Na-kanāle öffnen sich (bei -40 mV) Das Membranpotenzial wird positiver (40 mV), weil viele Na'-lonen ins innere transportiert worden (Alles-Oder Nichts · Regel) außen K+-Kanal CI- innen -70 mV · Refraktārzeit: die Phase, wo das Neuron nicht erregbar ist •Spannungsgesteuerten k²-kanale öffnen sich um das Ruhe - potenzial herzustellen→ Repolarisation ↳ Das Membranpotenzial liegt bei 10 mv das verzögerte Reaktion kommt es zur Hyperpolarisation (-80 mV) anschließend kann das Ruhepotenzial hergestellt werden Na+ Protein Spannung/mV •Na gerät ungeholt durch den K*- Kanal hinein, es entsteht durch die negative Ladung im Zellinnere ↳ da nennt man ein Na*- Ausstrom 50 Na+ ↳ das Zellinnere wird negativ geladen, es entsteht ein elektrisches Potenzial • durch K*-kanale stromen die k kationen ins Zelläußere, dies ist der k Ausstrom das elektr. Potenzial und das chem. Potenzial muss ausgeglichen werden Das Gleichgewicht zwischen elektr. und chem. Potenzial heißt Ruhepotenzial. Das Ruhepotenzial ist der Spannungs- unterschied zwischen den Innen- und Außenraum einer nicht angeregten Nervenzelle. •Na/k-Pumpe arbeitet die ganze zeit ATP7 ouden -100- Na+ Repolarisation -50- Schwellen- spannung AUCH IM AXONHÜGEL CI- -30 H CI- DEPOLARISATION Reiz Protein -40 mV No +40 mV Schwellenwert No Overshoot Depolarisation unterschwellige Reize Na+ Aktionspotential CI- Na+ ADP + P Zeit 2 ms ........... Hyperpola- risation Asiasias Protein synoptisches Signal Ruhepotential Aktionspotenzial Ruhezustand:• Natrium-kanale geschlossen (Aktivierungstor geschlossen) Kalium -kanale geschlossen Schwellen(npotenzial): • Natrium-kanāle teilweise geöffnet, teilweise geschlossen (→ durch Impulse = bis ca.-50 mV kalium-kanale geschlossen Spannungsänderung) . Depolarisationsphase des Aktionspotenzials: • Natrium-Kanäle geöffnet → Na²- Einstrom bis ca. 40mV Kalium-kanale geschlossen, um kompensieren, den k-Ausstrom zu verhindern . Repolarisations phase des Aktionspotenzials: • Natrium-kanále inaktiv / geschlossen (Interaktivierungstor geschlossen) . kalium-kanale geöffnet /aktiv → k*-Ausstrom . Nach potenzial: • Natrium-kanale geöffnet (Aktivierungstor geschlossen) (Hyperpotenzial) kalium-kanale geschlossen → weiter k-Ausstrom erhöhte Arbeit der Na/k- Pumpe ↳ Wiederherstellung des Ruhepotential JEMLJE Depolarisationsphase des Aktionspotenzials: Aktivierungstor 2 Schwelle: Teneri Außen- milieu Plasma- membran Zell- inneres (Na Natrium- kanal Ruhezustand: +50 0 Aktions- potenzial Schwellen- -50-potenzial O -100 Ruhepotenzial Time Kalium kanal TOOL 4 Inaktivierungstor Repolarisationsphase des Aktionspotenzials: TITUL Nachpotenzial: Campbell/Reece, Biologie, 6. Aufl., 200 immer nach dem gleichen Ablauf ganzer Ausschlag Aktionspotential 503 H-Summation zeillis e Summation langsamer" schneller" LAAG Neuron I Zeit Neuron 2 Neuron 2 Zeit ↑ räumliche Summation Hov Zeit Ach GABA EPSP ↑ Postsynapse Zeit EPSP(-2) Postsynapse IPSP (-1) erregendes Transmitter Postsynapse Zeit Zeit u HA Neuron 2 hemmend Axonhügel n rechnen hemmendes Neurotransmitter Zusammen. langsamer" Schneller" Zeit Synapsen 11 "Empfänger" Neuron I erregend EPSP (+1) Zeit Postsynapse Axonhügel Neuron 3 Zeit PREFRONTAL CORTEX Steuerung der Emotionen AMYGDALA Nervenzelle . HIPPOCAMPUS b) Nervenzellkörper: · viel ER (Nisselschollen) (Soma) 11 a) Dendriten: übertragen synaptische Informationen ·liefern Ansätze für Präsynapsen bilden Fortsätze Spines → Dornen Neuronales Fenster: Zeiträume für neuronale Entwicklungs- prozesse Schaltstelle zwischen Langzeit- und Kurzzeit gedächnis c) Axonhügel: bekommt Schwellepotenzial (berechnetet wert) Signalverarbeitung ↳räumliche u. zeitliche Summation d) Axon: · langer Fortsatz (bis zu 1m) · umhüllt →„ Nervenfaser Synaptische Plastizität: die Eigenart von Synapsen, sich zweck Optimierung laufender Prozesse nutzungsabhängig in ihrer Anatomie und Funktion zu erzeugt Aktionspotenzial (Spannung, die weitergeleitet wird) MRT → macht die Gehirnaktivität sichtbar Ariale können neu besetzt werden, wenn die alten " Nerven absterben". e) Endknöpfchen: Präsynapse leitet Impulse in Richtung Axon weiter ·leitet Aktionspotenzial zur Synapse leitet Stoffe (Neurotransmitter, Enzyme,...) zur Synapse 0₁0 & (Postsynapse) entiert sich im synaptischen Spalt (30nm) enthält Neurotransmitter Dendriten, Polyribosomen Ribosomen Nucleus Nucleolus Zellmembran- Microtubuli raues ER Golgi-Apparat hondrium glattes ER Synapse (axodendritis verändern ↳ Microtubulus Neurotransmitter Rezeptor. hüpfende Erregungsleitung saltatorisch f) Schwann-Zelle / : .. Myelinscheide 11 Synapse napse (xomatisch) Postsynapse (Dedriten) DRAY Präsynapse Axonhügel D synaptische Vesikel Synapse (axoaxonal) synaptischer Spalt Axonterminale Einbahn- Ranvier-Schnürring straße" Dendriten Myelin Nucleus (Schwann-Zelle) Gliazelle" wickelt sich um das Axon Isolation! →Schnelle Myelinscheide (Schwann-Zelle) Microfilamente, Microtubulus Axon Erregungsleitung unterbrochen durch Ranvirsche Schnürring ohne Myelin kontinuirliche Erregungsleitung Allgemeines Nat-Ausstrom Abhängigkeiten: a) b) a Temperaturabsenkung c) auf 10°C . . . . Natrium-Kalium-Pumpe t₁ der Transport von 3 Natrium-Ionen aus der Zelle der Transport von 2 Kalium-Ionen in die Zelle gegen den konzentrationsgradienten Antiport der Zyklus kann pro Sekunde bis zu 300 mal ablaufen : permanentes Entfernen von K* innen Zeit : t₂ Nat-Ausstrom an der Nervenmembran unter verschiedenen Bedingungen Aufbau: Pumpe ist ATP-abhängig (J) Wenn kein ATP vorhanden ist kann Na* nicht ausstromen : innerhalb der Zelle VİNİN Zeit Pumpe ist temperaturabhängig Je niedriger die Temperatur desto kleiner der Nat. Ausstrom Die Pumpe ist konzentrationsabhängig (mol/1) Durch die resultierende, negative Ladung wollen die Na* ins innere der Zelle können nicht ausstromen. Zellmembran außerhalb der Zelle Transmembranprotein Zusatz von Dinitrophenol (reversible Hemmung der ATP-Bildung in den Mitochondrien) und Zeit

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Tettlösliche Substanzen wie Alkohol und Narkosegase können die Blut-Hirn-Schranke aber mit den bekannten drastischen Auswirkung überwinden. geschlossener Calcium-kanal offener Ca-Kanal ● synaptisches Blās - chen/vesikel DIE CHEMISCHE SYNAPSE lonenkanale ● ● 3 ● 1 2 ગા Na/ka- Pumpe ● 50 ● 8 Achetylcholin V Rezeptor ● ankommen des AP ● ● 5 1. ankommendes AP bewirkt Ca²+ lonen - Einstrom in Axon - Endknopf 2. Vesikel verschmelzen mit prásynaptischer Membran → Transmitter gelangen in synapt. Spalt 3. Ach bindet 1ms an Rezeptor dev lonenkanäle → öffnen sich → Na strömt in postsynapt. →k stromt aus Zelle 4. Cholinesterase spaltet Ach 5. Acetat + Cholin postsynaptisches Potenzial (PSP) ● • geschlossenes vesikel ● Transmitter: Acetylcholin prāsynaptische Membran postsynaptische Membran ● Synaptischer Spalt mit Acetat und Cholin Cholinesterase ● ● ● informationsabruf Sich erinnern verknüpfung Neu-Alt Neue Informationen mit alten werden verknüpft Engrammierung dauerhafte abspeicherung im Langzeitgedächtnis langzeitgedächtnis Persõnniche Erlebnisse und Ereignisse 00 vielleicht unbegrenzt Gedächtnis dekorativ explizit (bewusst zugänglich) nichts geht verloren. 123 Information aus dem Arbeitsgedächtnis Daten, Fakten und Wissen Abc Enkodierung und konsolidierung k Informationen werden abgespeichert verfestigt ... 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Hemmung der Cholinesterase, Tod durch Atemlähmung Übersicht Gifte Gift der Schwarzen Witwe" (Spinne) bewirkt schlagartige und irreparable Entleerung der synaptischen Bläschen aller motorischen Endplatten. Tod durch Atem- lähmung 8 e Botulinumgift wird von Bakterien der Art Clostridium botulinum in verder- bendem Fleisch erzeugt. Hemmt Acetylcholinausschüttung z. B. in Zwerchfell und Rippenmuskulatur. Tödliche Atemlähmung durch 0,01 mg. Eines der stärksten Gifte Cholinesterase Acetylcholin-Rezeptoren Muscarin, Gift des Fliegenpilzes, wirkt wie Acetylcholin. Wird von Cholinesterase nicht abgebaut. Tobsuchtsanfälle, Atemlähmung, Pupillenverengung Atropin, Gift der Tollkirsche (Atropa belladonna), blockiert die Acetylcholin- Rezeptoren in Synapsen des Herzens, der Eingeweide, der Irismuskeln im Auge. Tod durch Herzstillstand. Wegen bewusst- seinsverändernder Wirkung früher in geringer Dosierung Bestandteil von Hexenrezepturen; zur Pupillenerweite- rung früher am Auge angewendet (bella donna, ital. schöne Frau). Heute Verwendung bei Augenuntersuchungen Axon Querschnitt 0 Elektrode Ruhepotenzial Hintergrundkanale 中 Na*/k*. Pumpe Volt - meter Im Ruhepotenzial : - 70 mV Chlorid-Anion Natrium-kation b) Wie wird das Ruhepotenzial aufrecht erhalten? Natrium-kalium-Pumpe lon-geladene Teilchen CI = NaCl (Kochsalz) Anion sind größer ! Weitere Anion Bezugselektrode a) Was ist ein Ruhepotenzial? Das Ruhepotenzial ist ein Spannungsunterschied durch ungleicher Verteilung von Natrium- und kali-lonen im Neuron bzw. Axon. Im Ruhepotenzial kann das Neuron jeder Zeit erregt werden. Na Cl kalium-kationen c) Ist es energetisch sinnvoll? Es ist energetisch aufwendiger, aber extrem schnell wenn es gebraucht wird Į chem. Gradient konz.gefälle von bestimmten lon elektr. Gradient Ungleichverteilung von Ladungen geschlossene kanale sind Spannungsge steuert Chem. Gleichgewicht Fortleitung des AP entlang des Axons kontinuierliche Erregungsleitung AP AD AP ↳ AP ↓ O 0 0,1 mm 1000 lonenkanale (500 Na +500k-kanale 500 mal muss das AP erzeugt werden fortlaufende Neuentstehung! abhängig von: a) Långe + Durchmesser des Axons b) Myelinscheiden . saltatorische Erregungsleitung AP AP di با AP AP ↓ ↓ 0,1 mm 200 lonenkanale (100 Na+100K* -Kanäle 100 mal muss das AP erzeugt werden schneller + weniger AP Ida weniger Na und k- Pumpen 1. Curare . . . . . zur Jagd von Ureinwohner Übersicht Gifte an der motorischen Endplatte setzt sich an die Acetylcholinrezeptoren hemmt Acetylcholinesterase (Neostigmin) Acetylcholin (protagonist (Spieler)) Curare (Antagonist (Gegenspieler)) TIG HA Atropin 2. Atropin 3. α-Latrotoxine (Schwarze Witwe) • an den Ca²-kanale →Ach wird dauerhaft in den postsynaptischen Spalt befördert · krampfartige Magenschmerzen, kopfschmerzen • Symptome treten nach 1-3h auf . Darm und Gehirn ) · Pupillen weiten sich, Hemmung der Darmaktivitāt und des Speichelflusses ·beim Augenarzt angewendet . Vorträge •Gift der Tollkirsche hemmt Parasympatikus (Steuerung 2.B. im . Alkylphosphate HEL X-Latrotoxin Alkylphos- dauerhafte Erregung phate an der Postsynapse Hemmung von Cholinesterase Curare mit Sauerstoff behandelbar Gegenmittel: Atropin RUHE-UND AKTIONSPOTENZIAL Ruhepotenzial (-70 mV) 4 · chemisches Potenzial wird ausgeglichen . • die Membran ist für Anionen undurchlässig • durch die Natrium* / kalium* -Pumpe werden, durch Spaltung von ATP, die kationen transportiert. • Bei einem Transportvorgang werden 2k und 3 Na transportiert • ohne Ruhepotenzial, kein Aktionspotenzial außen Doppellipid- schicht Durch ↳ innen . [ CI- Na+ Protein 3 Na+/K+-PUMPE Aktionspotenzial 4 ↳ · Am Axonhügel entsteht das AP, weil dort der Schwellenwert am niedrigsten ist •Durch Signale von anderen Neuronen ändert sich das Membran potenzial Depolarisation : muss den Schwellenwert übersteigen (-50 mV) •Spannungsgesteuerte Na-kanāle öffnen sich (bei -40 mV) Das Membranpotenzial wird positiver (40 mV), weil viele Na'-lonen ins innere transportiert worden (Alles-Oder Nichts · Regel) außen K+-Kanal CI- innen -70 mV · Refraktārzeit: die Phase, wo das Neuron nicht erregbar ist •Spannungsgesteuerten k²-kanale öffnen sich um das Ruhe - potenzial herzustellen→ Repolarisation ↳ Das Membranpotenzial liegt bei 10 mv das verzögerte Reaktion kommt es zur Hyperpolarisation (-80 mV) anschließend kann das Ruhepotenzial hergestellt werden Na+ Protein Spannung/mV •Na gerät ungeholt durch den K*- Kanal hinein, es entsteht durch die negative Ladung im Zellinnere ↳ da nennt man ein Na*- Ausstrom 50 Na+ ↳ das Zellinnere wird negativ geladen, es entsteht ein elektrisches Potenzial • durch K*-kanale stromen die k kationen ins Zelläußere, dies ist der k Ausstrom das elektr. Potenzial und das chem. Potenzial muss ausgeglichen werden Das Gleichgewicht zwischen elektr. und chem. Potenzial heißt Ruhepotenzial. Das Ruhepotenzial ist der Spannungs- unterschied zwischen den Innen- und Außenraum einer nicht angeregten Nervenzelle. •Na/k-Pumpe arbeitet die ganze zeit ATP7 ouden -100- Na+ Repolarisation -50- Schwellen- spannung AUCH IM AXONHÜGEL CI- -30 H CI- DEPOLARISATION Reiz Protein -40 mV No +40 mV Schwellenwert No Overshoot Depolarisation unterschwellige Reize Na+ Aktionspotential CI- Na+ ADP + P Zeit 2 ms ........... Hyperpola- risation Asiasias Protein synoptisches Signal Ruhepotential Aktionspotenzial Ruhezustand:• Natrium-kanale geschlossen (Aktivierungstor geschlossen) Kalium -kanale geschlossen Schwellen(npotenzial): • Natrium-kanāle teilweise geöffnet, teilweise geschlossen (→ durch Impulse = bis ca.-50 mV kalium-kanale geschlossen Spannungsänderung) . Depolarisationsphase des Aktionspotenzials: • Natrium-Kanäle geöffnet → Na²- Einstrom bis ca. 40mV Kalium-kanale geschlossen, um kompensieren, den k-Ausstrom zu verhindern . Repolarisations phase des Aktionspotenzials: • Natrium-kanále inaktiv / geschlossen (Interaktivierungstor geschlossen) . kalium-kanale geöffnet /aktiv → k*-Ausstrom . Nach potenzial: • Natrium-kanale geöffnet (Aktivierungstor geschlossen) (Hyperpotenzial) kalium-kanale geschlossen → weiter k-Ausstrom erhöhte Arbeit der Na/k- Pumpe ↳ Wiederherstellung des Ruhepotential JEMLJE Depolarisationsphase des Aktionspotenzials: Aktivierungstor 2 Schwelle: Teneri Außen- milieu Plasma- membran Zell- inneres (Na Natrium- kanal Ruhezustand: +50 0 Aktions- potenzial Schwellen- -50-potenzial O -100 Ruhepotenzial Time Kalium kanal TOOL 4 Inaktivierungstor Repolarisationsphase des Aktionspotenzials: TITUL Nachpotenzial: Campbell/Reece, Biologie, 6. Aufl., 200 immer nach dem gleichen Ablauf ganzer Ausschlag Aktionspotential 503 H-Summation zeillis e Summation langsamer" schneller" LAAG Neuron I Zeit Neuron 2 Neuron 2 Zeit ↑ räumliche Summation Hov Zeit Ach GABA EPSP ↑ Postsynapse Zeit EPSP(-2) Postsynapse IPSP (-1) erregendes Transmitter Postsynapse Zeit Zeit u HA Neuron 2 hemmend Axonhügel n rechnen hemmendes Neurotransmitter Zusammen. langsamer" Schneller" Zeit Synapsen 11 "Empfänger" Neuron I erregend EPSP (+1) Zeit Postsynapse Axonhügel Neuron 3 Zeit PREFRONTAL CORTEX Steuerung der Emotionen AMYGDALA Nervenzelle . HIPPOCAMPUS b) Nervenzellkörper: · viel ER (Nisselschollen) (Soma) 11 a) Dendriten: übertragen synaptische Informationen ·liefern Ansätze für Präsynapsen bilden Fortsätze Spines → Dornen Neuronales Fenster: Zeiträume für neuronale Entwicklungs- prozesse Schaltstelle zwischen Langzeit- und Kurzzeit gedächnis c) Axonhügel: bekommt Schwellepotenzial (berechnetet wert) Signalverarbeitung ↳räumliche u. zeitliche Summation d) Axon: · langer Fortsatz (bis zu 1m) · umhüllt →„ Nervenfaser Synaptische Plastizität: die Eigenart von Synapsen, sich zweck Optimierung laufender Prozesse nutzungsabhängig in ihrer Anatomie und Funktion zu erzeugt Aktionspotenzial (Spannung, die weitergeleitet wird) MRT → macht die Gehirnaktivität sichtbar Ariale können neu besetzt werden, wenn die alten " Nerven absterben". e) Endknöpfchen: Präsynapse leitet Impulse in Richtung Axon weiter ·leitet Aktionspotenzial zur Synapse leitet Stoffe (Neurotransmitter, Enzyme,...) zur Synapse 0₁0 & (Postsynapse) entiert sich im synaptischen Spalt (30nm) enthält Neurotransmitter Dendriten, Polyribosomen Ribosomen Nucleus Nucleolus Zellmembran- Microtubuli raues ER Golgi-Apparat hondrium glattes ER Synapse (axodendritis verändern ↳ Microtubulus Neurotransmitter Rezeptor. hüpfende Erregungsleitung saltatorisch f) Schwann-Zelle / : .. Myelinscheide 11 Synapse napse (xomatisch) Postsynapse (Dedriten) DRAY Präsynapse Axonhügel D synaptische Vesikel Synapse (axoaxonal) synaptischer Spalt Axonterminale Einbahn- Ranvier-Schnürring straße" Dendriten Myelin Nucleus (Schwann-Zelle) Gliazelle" wickelt sich um das Axon Isolation! →Schnelle Myelinscheide (Schwann-Zelle) Microfilamente, Microtubulus Axon Erregungsleitung unterbrochen durch Ranvirsche Schnürring ohne Myelin kontinuirliche Erregungsleitung Allgemeines Nat-Ausstrom Abhängigkeiten: a) b) a Temperaturabsenkung c) auf 10°C . . . . Natrium-Kalium-Pumpe t₁ der Transport von 3 Natrium-Ionen aus der Zelle der Transport von 2 Kalium-Ionen in die Zelle gegen den konzentrationsgradienten Antiport der Zyklus kann pro Sekunde bis zu 300 mal ablaufen : permanentes Entfernen von K* innen Zeit : t₂ Nat-Ausstrom an der Nervenmembran unter verschiedenen Bedingungen Aufbau: Pumpe ist ATP-abhängig (J) Wenn kein ATP vorhanden ist kann Na* nicht ausstromen : innerhalb der Zelle VİNİN Zeit Pumpe ist temperaturabhängig Je niedriger die Temperatur desto kleiner der Nat. Ausstrom Die Pumpe ist konzentrationsabhängig (mol/1) Durch die resultierende, negative Ladung wollen die Na* ins innere der Zelle können nicht ausstromen. Zellmembran außerhalb der Zelle Transmembranprotein Zusatz von Dinitrophenol (reversible Hemmung der ATP-Bildung in den Mitochondrien) und Zeit