Erregungsübertragung an der Synapse — Synapse Aufbau & Funktion (chemische & elektrische Synapse, IPSP/EPSP, Summation)

Synapse Aufbau und Funktion

Chemische Synapse Aufbau

Ein elektrisches Signal kann den physischen Spalt zwischen zwei Nervenzellen nicht einfach überspringen. Der Synapse Aufbau ermöglicht die Übersetzung in ein chemisches Signal.

• Präsynaptische Membran: Das Ende der Sender-Zelle mit synaptischen Vesikeln, die Neurotransmitter (wie Acetylcholin) enthalten.
• Synaptischer Spalt: Der winzige Zwischenraum, den die Botenstoffe durchqueren müssen.
• Postsynaptische Membran: Die Empfänger-Zelle mit Rezeptoren für die Neurotransmitter.

Synapse Funktion & Erregungsübertragung

Die Erregungsübertragung an der Synapse läuft in festen Schritten ab.

• Calcium-Einstrom: Das Aktionspotenzial öffnet spannungsgesteuerte Calciumkanäle im Endknöpfchen.
• Transmitter-Ausschüttung: Vesikel verschmelzen mit der Membran und entleeren Botenstoffe in den Spalt.
• Kanalöffnung: Die Transmitter binden an Rezeptoren der Folgezelle und ändern deren Membranpotenzial.

💡 Tipp: Merk dir für dein Erregungsübertragung an der Synapse Arbeitsblatt: Calcium ist der Schlüssel, der die Vesikel zur Ausschüttung zwingt.

EPSP, IPSP und elektrische Synapsen

EPSP vs. IPSP

Die Botenstoffe an der postsynaptischen Membran erzeugen ein postsynaptisches Potential.

• EPSP: Das exzitatorische postsynaptische Potential wirkt erregend durch Depolarisation (Zelle wird positiver).
• IPSP: Das inhibitorische postsynaptische Potential wirkt hemmend durch Hyperpolarisation (Zelle wird negativer).
• Unterschied: Das postsynaptische Potential Aktionspotential Unterschied liegt darin, dass PSPs schwächer werden, während ein Aktionspotenzial immer gleich stark bleibt.

Chemische und elektrische Synapse

Es gibt zwei grundlegende Synapsentypen im Körper.

• Chemische Synapse: Signalübertragung via Neurotransmitter, mit minimaler Verzögerung, aber nur in eine Richtung.
• Elektrische Synapse: Direkter Ionenfluss durch Proteinkanäle (Gap Junctions), ohne Verzögerung und in beide Richtungen.

💡 Tipp: EPSP erregt und startet mit "E", IPSP inhibiert (hemmt) und startet mit "I".

Räumliche und zeitliche Summation

Verrechnung der Signale

Eine einzelne Nervenzelle erhält meist viele Signale gleichzeitig, die am Axonhügel verrechnet werden müssen.

• Räumliche Summation: Mehrere EPSPs von verschiedenen Synapsen kommen gleichzeitig an und addieren sich.
• Zeitliche Summation: Mehrere EPSPs kommen schnell nacheinander von derselben Synapse an und summieren sich auf.
• Schwellenwert: Nur wenn die Summe der EPSPs den Schwellenwert überschreitet, entsteht ein neues Aktionspotenzial.

Rechenbeispiel zur Summation

Beispiel:

1. EPSP 1 ($+10\text{ mV}$) und IPSP 1 ($-5\text{ mV}$) kommen gleichzeitig an.
2. Summe: $+10\text{ mV} - 5\text{ mV} = +5\text{ mV}$ (kein Aktionspotenzial, da der Schwellenwert von meist $-50\text{ mV}$ nicht erreicht ist).

💡 Tipp: Für die räumliche und zeitliche Summation Biologie Klausur: Räumlich bedeutet "viele Orte zur gleichen Zeit", zeitlich bedeutet "ein Ort in kurzer Zeitfolge".