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Nervenzelle – Bau und Funktion

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Nervenzelle – Bau und Funktion
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Beschreibung Nervenzelle – Bau und Funktion

Was ist eine Nervenzelle?

Unser Körper besteht aus vielen verschiedenartigen Zellen mit bestimmten Funktionen. Nervenzellen (auch: Neuronen) unterscheiden sich von anderen Zellen insbesondere durch ihren Aufbau. Als Bestandteil unseres Nervensystems dienen sie der Weiterleitung von Nervensignalen an andere Nervenzellen oder Muskelzellen.

Nervenzelle – Aufbau und Funktion

Nervenzellen bestehen aus einem Zellkörper, der auch als Soma bezeichnet wird, den Dendriten, dem Axon, bei Wirbeltieren umgeben häufig schwannsche Zellen mit ranvierschen Schnürringen die Axone und am Ende befinden sich die Synapsenendknöpfchen.

Nervenzelle

Nervenzelle – Funktionen der einzelnen Bestandteile

Das Soma enthält einen Zellkern und Mitochondrien. Es ist somit für den Stoffwechsel der Zellen zuständig und versorgt sie mit Energie.
Dendriten sind kurze, stark verästelte Fortsätze am vorderen Ende der Nervenzellen, über die die diese die Signale von anderen Nervenzellen empfangen.
Bei einem Axon handelt es sich um einen langen, unverzweigten Fortsatz, der der Weiterleitung der Signale durch den Körper dient. Von manchen Nervenzellen können die Axone bis zu einem Meter lang sein, etwa bei den Nervenzellen, die von den Füßen zum Rückenmark reichen. Bei Wirbeltieren werden die Axone häufig zudem von einer speziellen Form von Gliazellen, den sogenannten schwannschen Zellen, umgeben. Diese Zellen liegen hintereinander um das jeweilige Axon, sodass es von einer lamellenartigen Hülle umgeben wird: der Markscheide, Myelinscheide oder auch schwannschen Scheide. Die Markscheide ermöglicht eine schnellere Weiterleitung der Nervensignale. Zwischen den einzelnen schwannschen Zellen sind ranviersche Schnürringe erkennbar, an denen kurze Abschnitte des Axons freiliegen.
Die Synapsenendknöpfchen, über die die Signale an andere Nervenzellen oder Muskelzellen weitergeleitet werden, liegen am Ende des Axons.

Synapse

Bau und Funktion einer Nervenzelle: Weiterleitung der Reize

Über die synaptischen Endknöpfchen werden chemische Botenstoffe, die Neurotransmitter, freigesetzt. Neurotransmitter bewirken an den Dendriten der nachfolgenden Nervenzelle eine vorübergehende Öffnung von Ionenkanälen. Durch eine Wanderung der Ionen durch die postsynaptische Membran kommt es zu einer Änderung des Membranpotenzials.
Dieses Membranpotenzial ist die Information, die zum Soma weitergeleitet wird. Am Übergang zwischen Soma und Axon befindet sich der Axonhügel. Dort werden Informationen bzw. Signale in ein Aktionspotenzial umgewandelt, wenn ein gewisser Schwellenwert des Potenzials überschritten wurde.
Dieses Aktionspotenzial wird entlang der Axone immer weitergeleitet, ohne an Stärke zu verlieren. Ist also der Schwellenwert überschritten, erfolgt eine gleichbleibende Reaktion, die bei einem weiterhin erhöhten Potenzial nicht stärker ausfallen würde: Man spricht von einem Alles-oder-nichts-Prinzip.
Wenn das Aktionspotenzial die Synapsen erreicht, kommt es zur Ausschüttung der Botenstoffe in den synaptischen Spalt. Die Neurotransmitter heften sich an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran einer jeweils nachgeschalteten Nerven-, Sinnes- oder Drüsenzelle oder Muskelfaser, wobei Neurotransmitter und Rezeptor zueinander passen wie ein Schlüssel zum Schloss (Schlüssel-Schloss-Prinzip).
Die Bindung zwischen Botenstoff und Rezeptor löst erneut einen elektrischen Impuls aus, der wieder am Axon entlang wandert und so über die Synapsen von Zelle zu Zelle weitergegeben wird, bis die Zielzellen erreicht sind: Es kommt zu einer Reaktion – wie zum Beispiel einer Kontraktion des Muskels.

Erregungsleitung in der Nervenzelle

Nervenzelle – Reaktion

Die Weiterleitung der Reize erfolgt blitzschnell und kann eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu etwa 150 Meter/Sekunde, also 540 Kilometer/Stunde, erreichen. Nur so können wir Menschen auf viele Situationen so schnell und reflexartig reagieren. Beispiele wären so manche Situationen im Straßenverkehr: Beim Fahrradfahren kann es beispielsweise vorkommen, dass man plötzlich und unerwartet den Lenker herumreißt. Der Grund: Über die Augen wurde ein Reiz wahrgenommen, etwa das Erblicken eines Balls, der über den Fahrradweg rollt. Das Gehirn „weiß“, dass dieser Ball dort nicht hingehört und eventuell eine Gefahr bedeuten könnte. Blitzschnell wird die Information über die Nervenzellen – von den Augen über das Gehirn zu den Muskeln – weitergeleitet und führt dazu, dass die Muskeln der Arme den Lenker herumreißen.

Transkript Nervenzelle – Bau und Funktion

Hallo! Das Leben auf der Erde ist sehr vielfältig und komplex. Bei vielzelligen Organismen gibt es viele spezialisierte Zellen, die ganz bestimmte Aufgaben erfüllen. Dementsprechend gibt es auch verschiedenste Zellformen und -größen. Sie können rund sein wie die roten Blutkörperchen, oval und beweglich wie die männlichen Keimzellen aber auch sehr unspektakulär wie die menschlichen Hautzellen.

Aber es gibt auch Zellen, die eine solch ungewöhnliche Form haben. Hierbei handelt es sich um Nervenzellen, die ein Bestandteil unseres Nervensystemsdarstellen und der Weiterleitung von Nervensignalen dienen. In diesem Video werde ich dir mehr über ihren Aufbau und ihre Funktion erzählen.

Eine Nervenzelle oder ein Neuron dient der Weiterleitung von Nervensignalen an andere Nervenzellen oder Muskelzellen. Zunächst wollen wir uns den Aufbau einer typischen Nervenzelle genauer anschauen.

Der Zellkörper, das Soma, enthält den Zellkern und die Mitochondrien. Dieser Bereich der Zelle ist für den Stoffwechsel zuständig und versorgt die gesamte Zelle mit Energie. Die kurzen, stark verästelten Fortsätze des Zellkörpers nennt man Dendriten. Über sie kann die Nervenzelle Signale von anderen Nervenzellen empfangen.

Neben dem Stoffwechsel der Zelle besteht die Funktion des Somas, oder genauer gesagt der Dendriten, also auch im Aufnehmen und Weiterleiten von Nervensignalen.

An den Zellkörper schließt sich ein langer Fortsatz an, der der Weiterleitung der Nervensignale dient. Man nennt ihn Axon. Er enthält wie das Soma Mitochondrien. Bei einigen menschlichen Nervenzellen, die z.B. vom Fuß bis zum Rückenmark reichen, kann das Axon bis zu einem Meter lang sein.

Bestimmte Zellen grenzen sich vom Nervengewebe ab. Sie werden als Gliazellen oder schwannschen Zellen bezeichnet und sie umgeben die Axone der Wirbeltiere.

Eine solche Zelle ist viel kürzer als ein Axon, so dass mehrere schwannsche Zellen hintereinander liegen und ein Axon umhüllen. Sie wickeln sich mehrmals um ein Axon und es entsteht eine lammellenartige Hülle, die man auch als Markscheide, Myelinscheide oder SCHWANNsche Scheide bezeichnet.

Solche Markscheiden gibt es nur bei Wirbeltieren. Dieser spezielle Aufbau ermöglicht eine viel schnellere Weiterleitung des Nervensignals als bei Axonen ohne Markscheide.

Bei genauerem Hinsehen kann man erkennen, dass zwischen den einzelnen schwannschen Zellen so genannte ranviersche Schnürrringe sichtbar sind. Dabei handelt es sich um kurze Abschnitte des Axons, die freiliegen und nicht von einer schwannschen Zelle umgeben sind. Solche Schnürrringe entstehen dort, wo zwei schwannsche Zellen aufeinandertreffen. Der Abstand zwischen zwei Schnürrringen beträgt 1 bis 2 Mikrometer.

Die Enden des Axons bilden die Synapse und/oder die motorischen Endplatten die das Nervensignal an eine andere Nervenzelle oder eine Muskelzelle weiterleiten.

Aber wie sieht ein Nervensignal und dessen Weiterleitung durch eine Nervenzelle überhaupt aus? An einer Synapse werden chemische Botenstoffe, die Neurotransmitter, freigesetzt. Diese führen dazu, dass es an den Dendriten zur kurzzeitigen Öffnung von Ionenkanälen kommt und eine Änderung des Membranpotentials auftritt. Dieses Membranpotential wird zum Soma weitergeleitet.

Am Axonhügel, der sich am Übergang von Soma zum Axon befindet, können die eingehenden Signale in ein so genanntes Aktionspotential umgewandelt werden. Das geschieht aber nur, wenn ein bestimmter Schwellenwert an Signalen überschritten wurde.

Das Aktionspotential wird über das gesamte Axon geleitet und ist dabei dann immer gleich stark. Den Mechanismus zur Entstehung eines einmal ausgelösten Aktionspotentials bezeichnet man deshalb auch als Alles-oder-Nichts-Prinzip.

An den Synapsen kommt es also zur Ausschüttung von Neurotransmittern und einer Weiterleitung des Signals an eine nachfolgende Nervenzelle. Dadurch können letztendlich eine Vielzahl von Körperreaktionen ausgelöst werden wie z.B. die Kontraktion einer Muskelzellen.

Du weißt jetzt, warum Nervenzellen eine so spezielle Form haben.

An den Dendriten nehmen sie Signale von anderen Nervenzellen auf, die dort in Membranpotentiale umgewandelt werden. Die Weiterleitung erfolgt durch das Soma. Am Axonhügel entstehen nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip Aktionspotentiale, die über das Axon weitergeleitet werden. Über Synapsen erfolgt die Weiterleitung des Signals an nachfolgende Nervenzellen oder die Kontraktion einer Muskelzelle. Tschüss!

16 Kommentare

16 Kommentare
  1. Hallo ich wollte was anmerken und zwar heißt bei uns diese Schwan' sche Zelle Hüllzelle und wir haben das Nervenzellen Thema schon in der 8.Klasse aber sehr gutes Video👍🏻

    Von Lorengel Alexandra, vor etwa einem Jahr
  2. @Antjefalk5 theoretisch ja

    Von Bstefaniw, vor mehr als einem Jahr
  3. Hallo ich habe mal eine Frage , darf ein Lehrer eine Arbeit über den ganzen Hefter schreiben (der hat 50 Seiten) ?

    Von Antjefalk5, vor mehr als einem Jahr
  4. Danke xd

    Von Johann V., vor mehr als einem Jahr
  5. danke hoffe das hilft mir die Arbeit gut zu schreiben
    xD

    Von Dr Melitta, vor mehr als 2 Jahren
Mehr Kommentare

Nervenzelle – Bau und Funktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Nervenzelle – Bau und Funktion kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschrifte die Nervenzelle.

    Tipps

    Der Axonhügel liegt zwischen Soma und Axon.

    Die Myelinscheiden umgeben das Axon.

    Über die Dendriten werden Signale aufgenommen, an den Synapsen werden Signale weitergegeben.

    Lösung

    Die Nervenzelle gliedert sich in Dendrit, Soma, Axonhügel, Axon und Axonterminale. An den Dendriten werden Signale aufgenommen. Über das Soma, welches den Zellkern und die Mitochondrien beinhaltet, werden die Signale weiter zum Axonhügel gegeben. Dort summieren sich alle Signale auf und es kann ein Aktionspotential ausgelöst werden. Dieses Aktionspotential wird über das Axon, welches von den Myelinscheiden umgeben ist, zur Synapse übertragen.

  • Bestimme die Funktionen der Bestandteile der Nervenzelle.

    Tipps

    Die Myelinscheide hat eine ähnliche Funktion wie das Gummi um ein Kabel.

    Synapsen schließen an Dendriten an.

    Lösung

    An den Dendriten treffen die Impulse für die Nervenzelle ein. Diese werden dann über das Soma zum Axonhügel weitergeleitet. Dort summieren sich alle an den Dendriten eingetroffenen Impulse auf. Das Soma, welches zwischen den Dendriten und dem Axonhügel liegt, beinhaltet den Zellkern und Mitochondrien. Nachdem am Axonhügel die ersten Aktionspotentiale entstanden sind, werden sie durch das Axon weiter zu den Synapsen geleitet. Das Axon ist von Myelinscheiden, die von den Schwannschen Zellen gebildet werden, umgeben. Diese umschließen jedoch nicht das komplette Axon. Axonregionen, welche nicht von Schwann-Zellen umgeben sind, werden als Ranvierscher Schnürringe bezeichnet. Nur an diesen Orten des Axons findet eine Depolarisation statt. Damit können die Myelinscheiden die Erregungsweiterleitung der Wirbeltiere beschleunigen. An den Synapsen werden dann durch das Eintreffen von elektrischen Impulsen chemische Botenstoffe, die sogenannten Neurotransmitter, freigesetzt und so das Signal auf die nächste Zelle übertragen.

  • Bringe die Bestandteile der Nervenzelle in die Reihenfolge, in der sie ein eintreffendes Signal passieren wird.

    Tipps

    Am Axonhügel summieren sich die an den Dendriten eingegangenen Signale.

    Das Axon kann bis zu einem Meter lang werden und ist bei Wirbeltieren von Schwann-Zellen umgeben.

    Zwischen Soma und Axon liegt der Axonhügel.

    Lösung

    An den Dendriten einer Nervenzelle werden Signale von vorgeschalteten Zellen aufgenommen. Von dort aus werden sie weiter über das Soma zum Axonhügel geleitet. Reichen die aufgenommenen Signale aus, um einen Schwellenwert zu überschreiten, so wird ein Aktionspotential ausgelöst, welches über das Axon zu den Synapsen weitergeleitet wird. An den Synapsen können dann die Signale durch Neurotrotransmitter an folgende Zellen weitergegeben werden.

  • Beschreibe den Weg, den ein erregendes Signal durch ein Neuron nimmt.

    Tipps

    Die postsynaptische Membran gehört zum Dendriten der Nervenzelle.

    Im Soma befinden sich Mitochondrien und auch der Zellkern.

    Der Axonhügel liegt zwischen Soma und Axon.

    Lösung

    An den Dendriten wird der Reiz von einem Neuron aufgenommen. Durch Neurotransmitter, welche an den Rezeptoren der Dendriten (Postsynapse) binden, werden Ionen-Kanäle der Dendriten geöffnet. Ein elektrisches Signal in Form einer Depolarisation wird wahrgenommen. Dieses Signal wird dann über das Soma, welches den Zellkern und auch Mitochondrien beinhaltet, zum Axonhügel weitergeleitet. Durch die am Axonhügel eintreffenden Signale werden spannungsaktive Natrium-Kanäle geöffnet. Werden durch ein oder mehrere Signale genügend Natrium-Kanäle geöffnet, wird ein Schwellenpotential überschritten und ein Aktionspotential wird ausgelöst. Dieses Aktionspotential wird dann über das Axon zur Synapse weitergeleitet. An den Synapsen werden durch die eintreffenden Signale wiederum Ionen-Kanäle geöffnet, welche die Ausschüttung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt bewirken. So kann durch Neurotransmitter das Signal an andere Zellen weitergeleitet werden.

  • Beurteile die Aussagen bezüglich des Axonhügels.

    Tipps

    Welche Funktion erfüllt der Axonhügel?

    Lösung

    Der Axonhügel stellt den Übergang vom Zellkörper zum Axon dar. Der Axonhügel hat eine wichtige Funktion bei der Signalweiterleitung. Die Signale, die von den Dendrten aufgenommen werden, werden hier summiert. Sofern eine Reizschwelle überschritten wird, wird am Axonhügel ein Aktionspotential ausgelöst. Bei einem unterschwelligen Reiz fungiert der Axonhügel als Barriere und ankommende Signale haben keinen Effekt auf das Axon.

  • Ordne Abschnitten im Diagramm die passenden Aktionspotentialphasen zu.

    Tipps

    Das Ruhepotential der Nervenzelle liegt zwischen -60 mV und -80 mV. Wird das Membranpotential positiver als dieser Wert, so erfolgt eine Depolarisation. Bei einem negativeren Wert als das Ruhepotential spricht man von einer Hyperpolarisation.

    Ein Natrium-Einstrom in die Nervenzelle bewirkt einen Anstieg des Membranpotentials der Nervenzelle.

    Natrium-Ionen und auch Kalium-Ionen sind positiv geladene Ionen.

    Lösung

    Im Ruhezustand einer Nervenzelle liegt ein Ruhepotential von circa -60 mV bis -80 mV vor, was als waagerechte Linie im Diagramm zu erkennen ist (1).

    Durch die am Axonhügel eintreffenden Reize werden die in hoher Zahl vorhandenen spannungsaktiven Natrium-Kanäle geöffnet. Dies ist durch einen leichten Kurvenanstieg (2) zu beobachten. Durch das Einströmen der positiven Natrium-Ionen nimmt das Membranpotential der Nervenzelle zu.

    Wird ein Schwellenpotential von circa -55 mV erreicht, so öffnen sich alle vorhandenen Natrium-Kanäle (3). Ein starker Anstieg des Membranpotentials ist zu beobachten. Ein Aktionspotential ist entstanden.

    Bereits während des Aktionspotentials werden die Natrium-Kanäle inaktiviert. Ein weiterer Anstieg des Membranpotentials wird damit verhindert. Gleichzeitig werden die Kalium-Kanäle geöffnet, was den Ausstrom von positiven Kalium-Ionen aus der Nervenzelle ermöglicht. Die Kurve fällt rasch und das Membranpotential nähert sich dem Ruhepotential (4). Dies ist die Abklingungsphase.

    Das Verschließen der Kalium-Kanäle und das Erreichen des Ruhepotentials erfolgt leicht verzögert, wodurch das Membranpotential leicht unter den Wert des Ruhepotentials fällt (5). Diese Phase wird auch als Nachpotential bezeichnet.

    Am Ende stellt sich wieder das Ruhepotential ein, in welchem die Natrium- und auch Kalium-Kanäle geschlossen sind (1).

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