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Synapse – Definition
Synapsen bilden die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen und einer weiteren Nerven-, Sinnes- oder Drüsenzelle oder einer Muskelfaser. Synapsen dienen der Informationsverarbeitung und -weiterleitung durch Erregungsübertragung. Je nach der Art dieser Erregungsübertragung unterscheidet man zwischen chemischen und elektrischen Synapsen.
Synapse – Biologie
Die Mehrzahl der Synapsen arbeitet mit einer chemischen Erregungsweiterleitung. Daher spielen elektrische Synapsen im Biologieunterricht meist keine Rolle. Die nachfolgenden Informationen beziehen sich daher auf chemische Synapsen.
Hemmende und erregende Synapsen
Es gibt erregende Synapsen und hemmende Synapsen, die im Nervensystem zu etwa gleichen Teilen vorkommen. Erregende (auch: exzitatorische) Synapsen sorgen für eine Weiterleitung von Impulsen. Hemmende (auch: inhibitorische) Synapsen unterdrücken die Erregungsleitung. Beide Synapsentypen sind in Bau und Funktion gleich. Der Unterschied beruht auf den verschiedenen Botenstoffen (Neurotransmittern), die entweder erregende oder eben hemmende Auswirkungen auf die Erregungsweiterleitung besitzen.
Synapse einfach erklärt – Aufbau
Synapsen bestehen aus drei Bereichen:
- präsynaptischer Teil
- synaptischer Spalt
- postsynaptischer Teil
An den Enden von Nerven- oder Sinneszellen befindet sich der präsynaptische Teil der Synapsen, der winzige Bläschen mit den Botenstoffen enthält. Dem liegt der postsynaptische Teil einer jeweils nachgeschalteten Nerven-, Sinnes- oder Drüsenzelle oder Muskelfaser gegenüber, auf dem Rezeptoren haften. Zwischen dem präsynaptischen Teil einer Nervenzelle und dem postsynaptischen Teil der nächsten Zelle befindet sich der synaptische Spalt.
Synapse – Funktion
Mithilfe der Nervenzellen und ihrer Synapsen werden wahrgenommene Reize weitergeleitet und in chemische Botenstoffe umgewandelt, die eine Reaktion der Zielorgane bzw. der Muskeln hervorrufen. Legst du zum Beispiel eine Hand auf eine heiße Herdplatte, ziehst du diese unwillkürlich und blitzschnell zurück. Das funktioniert so:
Der Reiz „Hitze“ wird von den Sinneszellen der Haut wahrgenommen und über die Sinnesnerven als elektrische Erregung weitergeleitet. Ein solcher Reiz kann zum Beispiel auch das Wahrnehmen einer Temperaturveränderung sein, ein visueller Reiz oder Schmerz.
Diese elektrische Erregung gelangt zu dem präsynaptischen Endknopf der Nervenzelle, wird dort in einen chemischen Impuls (Botenstoff) umgewandelt und freigesetzt.
Die Botenstoffe überwinden den synaptischen Spalt und binden an die passenden Rezeptoren an der postsynaptischen Membran der nächsten Zelle. Diese Bindung zwischen den Botenstoffen und den Rezeptoren funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Das heißt, der jeweilige Botenstoff passt zu dem jeweiligen Rezeptor wie ein Schlüssel in das passende Schloss.
Durch die Bindung zwischen Botenstoff und Rezeptor wird erneut ein elektrischer Impuls ausgelöst, der wieder am Axon entlang wandert und so über die Synapsen von Zelle zu Zelle weitergegeben wird, bis die Zielzellen erreicht sind. Im genannten Beispiel sind die Zielzellen Muskelfasern und das Erfolgsorgan ist ein Muskel.
Als Reaktion auf den Reiz kontrahiert der Muskel: Du ziehst die Hand zurück.
Nach dieser Erregung werden die verbleibenden Botenstoffmoleküle im synaptischen Spalt durch Enzyme in Spaltprodukte zerlegt. Diese gelangen zurück in das präsynaptische Endknöpfchen und stehen wieder für eine Neuproduktion von Botenstoffen zur Verfügung.
Viele Synapsen führen zu einer Reaktion
Die Erregung oder Hemmung von einer Synapse allein kann keine Reaktion hervorrufen. Nur wenn eine bestimmte Anzahl an Synapsen gleichzeitig das gleiche Signal empfängt und dabei ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, erfolgt eine körperliche Reaktion.
Häufige Fragen zum Thema Synapsen
Erkläre den Unterschied zwischen einem EPSP und einem IPSP.
Exzitatorische Potentiale, kurz EPSPs, verringern das Membranpotential und machen die Entstehung eines Aktionspotential wahrscheinlicher, sie wirken daher erregend.
Inhibitorische Potentiale, kurz IPSPs, erhöhen das Membranpotential und wirken somit der Entstehung eines Aktionspotentials in ihrer hemmenden Wirkung entgegen.
Beschreibe den Ablauf an einer chemischen Synapse vom Eintreffen des Aktionspotentials an der präsynaptischen Membran bis zur Entstehung eines postsynaptischen Potentials am nachgeschalteten Neuron.
Wenn ein Aktionspotential die Präsynapse erreicht, kommt es zu einer Spannungsänderung. Dadurch werden die Calciumkanäle geöffnet und Calciumionen können in das Endknöpfchen einströmen. Es kommt zur sogenannten Depolarisation der Membran. Mit Neurotransmitter gefüllte Vesikel bewegen sich jetzt zur Präsynapse, und verschmelzen dort mit ihr. Daraufhin werden Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigegeben und diffundieren dann zur Postsynapse. Dort binden sie an Rezeptoren von Ionenkanälen der postsynaptischen Membran. Dadurch öffnen sich die Ionenkanäle und zum Beispiel Natriumionen strömen ein. Es kommt zu einer Depolarisation der postsynaptischen Membran und es entsteht ein Aktionspotential, welches weitergeleitet wird. Anschließend werden die Neurotransmitter enzymatisch inaktiviert und dann erneut in die Präsynapse aufgenommen.
Vergleiche das Prinzip der Informationsweiterleitung an der Synapse mit der am Axon.
Eine Erregung entsteht immer am Axonhügel der Nervenzelle. Sie wird in Form eines Aktionspotentials (elektrische Spannungsänderung) entlang des Axons weitergeleitet. Diese elektrischen Impulse aus dem Axon werden an der Synapse in chemische Signale (Neurotransmitter) umgewandelt. Einige Synapsen leiten jedoch auch direkt elektrische Impulse weiter, man nennt sie elektrische Synapsen.
Erläutere, warum es wichtig ist, dass der Botenstoff im synaptischen Spalt wieder abgebaut wird.
Es ist sehr wichtig, dass der Botenstoff wieder abgebaut und zurück in das präsynaptische Endknöpfchen aufgenommen wird. Andernfalls findet eine dauerhafte Erregung der Postsynapse statt und dies kann beispielsweise zu starren Lähmungen und Krämpfen im Körper führen. Einige psychoaktive Substanzen setzen in ihrer Wirkung jedoch genau hier an. Auch bei Medikamenten kann der kontrollierte Effekt einer gehemmten Wiederaufnahme genutzt werden, zum Beispiel bei Medikamenten zur Behandlung gegen Depressionen.
Beschreibe die Vorgänge am synaptischen Spalt.
Ein Aktionspotential erreicht die Präsynapse und es kommt zu einer Spannungsänderung. Dadurch werden Calciumkanäle geöffnet und Calciumionen strömen in das Endknöpfchen. Es kommt zur Depolarisation der Membran. Mit Neurotransmitter gefüllte Vesikel bewegen sich nun zur Präsynapse, und verschmelzen dort mit ihr. Daraufhin werden die Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigegeben und diffundieren zur Postsynapse. Dort binden sie an Rezeptoren von Ionenkanälen der postsynaptischen Membran. Durch die nun geöffneten Ionenkanäle strömen zum Beispiel Natriumionen ein und es kommt zu einer Depolarisation der postsynaptischen Membran. Dadurch entsteht ein Aktionspotential, welches weitergeleitet wird. Anschließend werden die Neurotransmitter enzymatisch inaktiviert und wieder in die Präsynapse aufgenommen.
Wie erfolgt die Erregungsleitung an der motorischen Endplatte? Beschreibe.
Eine motorische Endplatte ist eine spezielle chemische Synapse. Hier findet die Reizübertragung von Nervenfasern auf Muskelfasern statt. Bestandteile sind dabei das Endknöpfchen der Nervenzelle, ein synaptischer Spalt und ein Membranabschnitt der Muskelzelle. Die Signalübertragung wird verstärkt durch eine prä- und postsynaptische Oberflächenvergrößerung. Acetylcholin ist hier der häufigsten Neurotransmitter, welcher erregend wirkt. Ein sogenanntes Endplattenpotential entsteht und breitet sich aus. Dies löst dann eine Muskelkontraktion aus.
Was ist eine Synapse?
Synapsen funktionieren als Kontaktstellen zwischen Nervenzellen oder einer Nervenzelle und einer anderen Körperzelle, wie z.B. einer Muskelzelle. An ihnen findet die Informationsweiterleitung mittels chemischer oder elektrischer Übertragung auf eine andere Zelle statt.
Wie funktioniert eine Synapse?
Eine Synapse überträgt Reize von einer Nervenzelle zu einer anderen Zelle. Dabei kann die Weiterleitung der Potentiale mittels chemischer oder elektrischer Übertragung stattfinden.
Wie ist eine Synapse aufgebaut?
Eine Synapse stellt immer die Verbindung zwischen einer Nervenzelle und einer weiteren Zelle dar. Die drei wichtigsten Bestandteile einer Synapse sind der präsynaptische Teil, der synaptische Spalt und der postsynaptische Teil.
Was ist eine hemmende Synapse?
Eine hemmende Synapse bewirkt Potentiale, die das Entstehen einer Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran bewirken (IPSP). Einer der bekanntesten Neurotransmitter hemmender Synapsen ist beispielsweise GABA.
Wie wirken Gifte an der Synapse?
Synapsengifte können unterschiedliche Wirkungen haben. Sie können zum Beispiel postsynaptische Rezeptoren blockieren oder die Ausschüttung der Neurotransmitter in den synaptischen Spalt verhindern. Das bekannte Synapsengift Botulinumtoxin verhindert beispielsweise die Ausschüttung des Neurotransmitters Acetylcholin in den synaptischen Spalt indem es an der präsynaptische Membran die Exozytose der synaptischen Vesikel mit der Membran blockiert. Folglich werden weniger bis keine Neurotransmitter mehr freigesetzt. Dadurch können keine Aktionspotentiale mehr weitergeleitet werden und es kommt zur Lähmung der Muskulatur.
Was ist die Aufgabe einer Synapse?
Die Aufgabe einer Synapse ist es als Kontaktstelle zwischen Nervenzellen oder einer Nervenzelle und einer anderen Körperzelle, wie z.B. einer Muskelzelle zu fungieren. An Ihnen findet Informationsverarbeitung und -weiterleitung mittels chemischer oder elektrischer Übertragung auf eine andere Zelle statt..
Was ist eine chemische Synapse?
Die chemische Synapse ist eine Art der Synapse, bei der die Weiterleitung des Signals mittels chemischer Botenstoffe, sogenannter Neurotransmitter, geschieht.
Was heißt Synapse?
Die Bezeichnung Synapse kommt aus dem griechischen und bedeutet wörtlich übersetzt zusammenfassen. In der Neurologie ist eine Synapse die Kontaktstelle zwischen einer Nervenzelle und einer anderen Zelle.
Welche Bereiche gehören zu einer Synapse?
Synapsen sind Verbindungsstellen. Man kann sie in drei Bereiche einteilen:
- Das synaptische Endknöpfchen mit der präsynaptischen Membran (Präsynapse)
- Der synaptische Spalt
- Die postsynaptische Membran mit den entsprechenden Rezeptoren (Postsynapse)
Welche Synapsen gibt es?
Es gibt chemische und elektrische Synapsen. Chemische Synapsen kommen in überwiegender Zahl im menschlichen Nervensystem vor. Sie sind in ihrer Übertragung allerdings langsamer. Elektrische Synapsen, auch gap junctions genannt, arbeiten schneller. Sie kommen beispielsweise zwischen Neuronen der Retina oder zwischen Zellen des Herzmuskels vor.
Welche synaptische Übertragung ist schneller?
Die Übertragung an der elektrischen Synapse funktioniert schneller, auch wenn sie seltener im Nervensystem vorkommt. Bei einer elektrischen Synapse (auch gap junction genannt) gibt es eine direkte und schnellere Übertragung des elektrischen Signals als über Ionenkanäle zwischen den Nervenzellen.
Welche Synapsengifte gibt es?
Synapsengifte sind chemische Substanzen, welche die Funktion der Synapsen erheblich einschränken oder komplett stoppen. Dazu gehören viele Alkaloide. Drei bekannteste Synapsengifte sind:
Botulinumtoxin, welches die Ausschüttung von Botenstoffen in den synaptischen Spalt verhindert und somit eine schlaffe Lähmung bewirkt.
Alpha-Latrotoxin (Spinnengift), welches die Calcium-Kanäle dauerhaft öffnet und somit die fortlaufende Ausschüttung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt auslöst. Hier entstehen Krämpfe und dadurch auch eine Lähmung.
Atropin, welches eine Depolarisation wirksam verhindert, indem es die postsynaptischen Rezeptoren blockiert wie Acetylcholin, jedoch ohne an der Membran eine Wirkung zu erzielen. Die Pupillen weiten sich und die Muskulatur erschlafft ebenfalls.
Wie sieht eine Synapse aus?
Eine Synapse sieht ein bisschen aus wie ein Gelenk zwischen zwei Zellen, auch wenn es viel viel kleiner ist. Es gibt ein Endknöpfchen,welches zur Nervenzelle gehört und über den synaptischen Spalt an eine zweite Zelle andockt. Dies kann eine weitere Nervenzelle sein oder zum Beispiel eine Muskelzelle.
Wie wirken Drogen an einer Synapse?
Drogen können unterschiedliche Wirkungen an der Synapse erzielen. Gewünscht sind zumeist aufputschende, erregende Effekte, aber auch Entspannung. Zum Beispiel in Cannabis ist der rauschauslösende Stoff THC enthalten. Dieser erzeugen eine Hemmung der Transmitterwirkung auf die Postsynapse und löst daher bei den meisten Menschen Entspannung, Gleichgültigkeit, aber auch übersteigerte Esslust aus. Amphetamine bewirken dagegen, dass Serotonin und Dopamin länger im synaptischen Spalt bleiben und schlechter wieder in die Präsynapse aufgenommen werden können. Dies führt zu Motivation, Bewegungsdrang, aber auch zu übersteigerten Glücksgefühlen und dem sogenannten “high”.
Wo findet man Synapsen?
Synapsen sind überall dort im Körper zu finden, wo eine schnelle Reizweiterleitung notwendig ist. Das bedeutet sie kommen in hoher Dichte im Nervensystem vor. Sie bilden jedoch auch die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen und anderen Zellen wie Muskelzellen oder Sinneszellen.
Was ist der synaptische Spalt?
Der synaptische Spalt befindet sich zwischen dem Endknöpfchen einer Nervenzelle und einer weiteren Zelle, an welche die Nervenzelle Signale weitergibt. Er ist flüssigkeitsgefüllt, sodass Ionen, Enzyme und Botenstoffe darin diffundieren können.
Was ist eine erregende Synapse?
Eine erregende Synapse bewirkt Potentiale, die das Entstehen einer Depolarisation an der postsynaptischen Membran bewirken (EPSP).
Dabei werden Neurotransmitter ausgeschüttet die eine Öffnung der Natriumkanäle bewirken. Natriumionen strömen in die Postsynapse ein. Dadurch entsteht die Depolarisation und der Impuls wird weitergeleitet.. Einer der bekanntesten Neurotransmitter erregender Synapsen ist Glutamat.
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