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Nervenzelle und Nervensystem II
Die Membranpotenziale
- Koordinatensysteme:
- Der Verlauf von verschiedenen Potenzial-Typen ist in Koordinatensystemen darzustellen.
- Ruhepotenzial: etwa $-70 ext{ mV}$.
- Aktionspotenzial: erreicht Werte bis zu $+40 ext{ mV}$.
- EPSP (excitatorisches postsynaptisches Potenzial): zeigt eine kurzzeitige Depolarisation an.
- IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potenzial): zeigt eine Hyperpolarisation an.
Verschaltungsmöglichkeiten von Nervenzellen
- Reizsituationen:
- Änderungen des Membranpotenzials am Axonhügel sollen in Koordinatensysteme eingezeichnet werden.
- Zeitliche Summation: Mehrere Aktionspotenziale treffen kurz hintereinander am Axonhügel ein.
- Beispiel: Erst nach dem 3. Aktionspotenzial wird der Schwellenwert überschritten.
- Räumliche Summation: Mehrere Synapsen feuern gleichzeitig.
- Beispiel: Erst nach dem 2. Aktionspotenzial wird ein Schwellenwert überschritten.
Postsynaptische Potenziale
- Definition: Ein Aktionspotenzial führt zu einer kurzzeitigen Depolarisation in der postsynaptischen Zelle, was als EPSP bezeichnet wird.
- Bedeutung von EPSP und IPSP:
- EPSP: kann am Axonhügel zu einem Aktionspotenzial führen, wenn der Schwellenwert erreicht wird.
- IPSP: bewirken eine Hyperpolarisation, die die Bildung eines Aktionspotenzials vermindert.
- Mechanismus:
- EPSP entstehen durch die Bindung erregender Neurotransmitter wie Glutamat.
- IPSP entstehen durch hemmende Neurotransmitter wie GABA, die K+- oder Cl--Ionenkanäle öffnen.
Informationsverarbeitung in Neuronen
- Neuronen verarbeiten Signale innerhalb von Millisekunden und leiten Ergebnisse als Frequenz von Aktionspotenzialen weiter.
- Verrechnung:
- EPSPs und IPSPs breiten sich zu den Dendriten und dem Zellkörper aus, wobei ihre Höhe mit der Entfernung von der Synapse schnell abnimmt.
- Mehrere erregende Synapsen können summiert werden, sodass der Schwellenwert am Axonursprung erreicht werden kann.
Spezifische Abschnitte über Summation
- Zeitliche Summation:
- Tritt auf, wenn der Abstand zwischen Aktionspotenzialen an einer Synapse kurz ist.
- Das erste EPSP ist noch nicht abgeklungen, wenn das zweite EPSP eintrifft; sie addieren sich.
- Räumliche Summation:
- Tritt auf, wenn mehrere EPSPs zeitgleich an verschiedenen Synapsen wirken.
- Sie können sich überlagern, und wenn der Schwellenwert erreicht wird, entsteht ein Aktionspotenzial.
Effekt von Neurotoxinen
Gift der Schwarzen Witwen
- Die Gattung der Echten Witwen (Latrodectus) ist bekannt für ihr hochgiftiges Gift.
- Symptome bei Menschen:
- Herzklopfen, Schweißausbrüche, Muskelzuckungen, Absenkung der Körpertemperatur, Priapismus.
- Todesursache: Atemlähmung bei Kleinkindern und Kreislaufschwachen.
Wirkung von Alkylphosphaten (z.B. Sarin)
- Alkylphosphate sind chemische Nervengifte und Bestandteile von chemischen Kampfgasen.
- Neuronen und Synapsen sind Zielstrukturen.
- Mechanismus: Hemmt die Acetylcholinesterase, was zu einer Anhäufung von Acetylcholin führt, die dann zu Überstimulation der Synapsen führt.
Botulinumtoxin (Botulin)
- Ein extrem toxisches Bakteriengift, das Muskellähmungen verursacht und die Acetylcholinfreisetzung blockiert.
- Symptome: Sehstörungen, Muskellähmung, Atemstillstand.
- Anwendung: Medizinisch genutzt gegen Muskelspasmen.
Curare als Pfeilgift
- Ein Gemisch aus verschiedenen Wirkstoffen, das zu Muskelrelaxation führt.
- Medizinische Anwendung: Bei Operationen unter Narkose zur Lähmung, jedoch mit Beatmung.
Wirkung von Atropin (Tollkirsche)
- Je nach Dosierung kann es zu unterschiedlichen Symptomen kommen, von Erweiterung der Pupillen bis hin zu Atemlähmung.
- Verwendet als Gegenmittel bei Vergiftungen und in der Augenheilkunde.
Die chemische Synapse
- Aufbau: Präsynaptische Membran, postsynaptische Membran und synaptischer Spalt von 20 nm Breite.
- Neurotransmitter (ACh):
- Aktionspotential führt zur Ausschüttung von Acetylcholin.
- Bindung an Rezeptoren der postsynaptischen Membran und Auslösung von EPSP.
- Signalübertragung: Prozess von der Freisetzung des Neurotransmitters bis zur Resorption durch die Präsynapse.