Nervenzelle und Synapse: Aufbau und Funktion einfach erklärt

Wenn du eine heiße Herdplatte berührst, ziehst du die Hand in Bruchteilen einer Sekunde zurück. Das schaffen Nervenzellen, auch Neuronen genannt. Sie leiten Signale elektrisch weiter und übertragen sie an Synapsen chemisch auf die nächste Zelle.

Der Aufbau einer Nervenzelle

Wie das Signal entlang des Axons läuft

In Ruhe liegt an der Membran eine Spannung von etwa −70 mV an, das Ruhepotenzial. Bei ausreichender Reizung kehrt sie sich kurz um: Das ist das Aktionspotenzial, das entlang des Axons wandert. Es folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip: Entweder entsteht es vollständig oder gar nicht. Einzelheiten stehen im Artikel zum Aktionspotenzial.

An myelinisierten Axonen springt die Erregung von Schnürring zu Schnürring. Diese saltatorische Erregungsleitung ist deutlich schneller als die kontinuierliche Leitung und spart Energie.

Die Synapse: Teile

• Präsynapse: das Endknöpfchen mit Bläschen voller Neurotransmitter
• Synaptischer Spalt: eine winzige Lücke zwischen den Zellen
• Postsynapse: die Membran der Folgezelle mit passenden Rezeptoren

Die Synapse: Ablauf am Beispiel Acetylcholin

1. Ein Aktionspotenzial erreicht das Endknöpfchen.
2. Spannungsgesteuerte Calciumkanäle öffnen sich, Ca²⁺ strömt ein.
3. Bläschen verschmelzen mit der Membran und geben Acetylcholin in den Spalt ab.
4. Der Transmitter bindet an Rezeptoren der Postsynapse.
5. Ionenkanäle öffnen sich, Na⁺ strömt ein, die Membran wird depolarisiert (EPSP).
6. Das Enzym Acetylcholinesterase spaltet den Transmitter. Die Bruchstücke werden wieder aufgenommen und recycelt.

Weil nur die Präsynapse Transmitter abgibt, läuft das Signal immer in eine Richtung.

Erregend oder hemmend

Am Axonhügel werden alle Signale verrechnet, zeitlich und räumlich (Summation). Nur wenn der Schwellenwert erreicht wird, entsteht ein neues Aktionspotenzial.

Wie Gifte und Medikamente eingreifen

Typische Fehler

• Elektrische und chemische Übertragung verwechseln: Am Axon elektrisch, am Spalt chemisch.
• Calcium und Natrium vertauschen: Ca²⁺ löst die Ausschüttung aus, Na⁺ die Depolarisation.
• Den Abbau des Transmitters vergessen: Sonst bleibt die Erregung dauerhaft bestehen.

Teste dein Wissen: Fragen mit Lösungen

1. Wo entsteht das Aktionspotenzial? – Lösung: am Axonhügel
2. Wofür sorgt die Myelinscheide? – Lösung: für Isolierung und schnellere, saltatorische Leitung
3. Welches Ion löst die Transmitterfreisetzung aus? – Lösung: Ca²⁺
4. Warum läuft die Übertragung nur in eine Richtung? – Lösung: Nur die Präsynapse gibt Transmitter ab, nur die Postsynapse hat die Rezeptoren.
5. Was bewirkt die Hemmung der Acetylcholinesterase? – Lösung: Der Transmitter bleibt im Spalt, es kommt zu Dauererregung.
6. Was ist ein IPSP? – Lösung: ein hemmendes postsynaptisches Potenzial, eine Hyperpolarisation

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