1. Aufbau und Funktion der chemischen Synapse

Question 1

Was besagt die Neuropharmakologie über die Reizübertragung im Gehirn?

Answer 1

Reizübertragung im Gehirn Kommunikation zwischen Nervenzellen geht auf chemische Botenstoffe zurück

Question 2

Was besagt die Neuronentheorie?

Answer 2

einzelne nervenzellen und deren Verbindungen Gehirn ist ein groß angelegtes neuronales Netzwerk und das kommuniziert miteinander

Question 3

reiz oder informationsübertragung zwischen nervenzellen erfolgt wo?

Answer 3

reiz oder informationsübertragung zwischen nervenzellen erfolgt vorwiegend an chemischen synapsen

Question 4

Gibt es mehr chemische oder elektrische synapsen?

Answer 4

• über 90 % der synapsen funktionieren chemisch
• Elektrische synapsen zb in der Retina sehr selten
• Gehirn funktioniert chemisch
• Drogen wirken dort

Question 5

chemische Signalübertragung an synapsen ist eine ???

Answer 5

chemische Signalübertragung an synapsen ist eine CA2+ abhängige exozytose von Botenstoffen (Neurotransmitter)

Question 6

Exozytose = ?

Answer 6

Exozytose = Freisetzung von Stoffen aus Vehikeln an Membranen

Question 7

Chronologischer Ablauf Entstehung und Weiterleitung des Aktionspotentials (kurz)

Answer 7

1: Aktionspotential

2: Calciumkanal

3: Syntheseenzym

4: Transmittervesikel mit vesikulären Transporter wird an Cytoskelettfilament zur aktiven Zone verschoben

5: Transmitterfreisetzung: calciumabhängige Bildung der Fusionspore

6: Vesikelrecycling durch Clathrin

7: Postsynaptische ionotrope Rezeptoren

8: Posttsynaptische metabotrope Rezeptoren

9: cytoplasmatischer transport

10: Abbauenzyme

11: präsynaptische heterozeptoren

12: präsynaptische Autorezeptoren

13: interzelluläre Signalkaskaden (Second messenger)

Question 8

1 Aktionspotential, was passiert als erstes wenn ein Reiz ankommt?

Answer 8

(Elektrisch geladene Teilchen, Ionen, Natriumionen entsprechend ihres Konsentatrionsgradienten immer höher extrazellulär als intrazellulär fließen über spannungsabhängige Poren und Natrium fließt ins innere der Zelle —> innere der Zelle wird positiver. Zu beginn innen immer negativ !! Die Membran wird erregt. Aktionspotential kommt an und wird an der Membran ins synaptische endknöpfchen weitergeleitet

Question 9

2 Calciumkanäle

Answer 9

spannungsabhängige Kanäle die sind anfällig für calcium, spannungsabhängig = Proteine die in die Membran eingelagert sind, diese bilden Poren. Sind normalerweise geschlossen aber bei Potentialänderung öffnen sich die Calciumkanäle. Calcium kann einfließen. Passiver Prozess. Calcium strömt ein. Schlüsselion !!! Für alle weiteren Prozesse

Stelle wo aktionspotential ankommt = hohe calciumkonzentration

Question 10

3 Syntheseenzyme und Vesikel in Transmitter

Answer 10

Funktion: Syntheseenzyme sind dafür verantwortlich, die Neurotransmitter aus ihren Vorläufermolekülen zu synthetisieren. Diese Enzyme katalysieren die chemischen Reaktionen, die notwendig sind, um Neurotransmitter herzustellen.

Vesikel in Transmitter:
das einpacken der Transmitter ja ein ATP verbrauchender Prozess und wir durch die Protonen Pump in der Vesikelmembran durchgeführt der dann einen Elektrochemischen Gradienten erzeugt und die Transporter bringen dann die Transmitter rein mit Hilfe der Pumpe

calcium sorgt dafür, dass Transmitter werden freigesetzt (in synaptischen Bläschen gespeichert, Vesikel) Transmitter muss in Vesikel reinkommen, Transmitter ist nicht immer vorhanden, muss biochemisch synthetisiert werden. Für jeden botenstoff gibt es ein spezifisches Syntheseenzym. Transmitter wird synthetisiert und wird über transportermoleküle (eiweiße) vesikuläre transporterproteine. Eigenschaft: Transmitter in Vehikel reinpacken. Zytoplasma hat fast keine transmittier, alle sind in Bläschen gespeichert.

Question 11

4 Transportprozesse

Answer 11

Bläschen wird dann durch Transportprozesse bis zur präsynaptsichen Membran gefahren und dort gelagert

Question 12

5 und 6: Freisetzung und Clathrin

Answer 12

Freisetzung durch calcium. Calcium führt dazu, dass dieses Vesikel mit der präsynaptischen Membran verschmilzt und durch dieses verschmelzen den Inhalt in den synaptischen spalt entleert. Vesikel besteht auch aus Membran. Wenn Vehikel ständig mit Membran verschmelzen und Protein Calthrin sorgt dafür dass Vehikel neugefüllt werden können und sich von der präsynaptsichen Membran löst. Recycling Prozess. Deswegen wird Membran nicht größer. Verschmelzung der Vehikel mit Membran und Freisetzung = Exozytose !!

Question 13

7: Postsynaptisch Ianotrope Rezeptoren

Answer 13

Transmitter wird von der Postsynapse nicht aufgenommen, er wanderte über den spalt und bindet dann an Rezeptoren. Ianotrop und metabotrop. Transmitter diffundiert auch nochmal zur präsynapse zurück, kann dort wirken oder auch im spalt abgebaut werden. POSTSYNAPTISCH IANOTROPE REZEPTOREN. Transmitter bindet an diesen Rezeptor und öffnet diesen . Ein Ligandengesteuerter Kanal. Vormals geschlossene Pore öffnet sich und wird durchlässig für Ionen. Kationen = Postsynaoptische Membran wird positiver. Anionen durch Rezeptor = Negative Ladung also Hemmung der postsynaptischen Zelle.

Question 14

Kationen und Anionen an der Postsynapse

Answer 14

Kationen = Postsynaoptische Membran wird positiver. Anionen durch Rezeptor = Negative Ladung also Hemmung der postsynaptischen Zelle.

Question 15

8 Metabotrope Rezeptoren und drei mögliche Prozesse was anschließend mit transmittern passiert (nach Wirkung)

Answer 15

Proteine die aus mehreren Untereinheiten bestehen, Untereinheiten die den transmitter bindet und in der Zelle Signalkaskaden triggert. Intrazelluläre Effekte. Ganze reihe von zellulären Effekten und pharmakologischen Beeinflussungsmöglichkeiten. Sensorisches System sind kurz dauernde Signale, deswegen muss die Signalübertragung auch kurz getaktet sein. Transmitter soll nur kurz freigesetzt werden und dann schnell inaktiviert werden. Inaktivierung ganz wichtig für Psychopharmaka.

3 unterschiedliche Prozesse: Transmitter diffundiert weg, 2 in der psäsynaptischen Membran nochmal neue Transporte. Zytoplasmatische Transporte, nehmen den Transmitter wieder auf. Werden dann recycelt und wieder in Vesikel verpackt oder abgebaut. 3 Abbau durch Enzyme die im synaptischen spalt angelagert sind. Gespalten und inaktiviert.

Question 16

11 Heteronorme Rezeptoren

Answer 16

11 neuronale Netzwerke bestehen meist aus mehreren Neuronen es gibt auch noch synapsen von dritten Neuronen die zb einen anderen Transmitter freisetzen

Question 17

12 Autorezeptoren

Answer 17

Autorezeptoren wirken genau wie andere aber wirken auf Aktivität hemmend des eigenen Neurons zurück. Transmitter hemmt eigene Freisetzung durch eigenes Feedback. Soll verhindert dass zu viele Transmitter freigesetzt werden.

Question 18

Der Calcium Prozess (Folie 4)

Answer 18

calcium Prozess ist unglaublich schnell. Links unten eintreffendes aktionspotential im Zeitverlauf halbe Millisekunde dauert es zwischen eintreffen des APs und Entstehung des Einstromes von Calcium. Rechts unten kommt der Calcium Peek dauert eine Millisekunde. Ein aktionspotential pro Millisekunde (tausend pro Sekunde)

Question 19

Transmittervesikel sind komplexe Strukturen:

Wie macht calcium dass das Vehikel verschmelzen?

Answer 19

transmittervesikel sind komplexe Strukturen

Vehikel sind ziemlich kompliziert, füllen des Vehikels mit frisch synthetisiertem Transmitter verbraucht biologische Energie.

Hochaufwendig wird durch pumpe reingepumpt (ATP wird verbraucht)
Transporter sind eingelagert, vesikuläre Transporter

Calcium Abhängigkeit wird erklärt dadurch dass es eine reihe an Proteinen gibt die eingelagert sind und als SNAIR komplex bezeichnet werden

Wie macht calcium dass das Vehikel verschmelzen? Die Proteine die zum SNAIR komplex gehören sind calciumabhängig. Calcium lagert sich an und aktiviert es dadurch. Dazu wird SNAIR komplex aktiviert und dieser komplex wird gebraucht um vesikel mit Membran zu verschmelzen.

SNARE-Komplexe sind Proteinkomplexe in Vesikeln von Tier- und Pflanzenzellen. Die Untereinheiten dieser Komplexe werden entsprechend SNARE-Proteine genannt. SNARE-Komplexe katalysieren bei der Fusion von biologischen Membranen den Transport von small molecules. Nervenzellen beispielsweise bewahren ihre Neurotransmitter fertig synthetisiert in Vesikeln gesammelt auf. Sollen die Transmitter außerhalb der Zelle freigesetzt werden, muss das Vesikel mit der Membran fusionieren und eine Pore gebildet werden, durch die die Transmitter-Moleküle nach außen gelangen. Die Fusion und Öffnung des Vesikels wird von SNARE und anderen Proteinen (Myosin II) kontrolliert. Angesiedelt auf der Vesikeloberfläche sowie dem Ziel-Organell sorgen sie für das korrekte Eintreten von Fusionen, weil jedes Organell bzw. Vesikel eine spezifische SNARE-Komposition hat. Die Verschmelzung erfolgt auf molekularen Reiz hin (z. B. Erhöhung der Ca2+-Konzentration mit Synaptotagmin als Sensorprotein); bei der Fusion muss Wasser von der hydrophilen (wasserliebenden) Vesikeloberfläche verdrängt werden, was energetisch äußerst ungünstig ist und so der Spezifität dient, wenn nämlich nur bei korrekter v- und t-SNARE-Kombination ausreichend Energie durch die Protein-Interaktion frei wird.

Question 20

Zwei verschiedene Arten von transmitterrezeptoren :

Answer 20

Ionotrop = Ionenkanal ist Ligandengesteuert durch chemischen stopf, Bindungsstelle für transmittermolekül. Transmitter bindet an, Proteinstruktur ändert sich und öffnet den Kanal. Durchlässig für Ionen. Wenn Pore offen ist = Ionenflüsse. Membran wird verändert in elektrischer Eigenschaft. Bestehen aus 5 Untereinheiten die Pore in Membran bilden. IOnenkanäle

Metabotrop = Metabolismus. Verändern den biochemischen Prozess in den Zellen.
Keine ionenkanäle, Eiweißmoleküle die Bindungsstelle für Transmitter haben. Intrazellulär mit anderen Proteinen gekoppelt. Übertragungsstärke hängt von mehreren Faktoren ab. Zwei veränderbare grüßen, einmal die Bindungsstärke zum liganden (Wie stark der Transmitter bindet) und einmal unterschied in der Kopplungsstärke also wir stark dieser aktivierte Rezeptor mit dem nachgeschalteten Rezeptor interagiert.
Beispiel Grundaktivität im Gehirn wird erzeugt aber kein Überschuss wird erreicht. An proteinkomplex angeschlossen, Wirkung kann vielfältig manipuliert werden. Proteine sind nachgeschaltet und Second messenger Prozesse können erzeugt werden.