Signaltransduktion Flashcards
1
Q
Nervenreizleitung Grundbegriffe
A
- Ruhepotential: in Ruhe befinden sich außen mehr positive Ladung als auf der Innenseite der Membran, das Ruhepotential beträgt etwa -70 mV, wird v.a. durch die Natrium-Kalium-ATPase aufrechterhalten, die für viel Na extra- und viel Kalium intrazellulär sorgt
- Generatorpotential: über Synapsen trifft ein Reiz aus einem benachbarten Neuron ein, dies führt zu einem Anstieg (Depolarisation) oder Abfall (Hyperpolarisation) des Membranpotentials -> es muss nicht zwangsläufig zu einem AP kommen
- Aktionspotential (AP): kommt es bei der Depolarisation zur Überschreitung eines Schwellenwertes, öffnen sich plötzlich spannungsabhängige Na-Kanäle (Na-Einstrom) -> Ladungsumkehr, das Membranpotential liegt nun bei +20 / + 30 mV
- Repolarisation: entsteht nach der Depolarisation durch Öffnen der Kaliumkanäle, Membranpotential fällt zeitweise auch unter den Ausgangswert (Hyperpolarisation)
- Refraktärzeit: es kann nicht gleich ein neues AP ausgelöst werden, da die Ionenkonzentration noch nicht wieder dem Ausgangszustand entspricht
- dadurch das die Axone myelinisiert sind, kommt es zur saltatorischen Reizweiterleitung, die AP müssen an nur den freien Stellen des Axons ausgelöst werden, scheint zu springen
2
Q
Synapsen
A
- trifft ein AP am Endknopf eines präsynaptischen Neurons ein, kommt es zur Freisetzung von Vesikeln mit Neurotransmitter in den synaptischen Spalt, diese können an Rezeptoren am postsynaptischen Neuron binden, dies führt zu einem Einstrom von positiver oder negativer Ladung und dadurch zu einer Depolarisation (erregendes postsynaptischen Potential, EPSP) oder Hyperpolarisation (inhibitorisches postsynaptisches Potential, IPSP), die dann ihrerseits ein AP auslösen kann
- die Neurotransmitter werden von Enzymen gespalten und recycelt
- kurz nacheinander eintreffende oder von unterschiedlichen Neurone kommende Potentiale, können sich an einem Neuron summieren, man spricht von zeitlicher bzw. räumlicher Summation
- wichtige NT sind: Acetylcholin, Glutamat und GABA
- Calcium ist wichtig für die Synapsenfunktion, löst die Vesikelfusion mit der präsynaptischen Membran aus
3
Q
Hormone
A
- dabei handelt es sich um Botenstoffe, die auf irgendeine Weise von Zellen freigesetzt werden, um bestimmte Reaktionen auszulösen
- man kann drei Klassen von Hormonen unterscheiden:
1. Aminosäurederivate: kann man weiter unterteilen in Aminosäurederivate im engeren Sinne, also Hormone, die nur aus einer (modifizierten) AS bestehen, bspw. die Schilddrüsenhormone T3/T4 (lipophil) und die biogenen Amine (hydrophil) und Peptide und Proteine wie Insulin, die aus mehreren über Peptidbindungen verknüpften AS bestehen, sie sind grundsätzlich hydrophil
2. Eicosanoide: Derivate mehrfach ungesättigter Fettsäuren, sie entfalten ihre Wirkung eher lokal, es gibt viele hydrophobe Vertreter, aber auf grund von Modifikation gibt es auch hydrophile
3. Steroide: die Steroidhormone leiten sich alle vom Cholesterin ab und sind lipophil, wichtig Beispiele sind die Glucocorticoide (z.B. Coritsol), aber auch die Geschlechtshormone
4
Q
Transport von Hormonen
A
- nachdem sie ins Blut abgegeben wurden, entscheidet ihre Löslichkeit über den Transport
- hydrophile wie die Proteine, schwimmen einfach zu ihrem Zielort
- viele hydrophobe/lipophile werden an Albumin oder einige an extra für sie synthetisierte Transportproteine gebunden
5
Q
Hormon-Rezeptoren
A
- lipophile Moleküle: sie diffundieren meist ungehindert durch die Membran, ihr Rezeptor findet sich intrazellulär, sie können auch die Kernmembran durchqueren, und gleich mit der DNA der Zielzelle interagieren und so bspw. die Expression bestimmter Proteine erhöhen, da die Proteinbiosynthese etwas Zeit benötigt, entfaltet sich ihre Wirkung etwas verspätet
- hydrophile Moleküle: werden eher für Befehle verwendet, die unmittelbar ausgeführt werden müssen, sie können die Zellmembran nicht einfach durchqueren, sie binden an membranständige Rezeptoren, die extrazellulär das Hormon binden und auf der intrazellulären Seite das Signal weitergeben (das Hormon wird also nicht in die Zelle aufgenommen)
6
Q
Hypophyse
A
- der Körper hat ausgeklügelte Systeme, um immer genau die richtige Dosis an Hormon im Blut zu haben
- der Hypothalamus, eine Struktur des Zwischengehirn dient als Steuerzentrum und setzt Releasing- oder Inhibiting-Hormone frei, die die Hypophyse dazu veranlassen ihrerseits Hormone freizusetzen oder eben nicht
- diese Hormone können andere Drüsen aktivieren (glandotrope Hormone, wie FSH und LH die auf die Keimdrüsen wirken) oder direkt Effekte entfalten (aglandotrope Hormone)
- letztere Hormone, haben außerdem noch den Effekt, dass sie Freisetzung übergeordneter Hormone hemmen und sorgen dadurch dazu, dass nicht zu viel von ihrer Sorte gebildet wird
7
Q
Hormone der Hypothalamus-Hypophysen-Achse
A
- der Hypothalamus wird durch interne und externe (zentrales NS / biologische Uhr) sowie neutrale Stimuli zur Ausschüttung von hypothalamische Releasing (PRH, MRH, CRH, GnRH, GHRH, TRH) und Inhibiting-Hormone (Somatostatin, PIH) stimuliert/gehemmt
- diese wirken auf den Hypophysenvorderlappen ein, dieser setzt dann: GH, Prolactin und MSH als aglandotrope Hormone frei, außerdem TSH (Hemmung: T3/T4), ACTH (Nebennieren, Hemmung: Cortisol), FSH und LH (Hemmung zurück durch Inhibin und Östrogene), hier gibt es schon eine Rückkopplung zum Hypothalamus und Hypophyse
- die Drüsen setzten ihrerseits: Schilddrüsenhormone, Nebennierenhormone, Testosteron und Östrogen, Progesteron frei, welche auf das Zielgewebe wirken und es kommt zu einer Rückkopplungshemmung auf die Drüsen und durch Gewebemetaboliten und Stoffwechselsubstrate (z.B. Glucose) uch Hemmung am Hypothalamus
- der Hypothalamus setzt auch ADH und Oxytocin frei, die auf den Hypophysenhinterlappen wirken, welcher ADH und Oxytocin freisetzt, die auf die Niere und Uterus wirken
8
Q
saltatorische Erregung
A
- meisten Nervenzellen sind durch Myelinscheiden isoliert. Myelinschicht bildet keine durchgehende Umhüllung, sondern ist im Abstand von etwa 0,5-2 mm immer wieder unterbrochen. So ein nicht-umhüllter Bereich des Axons heißt Ranvier’scher Schnürring.
- das ermöglicht eine saltatorische Erregungsleitung
- dabei leitet das Neuron ein Aktionspotential entlang der Ranvier’schen Schnürringe „sprunghaft“ weiter.
- es wird nur an einem nicht-isolierten Bereich ein Aktionspotential gebildet. So wird die Erregung „springend“ weitergeleitet und die myelinisierten Bereiche ausgelassen.
- durch die Isolation kann die Leitungsgeschwindigkeit deutlich erhöht werden
- außerdem können die Zellen Energie sparen. Denn nur an den Knotenpunkten findet eine Depolarisierung statt. Also muss die Natrium-Kalium-Pumpe nur dort die Na+-Ionen wieder aus der Zelle pumpen und spart daher Energie.
9
Q
Myelinscheide
A
- die Myelinscheide, auch Markscheide oder Axonscheide genannt, ist eine mehrschichtige, lipidreiche und spiralförmige Struktur, die die Axone der Nervenzellen von Wirbeltieren umhüllt.
- die Myelinscheide wird aus der Zellmembran von spezialisierten Gliazellen (Schwannschen Zellen) gebildet
10
Q
motorische Endplatte
A
- Die motorische oder neuromuskuläre Endplatte (oder Synapse), ist die Kontaktstelle zwischen einem Motoneuron und einer Muskelzell
- dient der Erregungsübertragung zwischen einer motorischen Nervenfasern und einer Muskelfaser.
- Die neuromuskuläre Synapse ist eine erregende Synapse, die auf die chemische Weiterleitung von peripheren Nervenreizen zur Anregung der Skelettmuskulatur spezialisiert ist.
- Die motorische Nervenfaser und die von ihr innervierte Muskelfaser sind allerdings durch einen schmalen Zwischenraum getrennt. Es gibt also keinen unmittelbaren Berührungspunkt. Für die Fortleitung der Erregung findet deshalb eine Umwandlung der elektrischen Impulse in chemische Reize statt.
- Als Reaktion auf die an der motorischen Endplatte empfangene Erregung erfolgt die Ausschüttung des Neurotransmitters Acteylcholin, der das Signal gemäß dem Einbahnstraßen-Prinzip auf die Muskelzelle überträgt und so eine Kontraktion der angesteuerten Muskulatur auslöst.
- das sich ausbreitende Aktionspotential induziert über spannungsgesteuerte Ionenkanäle die Ausschüttung von Calcium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum.
- das freigesetzte Calcium aktiviert daraufhin den Gleitmechanismus der Muskelfaser-Filamente Aktin und Myosin. Durch das Ineinandergleiten dieser Filamente verkürzt sich der Muskel und es kommt zur Kontraktion.
11
Q
wichtige Neurotransmitter
A
- Acetylcholin: leitet unter anderem die Muskelkontraktion (motorische Endplatte) und übt einen Einfluss auf Blutdruck, Aufmerksamkeit und die Verdauung aus. Acetylcholin ist ein Ester der Essigsäure und des Aminoalkohols Cholin. bei Wirbeltieren von dem Enzym Cholinacetyl-Transferase aus Acetyl-Coenzym A und Cholin synthetisiert wird.
- GABA wirkt auf das zentrale Nervensystem, bedeutet Gamma-Amino-Buttersäure, allgemein auch als y-Aminobuttersäure bezeichnet; bedeutender endogener Botenstoff, der als biogenes Amin durch Decarboxylierung der Glutaminsäure gebildet wird, insbesondere von Nervenzellen. Im Gehirn erwachsener Säugetiere ist GABA so der hauptsächliche Neurotransmitter von inhibitorischen (hemmenden) Synapsen; während fetaler Reifungsphasen ist die Wirkung hingegen oft exzitatorisch (erregend).
- Glutamat: Die Aminosäure wird als Ausgangsstoff körpereigener Proteine benötigt und spielt als Botenstoff (Neurotransmitter) im Gehirn eine wichtige Rolle. So ist Glutamat unter anderem an der Schmerzübertragung, am Körperwachstum, an der Gewichtsregulierung und an der Appetitsteuerung beteilig, Glutamat aus der Nahrung kann die Blut-Hirn-Schranke nicht überqueren; Glutamat ist der bedeutendste excitatorische Neurotransmitter, der im ZNS quantitativ am stärksten vertreten ist. Damit ist Glutamat (Glu) auch der wichtigste unmittelbare Gegenspieler von GABA. Glu hat besondere Bedeutung für motorische Funktionen (Muskerlarbeit, Sinne, Koordination) und beeinflusst die Sekretion hypophysärer Hormone (HGH, ACTH).
