Neurobiologie
Inhaltsverzeichnis
Reiz-Reaktions-Schema ........................................................................................................ 2
Aufbau und Funktion der Nervenzelle.................................................................................... 2
Gliazellen .............................................................................................................................. 3
Grundlagen der Bioelektrizität ............................................................................................... 4
Das Ruhepotential ................................................................................................................. 4
Ionenverteilung an einer ruhenden Nervenzelle..................................................................... 4
Entstehung des Ruhepotentials ............................................................................................. 5
Aufrechterhaltung des Ruhepotentials ................................................................................... 5
K+-Konzentrationsänderung................................................................................................... 5
„Alles-oder-Nichts“-Gesetz .................................................................................................... 5
Refraktärzeit .......................................................................................................................... 6
Weiterleitung von Aktionspotentialen ..................................................................................... 6
Kontinuierliche Erregungsleitung an marklosen Nervenfasern ........................................... 6
Saltatorische Erregungsleitung .......................................................................................... 6
Wirkung von Giften ................................................................................................................ 7
Chemische Synapse ............................................................................................................. 7
Weiterleitung des Aktionspotentials über Synapsen .............................................................. 8
Neurotransmitter.................................................................................................................... 8
Informationsübertragung an einer chemischen Synapse ....................................................... 8
Synapsengifte ....................................................................................................................... 9
Codewechsel bei der Informationsleitung .............................................................................10
Synaptische Integration (Verrechnung) ................................................................................10
Summation ...........................................................................................................................11
Das Auge – Aufbau ..............................................................................................................12
Aufbau der Netzhaut............................................................................................................12
Fototransduktion...................................................................................................................13
Vergleich von Stäbchen und Zapfen .....................................................................................15
Der Feinbau der Netzhaut ....................................................................................................15
Typen von Bipolarzellen .......................................................................................................16
Typen von Ganglienzellen ....................................................................................................17
Informationsverarbeitung in der Netzhaut .............................................................................17
Adaptation ............................................................................................................................18
Der Retinal-/Retinol-Zyklus ...................................................................................................19
Gehirn des Menschen ..........................................................................................................20
,Reiz-Reaktions-Schema
REIZ
Sensorisch ↓ afferent (hinführend)
ZNS
Motorisch ↓ efferent (wegführend)
REAKTION
- Sinneszellen sind selektiv und reagieren nur adäquate Reize
➢ Für die Sinneszellen in der Nase ist es eine bestimmte Substanz; für die
Sinneszellen im Auge ist es das Licht
➔ Diese Reize lösen Erregungen aus. Diese werden über fadenförmige
Nervenfasern an das Gehirn weitergeleitet. Diese Nerven werden als afferent
oder sensorisch bezeichnet, da sie Erregungen zum Gehirn weiterleiten. Vom
ZNS werden Erregungen über Nerven an die Muskeln weitergeleitet. Diese
Nerven bezeichnet man als efferent oder motorisch, da sie Erregungen vom
ZNS zu den Muskeln leiten.
Aufbau und Funktion der Nervenzelle
= Neuron
Nervenfaser - Axon + (teils vorhandene) Myelinscheide
- Nervenfasertypen:
➢ Markhaltige (myelisierte) mit Myelinscheide
➢ Marklose ohne Myelinscheide
- Unterscheidung je nach Leitungsrichtung
➢ Afferente (hinführende) Nervenfasern (sensorisch):
Rezeptor → ZNS
➢ Efferente (wegführend) Nervenfasern(motorisch): ZNS →
Reaktion
Nerv - Bündel von Nervenfasern im peripheren Nervensystem
Dendriten - Verzweigte Zellvorsätze des Somas
- Rezeptorfunktion: Aufnahme von Informationen aus
vorheriger Sinnes- oder Nervenzelle
Zellkörper - Zellkörper mit Zellorganellen, u.a. Zellkern, raues ER,
(Soma) Mitochondrien
- Verrechungsfunktion
Axon - Langer Fortsatz des Somas
- Leitungsfunktion: Weiterleitung der Informationen als
elektrisches Signal an nachgeschaltete Nervenzelle oder
Muskel
Axonhügel - Ursprung des Axons
- Funktion: Bildung der Aktionspotentiale
Kollaterale - Verzweigungen im Endabschnitt des Axons
Synaptisches - Bläschenförmige Verdickung
Endknöpfchen
, - Bildet Kontaktstelle mit nachgeschalteten Nerven-, Muskel-,
Sinneszelle aus (Synapse)
- Funktion: Signalübertragung
Synapse - Verbindungsstelle zwischen Nervenzelle und Muskelfaser
→ neuromotorische Synapse / motorische
Endplatte
- Aufbau:
➢ Präsynaptische Membran des Endknöpfchens
➢ Synaptischer Spalt: Zwischenraum
➢ Postsynaptische Membran
- Ventilfunktion: Weiterleitung der Information als
chemisches Signal
Myelinscheide - Umhüllung der Axone
/ Markscheide - Funktion:
/ ➢ Isolierung des Axons → markhaltige Nervenfasern
Schwann’sche ➢ Beschleunigung der Informationsweiterleitung entlang
Zelle des Axons (durch saltatorische Erregungsweiterleitung
→ Signal springt entlang der Ranvier-Schnürringe)
Ranvier- - Nicht von Myelin umhüllte Abschnitte des Axons zwischen
Schnürring Schwann-Zellen
➢ Regelmäßige Unterbrechungen der Markscheide
Motorproteine - Transportieren Substanzen zwischen Zellkörper und
Axonendigungen über Mikrotubulli im Axon
Gliazellen
- Begleitzellen von Neuronen
, - Übertreffen Anzahl von Nervenzellen um Vielfaches
- Funktionen:
➢ Versorgungsfunktion: Nährstoffversorgung der Neurone
➢ Stützfunktion der Neurone und Nervengewebe
➢ Bildung der Myelinscheide
Oligodendrozyten - Spezielle Gliazelle im Zentralnervensystem zur Bildung
der Markscheide von Axonen
Schwann-Zelle - Spezielle Gliazelle im peripheren Nervensystem zur
Bildung der Markscheide von Axonen / myelinisieren
Axon
Astrozyt - Spezielle Gliazelle im Zentralnervensystem
- Nährstoffversorgung von Nervenzellen/Blutkapillaren
Grundlagen der Bioelektrizität
Damit Strom fließen kann, müssen elektrische Ladungen getrennt sein. Nur durch
Ladungstrennung baut sich eine Spannung zwischen positivem und negativem Pol
auf. In Zellen bewirkt die Zellmembran als Ladungstrennung. Das Membranpotential
ist deswegen das elektrische Potential.
Die Ungleichverteilung von Ionen ist der Grund dafür, dass sich eine
Potentialdifferenz über der Zellmembran ausbildet. Dies geschieht automatisch
aufgrund der unterschiedlichen Ionenkonzentrationen auf beiden Seiten der
Membran. Man nennt es das chemische Potential.
Das Ruhepotential
= Membranpotential, das Zellen im nicht erregten Zustand aufweisen
Zwei Eigenschaften der Axonmembran ermöglichen das Ruhepotential:
- Das Konzentrationsgefälle über der Membran
➢ Ionen beiderseits sind ungleich verteilt: die Gewebeflüssigkeit enthält
viele Natrium- und Chloridionen. Im Plasma befinden sich vor allem
negativ geladene Proteine (Anionen) und Kaliumionen
- Die selektive Permeabilität der Membran
➢ Kanalproteine, durch die Kalium-Ionen hindurchtreten können, große
Protein-Ionen jedoch nicht. Natrium- und Chloridionen können nur schwer
passieren
- Liegt bei ca. -70mV und wird durch die Wanderung der Kaliumionen durch die
Zellmembran verursacht
- Elektrochemische Gleichgewicht für Kalium-Ionen
➢ Chemisches Potential treibt die Kalium-Ionen nach außen
➢ Elektrisches Potential zieht sie nach innen
Ionenverteilung an einer ruhenden Nervenzelle
- Ungleiche Ionenverteilung
Inhaltsverzeichnis
Reiz-Reaktions-Schema ........................................................................................................ 2
Aufbau und Funktion der Nervenzelle.................................................................................... 2
Gliazellen .............................................................................................................................. 3
Grundlagen der Bioelektrizität ............................................................................................... 4
Das Ruhepotential ................................................................................................................. 4
Ionenverteilung an einer ruhenden Nervenzelle..................................................................... 4
Entstehung des Ruhepotentials ............................................................................................. 5
Aufrechterhaltung des Ruhepotentials ................................................................................... 5
K+-Konzentrationsänderung................................................................................................... 5
„Alles-oder-Nichts“-Gesetz .................................................................................................... 5
Refraktärzeit .......................................................................................................................... 6
Weiterleitung von Aktionspotentialen ..................................................................................... 6
Kontinuierliche Erregungsleitung an marklosen Nervenfasern ........................................... 6
Saltatorische Erregungsleitung .......................................................................................... 6
Wirkung von Giften ................................................................................................................ 7
Chemische Synapse ............................................................................................................. 7
Weiterleitung des Aktionspotentials über Synapsen .............................................................. 8
Neurotransmitter.................................................................................................................... 8
Informationsübertragung an einer chemischen Synapse ....................................................... 8
Synapsengifte ....................................................................................................................... 9
Codewechsel bei der Informationsleitung .............................................................................10
Synaptische Integration (Verrechnung) ................................................................................10
Summation ...........................................................................................................................11
Das Auge – Aufbau ..............................................................................................................12
Aufbau der Netzhaut............................................................................................................12
Fototransduktion...................................................................................................................13
Vergleich von Stäbchen und Zapfen .....................................................................................15
Der Feinbau der Netzhaut ....................................................................................................15
Typen von Bipolarzellen .......................................................................................................16
Typen von Ganglienzellen ....................................................................................................17
Informationsverarbeitung in der Netzhaut .............................................................................17
Adaptation ............................................................................................................................18
Der Retinal-/Retinol-Zyklus ...................................................................................................19
Gehirn des Menschen ..........................................................................................................20
,Reiz-Reaktions-Schema
REIZ
Sensorisch ↓ afferent (hinführend)
ZNS
Motorisch ↓ efferent (wegführend)
REAKTION
- Sinneszellen sind selektiv und reagieren nur adäquate Reize
➢ Für die Sinneszellen in der Nase ist es eine bestimmte Substanz; für die
Sinneszellen im Auge ist es das Licht
➔ Diese Reize lösen Erregungen aus. Diese werden über fadenförmige
Nervenfasern an das Gehirn weitergeleitet. Diese Nerven werden als afferent
oder sensorisch bezeichnet, da sie Erregungen zum Gehirn weiterleiten. Vom
ZNS werden Erregungen über Nerven an die Muskeln weitergeleitet. Diese
Nerven bezeichnet man als efferent oder motorisch, da sie Erregungen vom
ZNS zu den Muskeln leiten.
Aufbau und Funktion der Nervenzelle
= Neuron
Nervenfaser - Axon + (teils vorhandene) Myelinscheide
- Nervenfasertypen:
➢ Markhaltige (myelisierte) mit Myelinscheide
➢ Marklose ohne Myelinscheide
- Unterscheidung je nach Leitungsrichtung
➢ Afferente (hinführende) Nervenfasern (sensorisch):
Rezeptor → ZNS
➢ Efferente (wegführend) Nervenfasern(motorisch): ZNS →
Reaktion
Nerv - Bündel von Nervenfasern im peripheren Nervensystem
Dendriten - Verzweigte Zellvorsätze des Somas
- Rezeptorfunktion: Aufnahme von Informationen aus
vorheriger Sinnes- oder Nervenzelle
Zellkörper - Zellkörper mit Zellorganellen, u.a. Zellkern, raues ER,
(Soma) Mitochondrien
- Verrechungsfunktion
Axon - Langer Fortsatz des Somas
- Leitungsfunktion: Weiterleitung der Informationen als
elektrisches Signal an nachgeschaltete Nervenzelle oder
Muskel
Axonhügel - Ursprung des Axons
- Funktion: Bildung der Aktionspotentiale
Kollaterale - Verzweigungen im Endabschnitt des Axons
Synaptisches - Bläschenförmige Verdickung
Endknöpfchen
, - Bildet Kontaktstelle mit nachgeschalteten Nerven-, Muskel-,
Sinneszelle aus (Synapse)
- Funktion: Signalübertragung
Synapse - Verbindungsstelle zwischen Nervenzelle und Muskelfaser
→ neuromotorische Synapse / motorische
Endplatte
- Aufbau:
➢ Präsynaptische Membran des Endknöpfchens
➢ Synaptischer Spalt: Zwischenraum
➢ Postsynaptische Membran
- Ventilfunktion: Weiterleitung der Information als
chemisches Signal
Myelinscheide - Umhüllung der Axone
/ Markscheide - Funktion:
/ ➢ Isolierung des Axons → markhaltige Nervenfasern
Schwann’sche ➢ Beschleunigung der Informationsweiterleitung entlang
Zelle des Axons (durch saltatorische Erregungsweiterleitung
→ Signal springt entlang der Ranvier-Schnürringe)
Ranvier- - Nicht von Myelin umhüllte Abschnitte des Axons zwischen
Schnürring Schwann-Zellen
➢ Regelmäßige Unterbrechungen der Markscheide
Motorproteine - Transportieren Substanzen zwischen Zellkörper und
Axonendigungen über Mikrotubulli im Axon
Gliazellen
- Begleitzellen von Neuronen
, - Übertreffen Anzahl von Nervenzellen um Vielfaches
- Funktionen:
➢ Versorgungsfunktion: Nährstoffversorgung der Neurone
➢ Stützfunktion der Neurone und Nervengewebe
➢ Bildung der Myelinscheide
Oligodendrozyten - Spezielle Gliazelle im Zentralnervensystem zur Bildung
der Markscheide von Axonen
Schwann-Zelle - Spezielle Gliazelle im peripheren Nervensystem zur
Bildung der Markscheide von Axonen / myelinisieren
Axon
Astrozyt - Spezielle Gliazelle im Zentralnervensystem
- Nährstoffversorgung von Nervenzellen/Blutkapillaren
Grundlagen der Bioelektrizität
Damit Strom fließen kann, müssen elektrische Ladungen getrennt sein. Nur durch
Ladungstrennung baut sich eine Spannung zwischen positivem und negativem Pol
auf. In Zellen bewirkt die Zellmembran als Ladungstrennung. Das Membranpotential
ist deswegen das elektrische Potential.
Die Ungleichverteilung von Ionen ist der Grund dafür, dass sich eine
Potentialdifferenz über der Zellmembran ausbildet. Dies geschieht automatisch
aufgrund der unterschiedlichen Ionenkonzentrationen auf beiden Seiten der
Membran. Man nennt es das chemische Potential.
Das Ruhepotential
= Membranpotential, das Zellen im nicht erregten Zustand aufweisen
Zwei Eigenschaften der Axonmembran ermöglichen das Ruhepotential:
- Das Konzentrationsgefälle über der Membran
➢ Ionen beiderseits sind ungleich verteilt: die Gewebeflüssigkeit enthält
viele Natrium- und Chloridionen. Im Plasma befinden sich vor allem
negativ geladene Proteine (Anionen) und Kaliumionen
- Die selektive Permeabilität der Membran
➢ Kanalproteine, durch die Kalium-Ionen hindurchtreten können, große
Protein-Ionen jedoch nicht. Natrium- und Chloridionen können nur schwer
passieren
- Liegt bei ca. -70mV und wird durch die Wanderung der Kaliumionen durch die
Zellmembran verursacht
- Elektrochemische Gleichgewicht für Kalium-Ionen
➢ Chemisches Potential treibt die Kalium-Ionen nach außen
➢ Elektrisches Potential zieht sie nach innen
Ionenverteilung an einer ruhenden Nervenzelle
- Ungleiche Ionenverteilung
