Gymnasium Neu Wulmstorf - Neurotransmitteraktionen

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Neurotransmitter- Aktion

Handreichung von Julia Apostel und Thea Rath

Zu Anfang der Seite besteht die Möglichkeit aus vier Videos zu wählen. Um ein Video auszuwählen, muss auf die farbigen Quadrate geklickt werden. Um zum Hauptmenü zurück zu gelangen muss erneut auf das blaue Quadrat geklickt werden.

Animation: http://www.blackwellpublishing.com/matthews/neurotrans.html

Man sieht die blau gefärbte Doppelmembran mit dem Ionentransmitterkanal, der durch die beige Färbung kenntlich gemacht ist. Zwischen der Membran und dem Axon liegt der synaptische Spalt.

In dem Axon befinden sich eingeschlossene Vesikel. Diese enthalten Acetylcholin (ACh), welches durch einen Impuls freigesetzt wird. Nun binden sich die ACh Moleküle an zwei Bindungsstellen der Ionentransmitterkanäle und öffnen diese für den

Kalium-Natrium-Austausch. Die positiv geladenen, orange dargestellten Kaliumionen diffundieren ins Innere, die positiv geladenen, grün dargestellten Natriumionen ins Äußere der Membran. Dieser Austausch läuft parallel ab.

Glossar:
- ACh: Acetylcholin, Neurotransmitter, ein Ester der Essigsäure und des Aminoalkohols Cholin

Direkte Wirkung von Acetylcholin - aus dem Video von G. Matthews

Hemmende synaptische Übertragung zwischen zwei Neuronen

(Inhibitory synaptic transmission between two neurons)

Animation:

http://www.blackwellpublishing.com/matthews/neurotrans.html

In dem Video befindet sich oben rechts das Axon. Darunter liegt die Doppelmembran, welche blau gefärbt ist. Die Ionentransmitterkanäle, welche durch eine beige Färbung kenntlich gemacht sind, sind in der Membran zu finden. Zwischen der Membran und dem Axon liegt der synaptische Spalt.

In dem hemmenden präsynaptischen Axon befinden sich eingeschlossene Vesikel. Diese enthalten spezifische, hemmende Transmittermoleküle, welche durch einen Impuls freigesetzt werden. Diese in der Animation blau und orange gefärbten hemmenden Moleküle docken nach dem Schlüssel- Schloss- Prinzip an eine Stelle der Ionentransmitterkanäle an. Aufgrund der hemmenden Moleküle sind die Ionentransmitterkanäle lediglich in eine Richtung für den Stoffaustausch von positiv geladenen Kaliumionen und negativ geladenen Chloridionen geöffnet. Die orangenen Kaliumionen diffundieren ins Äußere der Zelle, die Chloridionen (grün) ins Innere. Hierbei wird das Innere der Zelle negativ, es findet ein Ionenausgleich statt.

Glossar:
- Inhabitory transmitter molecules: hemmende Übertragungsmoleküle

Inhibitorische Wirkung von Transmittern - aus dem Video von G. Matthews

Direkte Öffnung der Kaliumionenkanäle in Herzmuskelzellen durch Acetylcholin

(Acetylcholine indirectly opens potassium channels in cardiac- muscle cells)

Animation:

http://www.blackwellpublishing.com/matthews/neurotrans.html

In dem Video befindet sich oben rechts das Axon. Darunter liegt die Doppelmembran, welche blau gefärbt ist. Der Ionentransmitterkanal, welche durch eine beige Färbung kenntlich gemacht ist, ist in der Membran zu finden und enthält zwei spezifische Bindestellen. Des Weiteren befindet sich ein Muscarinrezeptormolekül in der Membran, welches einem Dynamitbündel ähnelt. An das Molekül ist ein G- Protein mit zwei Untereinheiten gebunden. Der Rezeptor beginnt mit einem H2N- Ende und endet an einem HOOC- Ende. Zwischen der Membran und dem Axon liegt der synaptische Spalt.

In dem Axon befinden sich eingeschlossene Vesikel. Diese enthalten Acetylcholin (ACh), welches durch einen Impuls freigesetzt wird. ACh bindet sich an das H2N-Ende des Muscarinrezeptormoleküls. Das Muscarinrezeptormolekül sendet einen Impuls an das HOOC-Ende aus und überträgt diesen auf das G-Protein (alpha-Untereinheit). Dieses G-Protein enthält zwei weitere Proteinuntereinheiten (beta und gamma). Nun lösen sich die beiden Untereinheiten vom Protein ab und docken an die spezifischen Bindungsstellen des Ionentransmitterkanals an. Dies ruft eine Reaktion lediglich in eine Richtung hervor. Nun öffnet sich der Kanal und die positiv geladenen, orangenen Kaliumionen können ins Äußere der Zelle diffundieren.

Glossar:
- Potassium: Kalium
- Cardiac: Herz
- Subunit: Protein-Untereinheit
- Muscarin: Pilzgift, es wirkt an den muscarinergen Acetylcholinrezeptoren der Synapsen wie Acetylcholin und wird von der Acetylcholinesterase nicht abgebaut

Indirekte ACh-Wirkung Herzmuskel - aus dem Video von G. Matthews

Indirekte Förderung der Aktivität des Potenzial-bedingten

Calcium-Ionenkanals in Herzmuskelzellen durch Norepinephrin

(Norepinephrine promotes the activation of voltage- dependent calcium channels in cardiac- muscle cells)

Animation:

http://www.blackwellpublishing.com/matthews/neurotrans.html#

In dem Video befindet sich oben rechts das Axon des sympathischen Nervenstrangs. Darunter liegt die Doppelmembran, welche blau gefärbt ist. Der Ionentransmitterkanal, welche durch eine beige Färbung kenntlich gemacht ist, ist in der Membran zu finden und enthält zwei spezifische Bindestellen.

Des Weiteren befindet sich ein Muscarinrezeptormolekül in der Membran, welches einem Dynamitbündel ähnelt. An das Molekül ist ein G- Protein mit zwei Untereinheit gebunden.

Der Rezeptor beginnt mit einem H2N- Ende und endet an einem HOOC- Ende. Zwischen der Membran und dem Axon liegt der synaptische Spalt. Des Weiteren befindet sich unterhalb der Membran die Adenylylcyclase und die cAMP abhängige Protein Kinase.

In dem Axon befinden sich eingeschlossene Vesikel. Diese enthalten Norepinephrine, welche durch einen Impuls freigesetzt werden. Diese binden sich an das H2N-Ende des Beta-Adrenergenerezeptormoleküls. Der Rezeptor sendet einen Impuls an das HOOC-Ende aus und überträgt diesen auf das G-Protein an welches GDP angelagert ist. Durch diesen Impuls wird GDP zu GTP umgewandelt und spaltet sein Beta- und Gammauntereinheit ab.

Das G-Protein lagert sich spezifisch an das aktive Zentrum der Adenylylcyclase. Nun spalten sich vom ATP zwei Phosphate ab und aus dem ATP wird cAMP (Adenosinmonophosphat). Das hieraus entstandene cAMP bewegt sich zur cAMP-abhängigen Proteinkinase, welche durch diesen Impuls in Bewegung gesetzt wird. Dann verbindet es sich mit einem ATP, welches für diesen Prozess benötigt wird und dazukommt. Diese Verbindung ermöglicht es zwei Phosphate abzuspalten, welche an die spezifischen Ionentransmitterkanäle andocken.

Die Phosphate ermöglichen die schnellere Öffnung der Kanäle über einen längeren Zeitraum.

Zweifach positiv geladene Calcium-Ionen diffundieren nun ins Innere der Zelle.

Glossar:
- Noradrenalin, auch Norepinephrin, Neurotransmitter und andererseits ein Hormon des Nebennierenmarks, Noradrenalin zählt chemisch zur Gruppe der Phenylalkylamine
- Voltage: Potenzial
- cAMP: Cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) ist ein vom Adenosintriphosphat (ATP) abgeleitetes biologisches Molekül, dient zur Aktivierung von Proteinkinasen
- Adrenozeptoren, auch adrenerge Rezeptoren sind Rezeptoren, die physiologisch durch die natürlichen Überträgerstoffe Adrenalin und Noradrenalin angesprochen werden und somit für die durch Adrenalin und Noradrenalin vermittelten Effekte verantwortlich sind.