Neurobiologie
Nervenzelle und Erregungsleitung
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Einer der bekanntesten Neurotransmitter ist Acetylcholin. Hier erklären wir dir, wo er vorkommt und wie er wirkt. %Schau dir auch unser kurzes Video dazu an!

Was ist Acetylcholin?

Es gibt verschiedene Moleküle, die Signale zwischen den Nervenzellen übermitteln können. Die Botenstoffe der Nervenzellen (Neuronen) in unserem Körper nennst du Neurotransmitter . Ein Beispiel dafür ist Acetylcholin.

Es spielt unter anderem eine große Rolle bei der Steuerung wichtiger Körperfunktionen wie Herzschlag oder Atmung. Zudem überträgt der Botenstoff auch Signale von Nerven- auf Muskelzellen. 

Acetylcholin ist ein Amin mit der Summenformel C7H16NO2. Es setzt sich zusammen aus Essigsäure und Cholin

Cholin, Amin, Essigsäure, Strukturformel
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Acetylcholin Strukturformel

Acetylcholin Vorkommen

Der Neurotransmitter Acetylcholin kommt sowohl im

Das bedeutet, es vermittelt Signale im Gehirn (ZNS), aber auch im Rest unseres Körpers (PNS). Im peripheren Nervensystem ist Acetylcholin der Botenstoff der motorischen Endplatte – also zwischen Nervenzellen und Muskelzellen . So sorgt das Molekül durch die Anspannung unserer Muskeln für Bewegungen. 

Daneben wirkt es auch im vegetativen Nervensystem als Transmitter. Genauer gesagt im Sympathikus und im Parasympathikus . Im parasympathischen Nervensystem wirkt es an allen Kontaktstellen der Neuronen, während es im sympathischen Nervensystem nur in präganglionären (vor dem Ganglion) Neuronen vorkommt. 

Acetylcholin Wirkung

Neurotransmitter wirken als Botenstoffe an der Kontaktstelle zweier Nervenzellen – der Synapse . Schau dir gerne unser Video zur Synapse an, um dein Wissen über ihren Aufbau und ihre Funktion aufzufrischen.

Zum Video: Synapse
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Die Nervenzelle vor der Synapse (Präsynapse) speichert die Neurotransmitter zunächst in membranumhüllten Bläschen (Vesikeln ). Solange bis ein elektrisches Signal für die Freisetzung der Botenstoffe in den synaptischen Spalt (Lücke zwischen den zwei Nervenzellen) sorgt. Dann können die Transmitter an Rezeptoren in der postsynaptischen Membran binden. Dort sorgen sie dafür, dass Ionen durch die Membran strömen können. Dadurch aktivieren oder hemmen sie die nachfolgende Nervenzelle. 

In den cholinergen Synapsen gibt es zwei Typen von Membranrezeptoren, an die Acetylcholin binden kann: 

  • muskarinerger Acetylcholinrezeptor: ein G-Protein gekoppelter Rezeptor (metabotroper Rezeptor); nach der Bindung von Acetylcholin wird die Wirkung über weitere Signalmoleküle reguliert
  • nikotinerger Acetylcholinrezeptor: ein ligandengesteuerter Ionenkanal (ionotroper Rezeptor); die Bindung von Acetylcholin sorgt für die Öffnung des Kanals für positive Natrium- (Na+), Kalium- (K+) und Calciumionen (Ca2+
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Acetylcholin Wirkung

Acetylcholin Synthese und Abbau

Schauen wir uns jetzt an, wie der Neurotransmitter im cholinergen System hergestellt, gespeichert und wieder abgebaut wird. 

Acetylcholinsynthese

Das Molekül Acetylcholin wird in den Endknöpfchen der Nervenzellen produziert. Dazu verknüpft das Enzym Cholinacetyltransferase Acetyl-CoA und Cholin miteinander. Dabei entsteht ein Ester der Essigsäure und des Alkohols Cholin.

Dann können die Acetylcholine in Vesikeln gespeichert werden, bevor sie durch ein elektrisches Signal ausgeschüttet werden. 

Acetylcholinabbau

Nachdem Acetylcholin an die Rezeptoren in der postsynaptischen Membran gebunden hat, wird der Botenstoff im synaptischen Spalt wieder abgebaut. 

Daran ist das Enzym Acetylcholinesterase beteiligt. Es spaltet die Verbindung nämlich in Essigsäure (Acetat) und Cholin. Das Endknöpfchen kann Cholin durch spezielle Transporter wieder aufnehmen. So kann es das Molekül erneut benutzen, um daraus wieder Acetylcholin zu produzieren. 

Der Abbau von Acetylcholin lässt sich durch Acetylcholinesterase-Hemmer verlangsamen. Das wenden Ärzte zum Beispiel bei der Behandlung von Alzheimer an. 

Acetylcholinesterase, Cholinacetyltransferase, Acetat, Cholin
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Acetylcholin Synthese und Abbau

Synapsengifte

Es gibt aber auch natürliche Hemmer der Acetylcholinesterase. Sie können das Enzym dauerhaft und irreversibel blockieren. Dazu gehören zum Beispiel das Insektizid E605 oder die Kampfstoffe Sarin und Tabun. 

Sie sorgen für einen Acetylcholin Überschuss. So kommt es zu einer Überaktivierung der Nervenzelle, die oft tödlich endet. Genauso gibt es Substanzen mit anticholinerger Wirkung. Sie haben den gegenteiligen Effekt und hemmen den Neurotransmitter. Solche Stoffe, die die Übertragung an Nervenzellen stören, nennst du Synapsengifte

Schau dir auch unbedingt unser Video dazu an! Dann erfährst du, wie die Nervengifte von Spinnen und Fröschen schon in geringsten Mengen tödlich wirken können.

Zum Video: Synapsengifte
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