Neurobiologie
Erregungsübertragung
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Ein Neurotransmitter ist ein Botenstoff im menschlichen Körper. Hier erklären wir dir, was Neurotransmitter sind, wie sie funktionieren und welche Arten es gibt. % Du willst dich beim Lernen auch mal entspannt zurücklehnen? Dann schau dir doch einfach unser kurzes Video an!

Was sind Neurotransmitter?

Das Wort Neurotransmitter setzt sich aus den Wörtern neuron (= Nervenzelle) und transmittere (= übertragen) zusammen. 

Du bezeichnest damit also eine Art Überträger. Genauer gesagt, ein chemisches Molekül, das Signale zwischen Nervenzellen übermittelt. Die Signalübertragung von einer Nervenzelle auf die nächste findet an speziellen Kontaktstellen – den Synapsen – statt. 

Die Neuronen stehen dadurch%dadurch in Kontakt und können miteinander kommunizieren. So leiten die Nervenzellen in deinem Körper elektrische Signale weiter (Erregungsweiterleitung ). 

Neurotransmitter, Synapse, Nervenzelle, Neuron
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Neurotransmitter

%<img class="alignnone size-medium wp-image-115238" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/Synapse-und-Neurotransmitter-300x169.jpg" alt="" width="300" height="169" /> %Beschriftung: Neurotransmitter, Alt-Text: Neurotransmitter, Synapse, Nervenzelle, neuron %@animation: bitte das zweite Neuron drehen (sind in der gleichen Richtung verbunden, und am besten eines der ganzen Neuronen beschriften und den ganzen vergrößerten Kreis als Synapse

Neurotransmitter Definition

Neurotransmitter (engl. neurotransmitters) oder kurz Transmitter sind chemische Moleküle, die Signale an chemischen Synapsen von einer Nervenzelle auf die andere übertragen (synaptische Transmission). 

Neurotransmitter Wirkungsweise

Ein Neurotransmitter übermittelt ein Signal von der Nervenzelle vor der Synapse (präsynaptisch) an die Nervenzelle hinter der Synapse (postsynaptisch). 

Dazu wird ein ankommendes elektrisches Signal in ein chemisches Signal umgewandelt, das dann wiederum ein weiteres elektrisches Signal auslöst. 

präsynaptische membran, postsynaptische Membran, synaptischer Spalt, Vesikel, Botenstoff, Rezeptor
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Neurotransmitter Wirkungsweise

%</span><img class="size-medium wp-image-125268" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/03/WP_Bilder_Synapse_3_aufbau-300x169.jpg" alt="präsynaptische Membran, synaptischer Spalt, Postsynaptische Membran" width="300" height="169" /><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: Neurotransmitter Wirkungsweise, Alt-Text: präsynaptische membran, postsynaptische Membran, synaptischer Spalt, Vesikel, Botenstoff, Rezeptor %@animation: Ca Kanal weglassen, dafür Rezeptoren beschriften 

Schritt für Schritt funktioniert das so: 

  1. Ein elektrisches Signal (Aktionspotential ) erreicht die präsynaptische Nervenzelle. Dort sind die Neurotransmitter in membranumhüllten Bläschen (Vesikeln ) gespeichert. 
  2. Die Vesikel verschmelzen mit der präsynaptischen Membran (Fusion). Dadurch setzt die Zelle die Botenstoffe in den synaptischen Spalt frei (= Exozytose ). 
  3. Die Neurotransmitter diffundieren durch den Spalt zur postsynaptischen Membran. Da befinden sich spezielle Andockstellen (Rezeptoren) für die Moleküle. An jeden Rezeptor kann nur ein bestimmtes Molekül binden. 
  4. Für jeden Neurotransmitter gibt es also spezifische Rezeptoren. Daran bindet das Molekül und führt so zur Öffnung von Ionenkanälen. 
  5. Ionen (geladene Teilchen) können nun durch den Ionenkanal ein- oder ausströmen. Dadurch entsteht in der postsynaptischen Nervenzelle wieder ein elektrisches Signal. Das kann entweder aktivierend (EPSP ) oder hemmend (IPSP) auf die Zelle wirken. 
  6. Die Neurotransmitter im synaptischen Spalt werden durch spezielle Enzyme abgebaut. Dann kann die Präsynapse die Transmitter wieder aufnehmen und erneut verwenden.

%Wenn du noch genauer wissen willst, wie Synapsen aufgebaut sind und wie die Signalübertragung funktioniert, dann gibt es hier ein extra Video dazu! %Thumbnail Synapse

Neurotransmitter Rezeptoren

Für jeden Neurotransmitter gibt es also spezifische postsynaptische Rezeptoren. Sie legen fest, ob ein Neurotransmitter aktivierend oder hemmend wirkt. Folglich hat die Art des Transmitters keinen Einfluss darauf, ob du eine exzitatorische Synapse (erregend) oder eine inhibitorische Synapse (hemmend) vorfindest. Das hängt nur vom Rezeptor ab. So kann das gleiche Molekül zwei gegensätzliche Effekte erzielen. 

Du kannst zwei verschiedene Arten von Rezeptoren nach ihrer Funktionsweise unterscheiden:

  • ionotrope Rezeptoren (= ligandengesteuerte Ionenkanäle): Sie sind gleichzeitig Rezeptor und Ionenkanal. 
  • metabotrope Rezeptoren (= G-Protein gekoppelte Rezeptoren): Sie steuern die Öffnung von Ionenkanälen indirekt. Die Öffnung wird durch eine nachgeschaltete Signalkaskade, also eine Verkettung mehrerer Schritte, ausgelöst. 
ionotroper Rezeptor, metabotroper Rezeptor, Ionenkanal
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Ionotrope und metabotrope Rezeptoren

%</span><img src="https://d2wg98g6yh9seo.cloudfront.net/users/224958/224958_cuSuPacinaCoZozo5662839253914866.png" alt="Unterscheid ionotroper/ metabotroper Rezeptor | 06 Funktionsweise von  Synapsen | Repetico" /><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: ionotrope und metabotrope Rezeptoren, Alt-Text: ionotroper Rezeptor, metabotroper Rezeptor, Ionenkanal %@animation: ohne den Text, links= ionotroper Rezeptor, rechts= metabotrop

Neurotransmitter Einteilung

Die Überträgermoleküle selbst kannst du %Füllwort "auch" auslassen in verschiedene Klassen einteilen. Dazu betrachtest du die chemischen Eigenschaften und ordnest sie dann einer Stoffklasse zu. Zuerst findet eine Aufteilung in Neuropeptide und niedermolekulare Transmitter statt. Du kannst sie dann weiter in Aminosäuren und Amine aufspalten. Eine Übersicht der drei Arten an Neurotransmittern findest du in dieser Tabelle: 

Stoffklasse Beispiele
Aminosäuren Glutaminsäure (Glutamat), Glycin, γ-Aminobuttersäure (GABA)
Amine Acetylcholin, Serotonin, Katecholamine (Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin)
Neuropeptide Endorphine, Oxytocin

Neurotransmitter Beispiele

Es gibt sehr viele verschiedene neuronale Botenstoffe, die Signale in deinem Körper übermitteln. Eine Übersicht über wichtige Neurotransmitter – nämlich Acetylcholin, Glutamat, GABA, Serotonin und Dopamin – geben wir dir hier. 

Acetylcholin Neurotransmitter

Der Neurotransmitter Acetylcholin spielt sowohl im peripheren, als auch im zentralen Nervensystem eine wichtige Rolle. Im peripheren Nervensystem vermittelt er die Signale zwischen Nerven- und Muskelzellen an der sogenannten motorischen Endplatte . Außerdem gehören Acetylcholine zu den Botenstoffen, die im Gehirn (Zentrales Nervensystem, ZNS) mit am häufigsten vorkommen.

Im vegetativen Nervensystem  dient Acetylcholin als Überträgersubstanz in Neuronen von Sympathikus und Parasympathikus.

Acetylcholin, Acetylcholine
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Acetylcholin Strukturformel

%</span><img class="" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/Acetylcholin2.svg/1200px-Acetylcholin2.svg.png" alt="Acetylcholin - Wikipedia" width="380" height="145" /><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: Acetylcholin Strukturformel, Alt-Text: Acetylcholin, Acetylcholine

Es gibt zwei verschiedene Acetylcholin- Rezeptoren (cholinerge Rezeptoren), die die Acetylcholin-Wirkung beeinflussen: der nikotinische Acetylcholin-Rezeptor und der muskarinische Acetylcholin-Rezeptor. Nikotinische Rezeptoren sind ionotrope Rezeptoren, bilden also selber Ionenkanäle. Der muskarinische Rezeptor dagegen ist ein metabotroper Rezeptor, der Ionenkanäle indirekt öffnet. 

Glutamat Neurotransmitter und GABA Neurotransmitter

Der Neurotransmitter Glutamat (Salz der Glutaminsäure) ist eine Aminosäure. Glutamat hat im Gehirn (ZNS) eine erregende Wirkung und ist dort der am häufigsten vorkommende erregende Transmitter. 

Glutaminsäure
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Glutamat Strukturformel

%<img class="" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Monosodium_glutamate_Structural_Formula_V1.svg/1200px-Monosodium_glutamate_Structural_Formula_V1.svg.png" alt="Mononatriumglutamat - Wikipedia" width="378" height="167" /> %Beschriftung: Glutamat Strukturformel, Alt-Text: Glutaminsäure %@animation: Na+ weglassen

Es ist außerdem der Vorläufer des Transmitters γ-Aminobuttersäure (GABA). Die GABA-Synthese erfolgt durch die Decarboxylierung (Entfernung der Carboxylgruppe ) der Glutaminsäure. 

Gammaaminobuttersäure, Decarboxylierung
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GABA Strukturformel

%<img src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Gamma-Aminobutters%C3%A4ure_-_gamma-aminobutyric_acid.svg/1200px-Gamma-Aminobutters%C3%A4ure_-_gamma-aminobutyric_acid.svg.png" alt="γ-Aminobuttersäure - Wikipedia" /></span><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: GABA Strukturformel, Alt-Text: Gammaaminobuttersäure, Decarboxylierung

GABA ist wiederum der am häufigsten vorkommende hemmende Botenstoff im Zentralen Nervensystem. Das bedeutet, dass die Glutamat-Wirkung und die GABA-Wirkung gegensätzlich sind. 

Auch das GABA-System funktioniert über ionotrope (GABAA-Rezeptor) und metabotrope (GABAB-Rezeptor) Rezeptoren.

Serotonin Neurotransmitter

Der Neurotransmitter Serotonin ist wichtig für die Signalübertragung im zentralen Nervensystem. Dort hat Serotonin eine Wirkung auf Schlaf, Schmerzempfinden, Ess-, Sexualverhalten und Emotionen. Es sorgt für eine gute Stimmung und Gelassenheit.

Dopamin Serotonin
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Serotonin Strukturformel

%</span><img src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6b/3-%282-aminoethyl%29-1H-indol-5-ol_200.svg/1200px-3-%282-aminoethyl%29-1H-indol-5-ol_200.svg.png" alt="Serotonin - Wikipedia" /><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: Serotonin Strukturformel, Alt-Text: Dopamin Serotonin

Bei Depressionen ist daher oft eine verringerte Serotonin-Konzentration vorhanden. Deshalb werden Dopamin und Serotonin auch als „Glückshormone“ bezeichnet. 

Dopamin Neurotransmitter

Der Neurotransmitter Dopamin gehört neben Adrenalin und Noradrenalin zu den sogenannten Katecholaminen. 

Die Dopamin-Synthese läuft vor allem im Nebennierenmark und im Hypothalamus im Gehirn ab. Es ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Noradrenalin und Adrenalin aus der Aminosäure Tyrosin. 

Parkinson, Dopamin Serotonin, Noradrenalin, Adrenalin
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Dopamin Strukturformel

%</span><img src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Dopamin_-_Dopamine.svg/1200px-Dopamin_-_Dopamine.svg.png" alt="Dopamin - Wikipedia" /><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: Dopamin Strukturformel, Alt-Text: Parkinson, Dopamin Serotonin, Noradrenalin, Adrenalin

Die Dopamin-Wirkung ist in verschiedenen Steuerungsvorgängen, wie der Bewegungssteuerung und dem Belohnungssystem, erkennbar. Das Absterben von dopaminergen Neuronen bei der Krankheit Parkinson führt daher zu einer Bewegungsarmut bis hin zur Bewegungslosigkeit. Daher werden Dopamin-Medikamente zur Behandlung von Parkinson eingesetzt. Allerdings kann Dopamin nicht die Blut-Hirn-Schranke passieren. Deswegen müssen Vorläufer von Dopamin verwendet werden.

Neurotransmitter Sympathikus

Dopamin kann außerdem die Wirkung des Sympathikus steigern. Der Sympathikus ist ein Teil des vegetativen Nervensystems, das die Aktivität vieler Organe steuert. Seine Neuronen werden über die Neurotransmitter Acetylcholin und Noradrenalin reguliert. Du siehst also, was für eine wichtige Rolle die Neurotransmitter überall im Körper spielen. 

% Schau dir auch gleich noch unser Video zum Thema Sympathikus an. Dann erfährst du, welche Reaktionen in deinem Körper ablaufen, falls du einmal einem Tiger gegenüber stehen solltest! %Thumbnail Sympathikus

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