Bau einer Nervenzelle

Aufbau eines Neurons

• Zellkörper (Soma): Der Zellkörper enthält den Zellkern, der die genetische Information des Neurons enthält und somit die Steuerzentrale für alle zellulären Prozesse ist. Außerdem befinden sich im Soma die meisten Organellen, wie Mitochondrien, die für die Energieproduktion benötigt werden, und das endoplasmatische Retikulum, an dem die Proteinbiosynthese stattfindet.
• Dendriten: Die Oberfläche der Dendriten ist mit Rezeptoren bedeckt, die auf Neurotransmitter reagieren. Diese Strukturen ermöglichen es den Dendriten, eine Vielzahl von Signalen von anderen Neuronen oder sensorischen Rezeptoren aufzunehmen und diese Signale zum Zellkörper zu leiten, wo sie integriert werden.
• Axonhügel: Der Axonhügel ist der Ort, an dem Aktionspotentiale generiert werden. Er fungiert als Segment mit dem das Neuron bei Überschreiten des Schwellenwerts ein Aktionspotential auslöst. Am Axonhügel erfolgt die Integration von Signalen, die darüber entscheidet, ob und in welchem Ausmaß das Neuron Aktionspotenziale erzeugt.
• Axon: Das Axon ist oft von einer Myelinscheide umgeben, die aus Fett und Gliazellen besteht. Diese Schicht dient als Isolator und ermöglicht eine schnellere Signalübertragung entlang des Axons, indem sie das Aktionspotential von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten springen lässt.
• Ranvier-Schnürringe: Die Unterbrechungen in der Myelinscheide entlang des Axons ermöglichen eine schnellere saltatorische Erregungsleitung. Durch das Springen des Aktionspotentials von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten wird die Geschwindigkeit der Signalübertragung erhöht.
• Myelinscheide: Diese Schicht aus Gliazellen isoliert das Axon und fördert eine schnellere Leitungsgeschwindigkeit von Aktionspotentialen. Sie ist besonders wichtig für die Langstreckenkommunikation im Nervensystem.
• Schwann-Zellen: Schwann-Zellen sind ein spezieller Typ von Gliazellen, die es nur im peripheren Nervensystem gibt. Im Zentralen Nervensystem wird diese Funktion von Oligodendrozyten übernommen.
• Endknöpfchen (Synaptische Endigung): Die Endknöpfchen sind mit zahlreichen Vesikeln gefüllt, die Neurotransmitter enthalten. Diese Vesikel fusionieren mit der präsynaptischen Membran und setzen die Neurotransmitter in den synaptischen Spalt frei. Dort binden sie an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran, was eine Weiterleitung des Signals an das nachgeschaltete Neuron oder die Zielzelle ermöglicht.

Membranpotential an einer Axonmembran

Das Membranpotential einer Nervenzelle ist das grundlegende elektrische Potenzial, das über die Zellmembran einer nicht-erregten Nervenzelle besteht. Es entsteht durch das Zusammenspiel von Ionen und Ionenkanälen, die sich über die Membran erstrecken. Die Membran einer Nervenzelle ist selektiv permeabel, was bedeutet, dass sie bestimmten Ionen das Durchqueren erleichtert, während sie andere Ionen zurückhält.
Kaliumionen (K⁺) spielen eine zentrale Rolle beim Membranpotential, da sie durch „leaky“ Kaliumkanäle leichter die Membran passieren können, was zu einem Ausstrom von Kaliumionen und einer negativen Ladung im Inneren führt.
Im Gegensatz dazu sind Natriumionen (Na⁺) aufgrund geschlossener Natriumkanäle weniger durchlässig. Die höhere Konzentration von Na⁺ außerhalb der Zelle wird durch diese Undurchlässigkeit ausgeglichen, was zur Stabilisierung des Membranpotentials beiträgt.
Andere Ionen wie Chlorid (Cl^–) können ebenfalls eine Rolle spielen, obwohl ihre Auswirkungen weniger eindeutig sind.
Dies führt dazu, dass sich beide Prozesse im Gleichgewicht befinden. Das daraus resultierende Kaliumgleichgewichtspotential, das durch K⁺-Ionen entsteht, bildet die Grundlage für das Membranpotential, das im Ruhezustand von Neuronen (sowie bei Sinnes- und Muskelzellen) vorliegt, bekannt als Ruhepotential. Die Höhe dieses Ruhepotentials, das bei den meisten Neuronen etwa -70 mV beträgt, wird in geringem Maße durch Ionenströme von Na⁺- und Cl^–-Ionen beeinflusst, für die die Membran nur begrenzt permeabel ist.