Synapse – Definition, Aufbau, Funktion und Biologie einfach erklärt

Eine Synapse lässt sich in drei Abschnitte gliedern: Präsynapse, synaptischer Spalt und Postsynapse. Die präsynaptische Zelle ist das Neuron, von dem die Information kommt. Die postsynaptische Zelle ist die Empfängerin der Informationsübertragung in einer Synapse. Der synaptische Spalt ist der Raum zwischen der präsynaptischen und der postsynaptischen Membran. Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau einer chemischen Synapse:

Die Synapse dient der Reizweiterleitung bzw. Signalübertragung zwischen zwei Nervenzellen oder zwischen einer Nervenzelle und Sinnes-, Muskel- oder Drüsenzellen. In diesem Abschnitt betrachten wir den Ablauf an einer chemischen Synapse.
Wird eine Nervenzelle erregt, wird diese Erregung innerhalb des Neurons als Aktionspotenzial elektrisch vom Zellkörper über das Axon bis zum synaptischen Endknöpfchen weitergeleitet. An der Synapse wird das Aktionspotenzial auf benachbarte Zellen übertragen. Im Endknöpfchen befinden sich Vesikel mit Botenstoffen, den Neurotransmittern. Erreicht ein Aktionspotenzial das Endknöpfchen, öffnen sich Ionenkanäle in der Zellmembran. Der Anstieg der Ionenkonzentration in den Nervenzellen bewirkt, dass die Vesikel mit der präsynaptischen Membran verschmelzen. Die Neurotransmitter gelangen daraufhin in den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren in der postsynaptischen Membran. Diese Bindung hat zur Folge, dass sich in der postsynaptischen Zelle Ionenkanäle öffnen und ein Aktionspotenzial ausgelöst wird. Die Neurotransmitter lösen sich von den Rezeptoren, werden enzymatisch zerlegt und wieder von der präsynaptischen Zelle aufgenommen. Dort werden sie wieder zu funktionsfähigen Neurotransmittern zusammengesetzt.

Es können verschiedene Arten von Synapsen unterschieden werden. Es gibt chemische und elektrische Synapsen sowie hemmende und erregende Synapsen.

Der Unterschied zwischen chemischen und elektrischen Synapsen ist in der folgenden Tabelle gegenübergestellt:

Der Unterschied zwischen hemmenden und erregenden Synapsen ist in der folgenden Tabelle gegenübergestellt:

Viele Krankheiten des Gehirns haben ihre Ursache in der Störung der synaptischen Übertragung, z. B. Depressionen oder andere mentale Erkrankungen. Medikamente können die Abläufe an den Synapsen wieder ins Gleichgewicht bringen. Auch bei Lernprozessen spielen die Vorgänge an den Synapsen eine wichtige Rolle.
Die Wirkung von einigen Giften beruht darauf, dass die Substanzen die normalen Prozesse an der Synapse stören. Beispielsweise verhindert das Botulinumtoxin (Botox), dass die Vesikel mit den Neurotransmittern mit der präsynaptischen Membran verschmelzen können. Das Botulinumtoxin wird von Bakterien produziert, die Lebensmittelvergiftungen hervorrufen.
Ein anderes Beispiel ist Curare. Dieses Gift wurde von Ureinwohnern Südamerikas zum Jagen verwendet. Curare blockiert an Synapsen zwischen Nerven- und Muskelzellen die Rezeptoren auf der postsynaptischen Seite, sodass die Neurotransmitter nicht mehr binden können. Das hat die Lähmung der Atemmuskulatur zur Folge.
Auch die Wirkung vieler Drogen beruht darauf, dass diese Substanzen die chemischen Vorgänge an den Synapsen durcheinanderbringen.