Laut Erlass sollen der Bau und die Funktion einer Synapse anhand einer Acetylcholin führenden Synapse erklärt werden können. Hierbei handelt es sich um eine der beliebtesten Abituraufgaben der letzten Jahre. Im Folgenden wird zuerst der Aufbau einer Synapse dargestellt, um anschließend den Ablauf der Signalübertragung zu erklären. Abschließend werden verschiedene Mechanismen dargestellt, die zur Störung der Signalübertragung zwischen Neuronen führen können.
Zu einer Synapse gehören immer zwei Zellen. Dabei wird ein Signal bzw. eine Information über die Synapse von einer Nervenzelle auf die Zielzelle übertragen. Man unterscheidet daher zwischen dem präsynaptischen und dem postsynaptischen Teil. Dazwischen liegt der synaptische Spalt.
Den präsynaptischen Teil bildet typischerweise ein Endknöpfchen einer Nervenzelle. Dieses Endknöpfchen liegt am Ende eines Axons. In einem solchen Endknöpfchen befinden sich Vesikel, kleine „Membranbläschen“, die den Neurotransmitter Acetylcholin enthalten. Außerdem befinden sich in der präsynaptischen Membran Kalzium-Ionen-Kanäle. Dieses sind spannungsgesteuert und haben eine essenzielle Funktion bei der Signalübertragung.
Der postsynaptische Teil wird durch die Zielzelle gebildet. Dies kann eine weitere Nervenzelle, eine Muskel- oder eine Drüsenzelle sein. Die postsynaptische Membran enthält ligandengesteuerten Natrium-Kanäle und das Enzym Cholinesterase. Ligandengesteuert bedeutet, dass diese Kanäle nicht durch elektrische Spannungen, sondern durch einen spezifischen Stoff (den Liganden) geöffnet werden. Die Cholinesterase kann das Acetylcholin in Cholin und Acetat spalten. Dadurch kann es nicht mehr an den Ionenkanal der Postsynapse binden.
Zwischen beiden Membranen befindet sich der synaptische Spalt, gefüllt mit extrazellulärer Flüssigkeit.
Die Funktion von Synapsen ist es, Informationen von einer Zelle auf eine andere zu übertragen, ohne eine direkte Verbindung zwischen beiden herstellen zu müssen. Die Übertragung erfolgt durch einen Botenstoff, wie zum Beispiel den Neurotransmitter Acetylcholin. Die Signalübertragung kann dabei in 5 Schritte gegliedert werden:
Der Bau und die Funktion einer Acetylcholin führenden Synapse ist eines der beliebtesten Abiturthemen der letzten Jahre. In Aufgabe 1 wird meist eine beschriftete Skizze verlangt, anhand welcher der Funktionsablauf an einer Synapse erklärt werden soll. Für den Bau und den Funktionsablauf werden bis zu 15 BE vergeben.