PBC Basics: Aktionspotential, Synapse und G-Proteine

0:41 So, jetzt aber nicht die Geschichte vergessen.

0:43 Ja, ich. Danke. Danke, dass du es gesagt hast. Jetzt nicht die Geschichte vergessen. Weil das vorhin hatte ich noch als Referenz gebracht, die Familie Wimmer, wie wir, also meine Familie, wie wir früher die Gestürrspielmaschine ausgeräumt haben.

0:57 Litus in Werbel.

1:03 Der Hochklinik. So Freunde. Moin! Jetzt geht's ab.

1:14 Die Ruhe ist vorbei. Wirklich jetzt tatsächlich, weil wir haben traurigerweise schon 25 Minuten aufgenommen gehabt.

1:22 Das ist schön. Knackige Jokes. Tolle Eselsbrücken.

1:26 Bis dann aufgefallen ist, dass das Mikrofon von Wimmer nicht aufgenommen hat. Und deswegen machen wir den ganzen Spaß jetzt nochmal, deswegen ist es jetzt doppelt so gut. Die Ruhe ist vorbei. Mindestens. Ich bin Leo.

1:39 Moritz.

1:39 Bin zu mir, hi. Und jetzt stellen wir uns der Frage, warum haben wir in der letzten Folge so viel über staatliche Potenziale gesprochen? Warum haben wir so viel über Ruhepotenziale und was weiß ich für Potenziale philosophiert? Warum machen wir das die Ernst? Die Frage ist, wie kann ich ein Signal weiterleiten?

1:58 Und diese Signalweiterleitung geschieht durch eben eine Abweichung, eine Schwankung von diesem Ruhemembranpotenzial. Und das ist jetzt, wie soll ich sagen, so ein bisschen der digitale Code unseres Körpers, wie wir so kommunizieren über die Aktionspotenziale. Und das sind ganz klar definierte Potenzialschwankungen, die auch immer gleich sind, nach dem Alles- oder Nichts-Prinzip.

2:22 Also die sehen immer gleich aus. Es gibt verschiedene Zellen, die diese Potenziale erzeugen können. Und der Klassiker ist das Neuron. Das ist, glaube ich, die erste Zelle, die einem einfällt, wenn man über Signalweiterleitung spricht. Und dieses typische Muster möchten wir jetzt durchsprechen, weil das halt auch ein relativ zentrales Thema in Prüfungen sein kann.

2:40 Und laufen das jetzt quasi mal Step für Step die Phase ab, damit jeder weiß, was Phase ist. Ganz kurze Werbung.

2:51 Ich benutze eigentlich Zeit Semester 2 ein Programm namens Anki. Da kann man so mit digitalen Karteikarten lernen, was das Lernen einfach viel effizienter macht. Für das Physikum gibt es da zum Beispiel auch vorbereitete Decks. Und das Coole ist, dass man Anki selbst nochmal erweitern kann. Und zwar mit sogenannten Add-ons.

3:08 Und da gibt es ein neues von Meditrix, was wir im Team vorab testen durften. Da werden euch dann zum Beispiel im Physikumsdeck von AnkiFil zusätzlich Merkilfen und Esusbrücken von Meditrix angezeigt, sodass das Lernen nochmal viel abwechslungsreicher wird und mehr Sinne anspricht.

3:23 Wenn ihr Lust bekommen habt, Meditrix mal auszuprobieren, da klickt euch jetzt mit dem exklusiven Code SIDUSINVESUS15 15% Rabatt auf euer nächstes Meditricks-Abo. Sidusinversus15. Jetzt sichern. Das war's schon.

3:40 Ja. Wir legen los mit dem Ruhemembranpotenzial. Also im Prinzip die allererste Phase, in der alles noch normal ist, so wie immer, alles gechillt. Und die Ausgangslage ist eben das Membranpotential, das nahe dem Ruhemembranpotenzial von Kalium liegt. Kalium hat die höchste Leitfähigkeit, das ist auch die Ursache für diesen Zusammenhang und wir haben kaum Natriumleitfähigkeit.

4:02 Deswegen haben wir hier jetzt ein Ruhemembranpotenzial von ca. minus 70 Millivolt. So, und dann kommt es zu einer initialen Aktivierung bis hin zu einem sogenannten Schwellenpotential. Dabei werden eben erste Natriumkanäle geöffnet, weil zum Beispiel ein Neurotransmitter von außen an die Zelle bindet oder weil eine Depolarisation von weiter vorne oder von zuvor eben ankommt.

4:27 Und jetzt kommt es eben zu diesem Einstrom von Natriumionen. Also es wird etwas positiver, die Natriumleitfähigkeit steigt. Aber so eine richtige Initialzündung, also es ist so richtig jetzt los, geht in dieser Kurve nach oben, das kommt erst noch. Und zwar, wenn genügend von diesen einzelnen Natriumkanälen geöffnet werden, dann wird das sogenannte Schwellenpotenzial erreicht.

4:48 Also da wird dann diese richtige Lawine losgetreten und das ist bei circa minus 50 Millivolt. So, warum haben wir jetzt diesen Signalmechanismus? Das Grundprinzip ist einfach eine Signalschärfe. Also, dass nicht jedes einzelne Signal, also nicht jede einzelne Depolarisation, ein kleiner Einstrom von ein paar positiven Ionen direkt zu einem Aktionspotential führt, sondern nur, wenn es wirklich so in Anführungsstrichen gewollt ist.

5:14 Also nur eine konzentrierte und gewollte Aktivierung. Und das nächste, also jetzt ist im Prinzip das richtige Depolarisationsstadium erreicht, es geht jetzt richtig los. Die spannungsabhängigen Natriumkanäle gehen jetzt im Prinzip alle auf oder alles jetzt in Anführungsstrichen wieder. Und es kommt zu einem großen, starken Natriumeinstrom, zu einer starken Aktivierung bis hin zu plus 30 Millivolt, also dem hohen Membranpotential von Natrium.

5:43 Und an diesem Punkt angelandt spricht man dann auch von dem sogenannten Überschuss, also dass man jetzt einfach ein sehr positives Signal hat, nämlich von eben den plus 30 Millivolt. Und das liegt nun daran, dass wir jetzt hier quasi an dem Peak an Natriumleitfähigkeit gerade noch gewesen sind. Leo, du guckst sowieso kritisch auf das Bildschirm.

6:02 Ist mein Mikro an. Es loch häuft. Es loch häuft.

6:10 Entsprechendes Thema.

6:12 Ist das Spannung in der Hummel? Tote Scheiße. Ja, passt zur Spannung beim Pran-Potenzial. Hallo?

6:16 Also weil wir machen es auch immer nicht so, dass wir so das vorher gemeinsam durchsprechen. Also wir machen das, also die Aufnahme und so, das erste Mal, dass wir es gemeinsam so miteinander besprechen und deswegen ist da natürlich auch immer ein bisschen eine Spannung drin, was die anderen sagen, nur weil das alle immer fragen.

6:30 Hat noch niemand gefragt.

6:33 Nur zwei Millionen Zuschauer.

6:36 Naja, okay. Also wir sind bei Natriumleitfähigkeit, die ist hoch bei dem Überschuss gewesen. Und deswegen haben wir eben dieses sehr positive Membranpotenzial jetzt hier gerade aktuell. Aber da gibt es jetzt diesen etwas komischen oder verwirrenden Umstand, dass wir in diesem Moment, wo das jetzt gerade so positiv wird, die Natriumleitfähigkeit schon wieder sehr stark abnimmt.

6:57 Aber woran liegt das denn? Eigentlich könnte man ja meinen, die haben diesen Schwellenwert überschritten und deswegen sind die jetzt spannungsmäßig aktiviert oder geöffnet. Tatsächlich findet aber eben so eine mechanische Inaktivierung statt, wenn das sehr positiv wird. Also die Natriumkanäle haben so einen Sweet Spot, den sie haben so einen ganz, ganz engen Bereich, was die mögen, die Natriumkanäle.

7:21 Und der ist dann eben so, geht bei minus 50 Millivolt los, dann Richtung Positive und bei plus 30 sind wir schon wieder in dem Bereich, wo das Ganze inaktiviert ist, also mechanisch so eine Art Pfropf, so ein Stopfen, der da so in diese Natriumkanäle rein kommt. Ich glaube, genau so klingt es. Ja, genauso.

7:40 Da haben wir dann diesen Stopfen und der ist dann da eben drin. Und deswegen nimmt die Natriumleitfähigkeit ab, aber jetzt haben wir eben das folgende Szenario, es geht jetzt wieder in die Repolarisation, also es geht jetzt wieder ins Negative und woran liegt das? Das liegt daran, dass, boah Leo, lass es nicht.

7:57 Das liegt daran, dass die Kaliumleitfähigkeit jetzt wieder zunimmt. Also wir hatten erst in der Depolarisation gesagt, die Natriumleitfähigkeit nimmt zu, die werden jetzt wieder inaktiviert, die spannungsabhängigen Kaliumkanäle werden aktiviert und deswegen haben wir nun diese Repolarisation, es geht wieder ins Negative.

8:15 Und weil die Leitfähigkeit von Kalium durch den Einfluss dieser spannungsabhängigen Kaliumkanäle jetzt so hoch ist, kommen wir sogar in einen Membranspannungsbereich von unter minus 70 Millivolt, also sogar auf so minus 80, minus 85 Millivolt geht es dann am Ende runter. Da bespricht man dann von der sogenannten Hyperpolarisation, die sich dann aber eben in den nächsten Millisekunden auch dann wieder langsam normalisieren wird.

8:41 Ja, deswegen eigentlich ist es doch ganz schwer, oder? Ja, weil ich fand abends. Das Aktionspotenzial ist im ersten Moment, ich weiß nicht, ob ich das zum ersten Mal gesehen habe, habe ich gedacht, das verstehst du doch nicht im Leben. Aber an sich ist es ja eigentlich nur eine Veränderung des Membranpotentials.

10:07 Einmal, weil erst die Natriumleitfähigkeit steigt. Dann, du sagst, die haben einen Sweet Spot, ich sage, die sind bitchig. Ein Sweetspot. Ein Sweetspot. Scheiße. Dann kommt der Fropfen rein. Und dann erhöht sich die Kaliumleitfähigkeit. Und dadurch nähert sich es erst dem positiven Potential von Natrium an, depolarisiert.

10:28 Und dann dem negativen Potential von Kalium depolarisiert. Nee, repolarisiert. Und deswegen ist es eigentlich gar nicht so wild. Und jetzt habt ihr es verstanden und jetzt gibt's eine tolle Punktzahl auf dem Thema.

10:40 Tja, es gibt eben noch eine weitere Konsequenz aus der Inaktivierung dieser Natriumkanäle. Und zwar, die sind kurzzeitig, sind diese Zellen nicht aktivierbar und dann kommt es eben zur Refraktärzeit. Das heißt es konkret, da können keine Aktionspotenziale ausgelöst werden. So, wenn jetzt, warum passiert es?

10:58 Der Propfen, der hängt noch in den Natriumkanälen drin und der entweicht eben relativ langsam erst wieder aus denen. So, und der Sinn des Ganzen ist auf der einen Seite eine nicht zu, also dass die Frequenz der Aktionspotenziale nicht zu hoch ist und auf der anderen Seite eine gezielte Richtung der Ausbreitung.

11:16 Wir stellen uns jetzt ganz konkret einfach mal von links nach rechts vor, wie es zu einer Erregungsausbreitung kommt. Und wir wollen, dass es nur in die eine Richtung geht, deswegen blockieren wir alles, was dahinter passiert ist, das blockieren wir, damit es nicht wieder zurück dahin reingeht. Weil die haben keine Augen im Kopf, die ganzen Ionen, die wissen nicht, wo es rechts, wo links, wo links und wollen, genau, können eben nur in die eine Richtung weiter.

11:42 Man unterscheidet jetzt einmal zwischen der absoluten und der relativen Refraktärzeit. Die absolute nennt man auch eine vollständige Inaktivierung, also da kann man im Prinzip ganz machen, was du willst, es kommt nicht zu einer Aktivierung und die Dauer davon ist circa eine Millisekunde in Neuronen. Und die relative Refraktärzeit, die passiert unter einem, also dort kann es unter einem erhöhten Aufwand, also bei einer erhöhten Reizschwelle, dann doch zu einem Aktionspotenzial kommen, weil eben so ein paar Natriumkanäle schon wieder aktiviert sind, also schon ein paar Natriumkanäle wieder quasi bereit sind für ein neues Aktionspotenzial, aber nicht viel, also man bräuchte da schon eine ganz starke

12:18 Depolarisation und diese Dauer sind nochmal circa eine Millisekunde.

12:22 Genau, und das waren jetzt alles Zahlen, die zum Neuronen gehören. Und wie gesagt, gibt es auch andere Zellen, insbesondere Muskelzellen, die Aktionspotenziale auslösen und da ist das Herz als Muskel nochmal von zentraler Bedeutung und da werden auch wirklich von den verschiedenen Komponimenten die Aktionspotenziale durchgekaut.

12:42 Und nur mal so, um es in Relation zu setzen, ist die absolute Refraktärzeit beim Herzen 250 Millisekunden. Sprich, schon einen kleinen Zacken länger.

12:52 Warum ist das so?

12:53 Naja, du hast ein großes Organ, das sollte bestenfalls nicht anfangen zu zucken.

12:58 Aktionspotenzial ist auch einfach sehr lang, oder? Genau, ja.

13:00 Also im Verhältnis ist es auch wieder 1 zu 1 ungefähr. Also so 250-300 Millisekunden. Je nach Herzschlaggeschwindigkeit. Und das ist trotzdem aber wieder so ungefähr 1 zu 1. Also absolute Refraktizheit und Aktionspotenziallänge geben sich ungefähr die Waage. Aber trotzdem, nur mal um es in Relation zu setzen, wir reden jetzt einzig und allein über Neurone.

13:21 Herz kommt dann, wenn wir in 15 Folgen soweit sind. Wann auch immer das soweit sein mag. So, jetzt haben wir das Aktionspotenzial ausgelöst. Jetzt muss es an diesem Axon-Kabel lang laufen. Nur mal ganz kurz: Neuron besteht aus dem Soma mit diesem Dendritenbäumchen oben und dann das eine Kabel, was unten rausläuft.

13:41 Das Axon mit so ein paar Endknöpfchen unten. Und dieses Kabel läuft es jetzt lang. Und wir wollen jetzt dieses Paket, unser Aktionspotential runterbringen. Und da gibt es zwei Möglichkeiten. Eine gute und eine schlechte, wenn ich jetzt einfach mal so Wertend sagen darf, wie man das machen kann.

14:01 Genau, es gibt nämlich entweder die Option, dass man dieses Kabel, also dieses Axon einpackt, also isoliert und da im Prinzip so eine Isolation, wie bei einem Kabel drumherum macht, oder eben nicht. Und wie man sich schon denken kann, wird diese Weiterleitung, wenn man eben diese Isolation, also dieses Kabel drumherum hat, bedeutend besser funktionieren.

14:22 Also wird einfach bedeutend schneller sein. Woran liegt das Ganze? Ja, also das kann man sich so vorstellen. Das, was hier so ein bisschen der limitierende Faktor ist, oder was viel Zeit kostet, also alles relativ ist es echt wenig Zeit, aber verhältnismäßig viel Zeit kostet, ist die Auslösung von Aktionspotenzialen.

14:38 Und wenn viele Aktionspotenziale ausgelöst werden müssen, um eine Strecke zu absolvieren, dann kostet das entsprechend viel Zeit. Und Energie. Und Energie, stimmt, ja. Und bei diesen Aktionen, die nicht isoliert sind, also wo man keine Myelinscheide drum rum hat, man spricht auch von den marklen Fasern, da muss ja quasi an jedem einzelnen Pünktchen, in der letzten Folge habe ich gesagt, also in der letzten Aufnahme, Versuch, an jedem einzelnen Mikromillimeter muss versucht werden, hier ein Aktionspotenzial ausgelöst zu werden und muss jedes einzelne Stückchen muss entlang marschiert werden von diesem Aktionspotenzial.

15:15 So, wenn man aber diese Isolation hat, dann kann diese Positivierung quasi eingepackt von diesem Mantel, von dieser Myelinscheide innerhalb des Aktions einen ganzen Abschnitt gewissermaßen ja überspringen, also weiterspringen unterhalb von dieser Isolation entlang. Und dann muss das nächste Aktionspotenzial erst wieder ausgelöst werden, wenn wieder so eine Lücke aufkommt zwischen so kleinen Isolationsstücken, an den sogenannten Schnürringen.

15:41 Und diese springende, auch saltatorische Weiterleitung genannt, ist eben bedeutend schneller als diese kontinuierliche Weiterleitung. Und wenn man sich das Ganze zum Beispiel so vorstellen würde, dass ein Postbote irgendwie ein Paket verteilen will in einer Straße, dann und er sein Auto in der Mitte abstellt und einfach losrennt zu jedem einzelnen Haus oder geht, dann ist er natürlich relativ langsam.

16:05 Wenn er sich aber nun an jede Tür einen Kollegen stellen würde und jedem dann irgendwie ein Päckchen zuwirft, dann wäre das natürlich viel schneller. Also diese springende Weiterleitung ist viel schneller, als wenn es so kontinuierlich vorangeht.

16:18 So, jetzt aber nicht die Geschichte vergessen. Ja, ich danke.

16:21 Danke, dass du es gesagt hast. Jetzt nicht die Geschichte vergessen. Vorhin hatte ich noch als Referenz gebracht, die Familie Wimmer, wie wir, also meine Familie, wie wir früher die Geschirrspielmaschine ausgeräumt haben. Ganz kurzer Input, was man wissen muss, die sind zu Hause in der Fußballmannschaft.

16:35 Also meine Eltern hatten beide schon eine Ehe vorher und deswegen habe ich vier Geschwister. Persönlich. Und deswegen habe ich insgesamt acht Geschwister. Drei davon haben 100% die gleichen Eltern wie ich. So, auf jeden Fall waren es immer viele bei uns zu Hause und als wir Geschirschmaschine ausgeräumt haben, da haben wir das nicht so gemacht, dass hier dann irgendwie einer hier einen Teller genommen hat und den dann irgendwie rübergeräumt hat und weggeräumt hat.

16:56 Nee, nee, nee. Das war mit der Effizienz von uns nicht zu vereinen. Deswegen haben wir da so ein Ketten, so ein Netzsystem aufgebaut und einer hat sich in die Mitte gestellt, hat alles aus der Geschüchtmaschine ausgeräumt, einer hat sich dann vor die Gläser, einer vor die Teller, einer vor die Küchensachen und so gestellt und dann zack wurde das da untereinander aufgeteilt und innerhalb von wenigen Sekunden in saltatorischer Manier haben wir da die Geschwischenmaschine ausgerückt.

17:18 Und es war natürlich bedeutend schneller, als wenn man das kontinuierlich gemacht hätte. Danke danach. Sorg Leo, habe ich gerne erzählt.

17:23 Volle Geschichte. Preist alle mit. Sollen wir die Folge, die Geschirrspülmaschine nennen? Spüler. Die Spüler. Die springenden Spüler. Springenden Spüler.

17:38 Achso, ich habe übrigens auch noch was rausgefunden. Und zwar, dass Saltatoria sind in der Biologie die Heuschrecken. Liegtig. Ist ein Fan, mit dem man nichts anfangen kann. Braucht ihr euch wirklich auch nicht merken. Werdet ihr euch wahrscheinlich genau deswegen merken.

17:51 Bitte schön. Und wenn man das dann in der mündlichen Prüfung bringt, dann ist man der Killer. Meinst du? Dann bekommst du nämlich recht noch einen Biomaster. Zack. Oder auch nicht. So, also, jetzt haben wir das hinbekommen, das weiterzuleiten. Jetzt ist nun die große Frage, was machen wir jetzt mit dem weitergeleiteten Aktionspotenzial?

18:09 Denn das ist jetzt eine elektrische Weiterleitung. Das geht schnell, das ist gerichtet. Super Sach. Aber wie wir jetzt gelernt haben, geht es nach diesem Alles- oder Nichts-Prinzip. Und es gibt ja nicht nur ein bisschen alles, sondern das ist ja 1 und 0.

18:24 Es gibt nur ein Gas, voll Gas. Zitat Leo immer. Oh yeah.

18:31 So, und deswegen müssen wir uns jetzt überlegen, wie bekommen wir das hinter vielleicht noch ein bisschen Verrechnungsmöglichkeit einzubauen. Natürlich, das hat er in Wimmer vorhin angemerkt, ich möchte jetzt hier keine schlauen Sprüche klauen. Aber auch ein bisschen mit dem Aktionspotenzial spielen, wenn man über Frequenzen geht.

18:50 Aber zumindest der Großteil der Verrechnung findet an den Synapse statt. Und diese Synapse soll ein elektrisches Signal in ein chemisches und dann wieder in ein elektrisches Signal umwandeln und somit das Signal von Neuron A auf Neuron B bringen. Und an dem Punkt kann man jetzt viel rumpfrickeln und viel verrechnen und viel, was weiß ich, machen.

19:12 Und deswegen ist die Synapse ein relativ zentraler Punkt im Nervensystem.

19:17 Ja, ich würde sagen, wir fangen einfach an mit der Benennung der Teile, die wir daran brauchen. Du hast schon gesagt, Neuron A, das nennen wir jetzt hier synaptisches, also der Teil, der hier relevant ist, ist das synaptische Endknöpfchen. Und dann gibt es in der Mitte den synaptischen Spalt. Relativ logisch.

19:33 Und dann eben von Neuron B der Dendrit, das nennt man dann eben Postsynapse an der Stelle. So, das Ziel ist eben die Übertragung des Signals von Neuron A auf B. So. An der Präsynapse kommt jetzt das Aktionspotential aus dem Axon an und es kommt zu einer Depolarisierung. Ist ja relativ logisch. So, und jetzt kommt es aber nicht wie vorher oder nicht wie bei dem Aktionspotential selbst zu einer weiteren Aktivierung von Natriumkanälen oder nicht nur, sondern eben vor allem zu einer Öffnung von spannungsabhängigen Calciumkanälen.

20:05 Kann man sich generell auch ganz gut merken, als so allgemeine Faustregel, dass Calcium eine Vesikelfusion bewirkt. Wir haben jetzt hier Visikel, habe ich jetzt gerade noch gar nicht so genau gesagt, in diesem Endknöpfchen haben wir, je nachdem, was für ein Neuron da ist, Visikel, die gefüllt sind mit Neurotransmittern, also bestimmten Botenstoffen, die ein Signal auslösen.

20:26 So, ich lasse es jetzt erstmal so allgemein. Es kommt jetzt zu einer Bindung von diesen Calcium-Ionen an den Snare-Komplex. Und was soll das Ganze? Der Snare-Komplex ist ein Komplex aus Proteinen, der dafür zuständig ist, dass diese Visikel mit der Membran fusionieren und dann die Neurotransmitter in den Spalt freigegeben werden.

20:48 Wichtig ist dazu jetzt einmal erstmal das Synaptotachmin, der Calcium-Sensor. Es ist nicht direkt Teil des Snare-Komplexes, aber sehr wichtig in diesem Zusammenhang. Merke ich mir immer so ein bisschen damit, Tagmin, Tagmi. Also man kann sich vorstellen, wie dann so ein paar Post-its da dran geklebt werden.

21:06 Und diese Post-its sind die Calcium-Ionen. Und dann, konkret der Snare-Komplex, wir haben einmal die V-Snare und die T-Snare. V-Snare kann man sich merken, oder V-Snare für Vesikel, V-Snare. Und da haben wir als wichtigen Vertreter das Synapto-Brevin, also V-Snare. Brevin. Und bei der T-Snare, Target, also im Prinzip für die Präsina, also wichtig für die präsynaptische Membran.

21:33 Und da ist der wichtigste oder der Vertreter hier ist das Syntaxin und das Snap 25. Kann man sich, denke ich, auch alles ganz gut merken. Also Syntaxin, T-Snare, Synapto-Brevin und Snap 25 wird.

21:44 Ist nicht eins von denen auch von Tetanus am Ende irgendwie angegriffen? War das nicht so?

21:48 Ja, aber ich weiß nicht mehr welches. Ich glaube Snap 25.

21:51 Hätte ich es auf dem Bauchhaus auch gesagt.

21:53 Aber es ist jetzt gefährliches Halbwissen.

21:55 Ja, also bei mir ist es eher so Viertelwesen.

22:00 Weil wenn wir zusammenlegen, haben wir einen ganzen Zeit.

22:02 Das glaube ich nicht. Achso, ich muss weiter. Wenn wir zusammenlegen, wird es weniger.

22:08 Also ich mache weiter mit der Postsynapse. So, also jetzt hatten wir, es wurde Neurotransmitter freigesetzt durch das Verschmelzen von diesem Vesikel mit der präsynaptischen Membran. So, jetzt ist Neurotransmitter in diesem synaptischen Spalt drin. Der diffundiert also durch die Gegend und wird dann entsprechend auch an die Postsynapse binden.

22:26 Und an dieser Postsynapse, da sind nun verschiedene Transporter, beziehungsweise verschiedene Kanäle, meinte ich. Sorry. So, und diese Kanäle sind natürlich, je nachdem, was für Ionen sie durchlassen, wir hatten in der letzten Folge ja davon gesprochen, dass die Kanäle hochspezifisch sind, hat das zur Konsequenz, dass die Postsynapse, also dieser Dendrit und damit auch unterm Strich vielleicht das Soma, dass das dann am Ende entweder positiv oder negativer wird.

22:56 Und da gibt es so drei wesentliche Ionen, die da in Frage kommen. Und zwar einmal ist es Natrium und Calcium, die die positiven Ionen sind, die hier dann eben eine Positivierung bewirken würden, also ein exzitatorisches postsynaptes Potential und damit eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass an dem Axonhügel ein Aktionspotential ausgelöst wird.

23:17 Und demgegenüber steht Chlorid negativ geladen. Bewirkt den Einstrom von negativen Ladungen in die postsynaptische Zelle und dementsprechend eine Reduktion der Wahrscheinlichkeit, dass am Axonhügel ein Aktionspotential ausgelöst wird, also ein inhibitorisches exzitatorisches Potential. Sorry, hab ich ein inhibitorisches postsynaptisches Potential, genau.

23:44 Danke. Genau, also ihr merkt schon, dass es hier im Prinzip so ein gewisser Dualismus ist und so eine Auseinandersetzung darüber. was jetzt hier an diesem Aktionenhügel passiert. Und das ist jetzt auch hier die Key Message und das, was der Leo auch vorhin meinte, als er gesagt hat, hier wird es irgendwie jetzt so verrechnet.

24:02 Es gibt nämlich jetzt verschiedene Einflüsse, die alle auf dieses Soma einstrahlen. Und je nachdem, wie diese Einflüsse gewichtet sind, also welcher von diesen Einflüssen gerade am meisten feuert, hat das verschiedene Auswirkungen auf die Polarisation oder die Depolarisation von diesem Soma und dann entsprechend einen Einfluss darauf, wie wahrscheinlich es ist, dass am Axonhügel ein Aktionspotential ausgelöst wird.

24:27 So, und bei diesen Einflussmechanismen, da gibt es zwei entscheidende Faktoren oder zwei entscheidende Mechanismen, nämlich einmal die räumliche Summation und einmal die zeitliche Summation. Bei der räumlichen Summation kann man sich so vorstellen, wenn quasi zwei Neurone gleichzeitig nebeneinander liegen und gleichzeitig einen Einfluss haben auf dieses Soma, dann werden sie einfach miteinander verrechnet.

24:49 Das heißt, sind es zwei positive, dann addieren sie sich gegenseitig, sind es ein EPSP und ein EPSP, dann heben sie sich gegenseitig auf. Und bei der zeitlichen Summation kann es sein, dass ein Neuron, wenn relativ schnell hintereinander zweimal ein Einfluss besteht aus diesem, also ein EPSP ausgelöst wird, dass diese sich nacheinander aufaddieren.

25:12 Also wenn das nah genug aneinander ist, die Einflüsse von diesem EPSP bzw. von der präsynaptischen Zelle, die darauf feuert, dann addieren sich die beiden auf. Dafür muss es aber eben sehr schnell hintereinander kommen. Und da kann man wieder das aufgreifen, was Leo vorhin sagte, dass nämlich auch die Frequenz von den Aktionspotenzialen Einfluss hat, weil wenn diese Frequenz höher ist, dann kommt es zu einer erhöhten Frequenz von Ausschüttung von Snare-Komplexen an der Präsynapse, mehr Transmitter im synaptischen Spalt und dann eine erhöhte Aneinanderreihung von EPSPs und damit eine zeitliche Summation und um den Schlussstrich zu ziehen, eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass am Aktionenhügel

25:52 ein Aktionspotential ausgelöst wird.

25:54 Ganz kurz, die Snare-Komplexe werden nicht ausgeschüttet, aber halt die Visikel. Nur dass es nicht falsch gemerkt wird.

26:03 Genau, so. Und jetzt haben wir viel über so Potenzialschwankungen und Krempel geredet. Das ist so, ich würde sagen, der klassische Rezeptor in der postsynaptischen Membran, aber nicht der einzige. Es gibt nicht nur Ionenkanalrezeptoren, sondern es gibt auch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die eigentlich ziemlich ganz anders funktionieren, die aber mindestens mal genauso wichtig sind.

26:29 Ja. Und was genau das ist, kommt jetzt.

26:32 Genau, die bilden sogar tatsächlich die größte Familie der Membranrezeptoren aus. Ich muss sagen, ich fand es schwierig greifbar am Anfang. Also man wurde da irgendwie immer wieder so ein bisschen mit dem Thema konfrontiert und irgendwo hat man das Wort G-Protein gehört und ich wusste ganz lange, konnte ich nicht so richtig, was damit anfangen.

26:50 Ich finde, wenn man sich aber damit einmal eingedacht hat, dann geht es eigentlich. Es ist nicht so wahnsinnig kompliziert. Was ist jetzt ein G-Protein überhaupt? Das ist ein Protein, was in die Zellmembran eingebaut ist. Und das ist assoziiert mit einem G-Protein gekoppelten Rezeptor und einem Effektormolekül.

27:10 Der Witz des Ganzen ist, wir haben von außen eine Signalwahrnehmung und innen dann eine Auslösung einer Signalkaskade, die dann stark verstärkt werden kann. So, und es gibt jetzt eben verschiedene Wege, und zwar einmal eine Aktivierung oder eine Nicht-Aktivierung, wenn man es jetzt so runterbrechen will.

27:27 Warum heißt das Ganze G-Protein? Kann man sich vielleicht auch noch fragen. Ist einfach GTP-bindendes Protein, genau. Und dieser Rezeptor, von dem ich gerade gesprochen habe, das ist auch so ein typischer Physikumsfekt, glaube ich, ist dieser Rezeptor Heptahelikalis. Das bedeutet, der hat sieben Helices, also sieben von diesen Kringeln, sieben Curlyfries im Prinzip, die dann in der Membran eingebaut sind und die sind, das ist der G-Protein-Rezeptor und das ist der G-Protein gekoppelte Rezeptor, der nicht das G-Protein ist.

27:58 Also das ist nicht dasselbe, aber die sind miteinander assoziiert.

28:02 Wieso habe ich nach unseren Folgen immer Hunger? Ich habe nach unseren Folgen immer Hunger. Das kann nicht wahr sein, wirklich.

28:07 Hast du was zu essen, Dalio?

28:09 Ich weiß es nicht. Ich glaube eher nicht, um ehrlich zu sein. Schwach, ne? Oh, eine süße.

28:14 So, das G-Protein besteht aus verschiedenen Untereinheiten. Das gibt es schon wieder in Explicit aus den Alpha-, Beta- und Gamma-Untereinheiten, also drei Stück. Und diese Beta- und Gamma-Untereinheiten, die bleiben eigentlich immer zusammen und dann gibt es eben noch die Alpha-Untereinheit verankert.

28:30 In der Membran ist es eben über diese Beta-Untereinheit und der entscheidende Player ist hier eben jetzt diese Alpha-Untereinheit. Was passiert nämlich, wenn ein G-Protein über diesen G-Protein gekoppelten Rezeptor aktiviert wird? So, da passiert folgendes. Ich sag's erstmal, ohne dass jetzt ich Verwirrung schriften will, aber es passiert folgendes.

28:54 Es wird GDP freigesetzt. So, warum macht er das Ganze? GDP wird freigesetzt an dieser Alpha-Untereinheit, damit da jetzt GTP binden kann. So, und warum bindet jetzt da GTP? Wenn GTP gebunden ist an dieses G-Protein, beziehungsweise an die Alpha-Untereinheit davon, dann ist es in einem aktiven Zustand.

29:17 So. Es hat aber und kann dann eben entsprechend, und darauf gehen wir gleich noch ein, kann dann alle möglichen Kaskaden auslösen. Ja, je nachdem, was für ein G-Protein das ist, können verschiedene Sachen daraus folgen. Zum Beispiel Interaktion mit der Adenylastyklase oder eine Interaktion mit der Phospholipase C.

29:33 Das sind die beiden Beispiele. Genau.

29:36 Du stellst gerade so vor, als wenn es 500 Kaskade sind zwei.

29:39 Achso, keine Ahnung, ich dachte immer, das wird für uns alles so vereinfacht.

29:42 Nö, also soweit ich weiß, sind es zwei.

29:44 Okay. Also dann haben wir die beiden wesentlichen Beispiele, die haben wir schon besprochen. So, und jetzt hatten wir eben, wie gesagt, dass GTP jetzt hier gebunden ist und es im aktiven Zustand ist. Aber um diesen Zyklus jetzt wieder zu Ende zu denken, muss man noch einen Fakt wissen, nämlich, dass in dieser Alpha-Untereinheit eine GTP-Ase-Aktivität ist.

30:02 Das heißt, GTP, aus dem GTP wird ein Phosphat abgespalten und es bleibt nur noch GDP übrig. Und dadurch ist es wieder im inaktiven Zustand. Und es bräuchte jetzt wieder einen Einfluss an diesem G-Protein-gekoppelten Rezeptor, dass aus der Alpha-Untereinheit das GDP freigesetzt wird, damit wieder neues GTP binden kann.

30:23 Also die GTP-ASE-Untereinheit wirkt dem aktivierten Status entgegen, bewirkt, dass es in den inaktiven Status geht. Und damit es wieder zu einem aktiven Zustand kommt, braucht es wieder den Einfluss von draußen von einem sogenannten First Messenger, der dann eben an dieses G-Protein gekoppelte oder an diesen G-Protein gekoppelten Rezeptor bindet.

30:46 So, und jetzt gibt es eben verschiedene Arten dieser G-Proteine. Einmal GS, GI und GQ, das sind so die wichtigsten, die wir da kennen müssen. So, GS ist stimulierend. Es kommt zu einer Aktivierung von der Adenylat-Zyklase durch die Alpha-Unteinheit, die jetzt eben aktiv ist, haben wir ja gerade schon gehört.

31:06 Und dann, was macht ihr.

31:08 Ich habe ganz kurz noch eine Sache, kann ich einfügen vielleicht, nämlich dass durch die Aktivierung eben auch die Beta- und Gamma-Untereinheit abgespalten wird. Habe ich, glaube ich, nicht gesagt. Also die Beta- und Gamba-Untereinheit, die sind ja gemeinsam, die werden abgespalten. Und manchmal machen die dann auch noch so ein paar Nebensachen, aber der Hauptplayer ist eben die Alpha-Untereinheit.

31:26 Genau, was ich noch hinzufügen will, Entschuldigung, das ist die Beta-Gamma-Untereinheit.

31:29 Haben wir unsere kleine Mansplaning-Genau-Intervention noch beendet.

31:33 Ist über ein Lipid-Anker in der Membran verankert. Das heißt, die bleibt in der Membran hängen. Die fliegt nicht in der Zelle rum. Die Alpha kann in der Zelle rumfliegen. Die bricht ab und. Ah, die Flüle. Die fliegt. Die hat Red Bull getrunken. Product Placement, jawohl. Traum. Ja, okay, sorry.

31:48 Genau, also die Alpha-Unteinheit, die aktiviert die Adenylarzyklase. Was macht die? Die zykliert ATP. Also macht aus ATP C AMP. CAMP steht für zyklisches AMP. Habe ich auch erst relativ spät übergeckt. Und CAMP ist ein sehr wichtiger Second Messenger. Warum? Ah, das ist zyklisch. Danke für die Unterstreichung meines Punktes.

32:15 Klasse, das heißt Killer AMP.

32:17 Also, Second.

32:21 Lassen wir mal die Sumia hier Ruhe explanieren. Wir konzentrieren uns jetzt.

32:24 Wichtig jetzt. Also Second Messenger ist im Prinzip das ist. Das CMP ist jetzt ein wichtiger Second Messenger. Was heißt Second und was heißt First Messenger? First Messenger wäre jetzt einfach der Ligant, der von außen an den G-Protein gekoppelten Rezeptor gebunden hat und CAMP ist jetzt eben der Second Messenger, also die zweite.

32:44 Die Leute, die kein Englisch können Spaß. Genau. CAMP CAMP aktiviert jetzt die Proteinkinase A. A für CAMP. Also für dieses. Und was macht, wofür brauchen wir die Proteinkinase A? Die phosphoryliert lauter Dinge. Das ist im Prinzip einfach wichtig in Stoffwechselprozessen. Also eine Phosphorylierung von Enzymen kann sie eben aktivieren oder deaktivieren.

33:13 Und dementsprechend kann das Ganze jetzt aktivierend oder eben hemmend wirken. So, und jetzt haben wir aber natürlich noch die GI-Proteine, also die GI-Proteine. Und die stehen, also das I steht für inhibitorisch, auch relativ logisch. Und über diese Signalkaskade kommt es eben zu einer Inaktivierung der Adenylat-Zyklase.

33:34 Die wirkt dann eben, das wirkt dann eben hemmend. Und was wir jetzt eben gerade schon mal kurz angesprochen hatten, ist, dass jetzt eigentlich die Alpha-Untereinheit so der Big Player ist. In dem Fall ist die Beta-Gamma-Untereinheit, die hat auch so eine kleine Rolle, so ein bisschen Nebenrolle. Und zwar öffnet sie Kaliumkanäle.

33:52 Ja, das war es eigentlich soweit dazu.

33:56 Und dann hatten wir gerade schon gesagt, und dann hatten wir gerade schon gesagt, dass es noch einen zweiten wichtigen Player gibt, nämlich die Phospholipase C. Und diese Phospholipase C, die wird dann eben bei diesen GQ gekoppelten Proteinen aktiviert. Wieder über die Alpha-Untereinheit. So. Die Phospholipase C ist ein Enzym, das folgendes Molekül quasi spaltet, nämlich die Phospholiphosis.

34:26 Phosphatidylositolbysphosphat.

34:28 Passt. Passt.

34:31 Und durch das Ansetzen von dieser Phospholipase C wird aus diesem Phosphatidyl-Inositolbysphosphat, auch PIP2 genannt, nun auf der einen Seite das Inositol-Trisphosphat und das Diacylglycerin. So, und dieses DAG und das IP3 sind nun die entscheidenden Player für die weitere Kaskade.

34:54 Ganz kurz, das habe ich nämlich lange nicht gerafft, wo jetzt auf einmal dieses dritte Phosphat herkommt. Weil ein Phospholipid ist ja Glycerin, da hatten wir in der Lipidfolge mit zwei Fettsäureschwänzen. Und an dem anderen, an dem dritten C vom Glycerin hängt ja über ein Phosphat dran eine Kopfgruppe.

35:12 Und an der Kopfgruppe sind nochmal zwei Phosphate dran und die Phosphypase C schneidet es genau so durch, dass das Phosphat zur Kopfgruppe gehört. Und nicht zu dem Glycerinteil mit den Fettsäuren. Und das ist die Phosphypase C. Und das ist wichtig, weil es gibt A, B, nee, B geht's nicht, A, C und D. Oben gibt es B?

35:34 Geht's auf B?

35:35 Ja, krass, damit gegenüber B.

35:38 Aber zumindest C ist jetzt hier wichtig und die C schneidet es so ab, dass das Phosphat dazugehört und deswegen haben wir jetzt auf einmal IP3. Und da kommt dieses eine Phosphat her.

35:47 U-Burner haben wir das auch geklärt.

35:49 Das habe ich nämlich lange nicht gerafft, obwohl es eigentlich ziemlich einfach ist.

35:52 Ich habe mir da einfach Gedanken drüber gemacht, aber ich habe das einfach akzeptiert. Aber okay, also dann haben wir jetzt in der Zelle durch die Aktivität von der Phospholipase C vorliegen, IP3 und DAG, also Inositotrit-Phosphat und Diacyglycerin. Das IP3 bindet nun an das endoplasmatische Reticulum und bewirkt eine Calciumfreisetzung.

36:14 Das alleine ist jetzt schon mal ein Ding. Also so eine Calciumfreisetzung, die kann schon mal eine ganze Menge auslösen.

36:20 Zum Beispiel eine Vesikelfusion, wie wir vorher schon gehört haben.

36:24 Darüber hinaus hat dieses Calcium hier aber noch eine Funktion, weil es jetzt nämlich ein Tech-Team bildet mit dem Diazylglycerin, ja, hatten wir vorhin gesagt, das zweite, was rauskommt bei der Aktivität von der Phospholipase C. Und gemeinsam mit dem Diazylglycerin bewirkt das Calcium nun, dass die Proteinkinase C aktiviert wird.

36:46 Und das müsst ihr euch hier also klar machen. Also wir haben, auch mal wieder klarmachen gesagt, ist schon ein bisschen her, ne? Der Düngerspruch. Also Phospholipase C ist aktiv bei den GQ-gekoppelten Proteinen, greift das Phosphatidyl-Inositol-Bysphosphat an, bewirkt dann, dass DAG und IP3 freigesetzt werden und unterm Strich die Konsequenz ist Calciumfreisetzung und Aktivität von Proteinkinase C.

37:12 Das müsst ihr euch merken bei den GQ-gekoppelten Proteinen.

37:15 Und falls ihr da durcheinander kommt, Proteinkinase A war bei C AMP bei dem Signalweg und PKC ist bei Calcium.

37:24 So, und jetzt nochmal, um klarzustellen, warum wir die zwei verschiedenen Rezeptoren haben, ist, dass man bei Ionenkanälen hat man eine direkte, schnelle Wirkung, die aber nicht so riesig krass ist, weil das ist ja nur ein kleiner Kanal, wo ein paar Popel-Ionen durchfliegen. Und bei den G-Proteinen dauert das ein bisschen, bis es anläuft, bis diese Kaskade anfängt zu wirken.

37:47 Dafür ist sie aber 120 Mal verstärkt und deswegen entfaltet die eine sehr große Wirkung. So kann man die Wirkungsweisen dieser beiden Proteine gegenüberstellen.

37:56 Da kann man für. Stimme, egal. So, da kann man sich einmal kurz die Begriffe klar machen, auch. Also nämlich Ionotrop ist eben das, was du gerade meintest, mit dem Kanal gekoppelt und Metabotrop ist das über so ein G-Protein.

38:08 Ja, das sind die beiden Adjektive dafür, ne?

38:13 Ich würde sagen, oder?

38:14 Ja. Ja, bestimmt.

38:15 Okay. Gut, also, was haben wir denn jetzt für konkrete Neurotransmitter im ZNS? Einmal die aktivierenden, also über das EPSP-EPSP-auslösenden Transmitter. So. Das ist einmal das Glutamat, der zentrale Player hier. Und da gibt es an postsynaptischen Kanälen einmal den AMPA und NMDA. Das ist jetzt einfach nur hier der Vollständigkeit halber genannt.

38:44 Das kommt im Detail nochmal in der spezifischeren Physiologie dazu. Dann gibt es eben die inaktivierenden und das wäre einmal GABA. Das wird aus Glutamat synthetisiert und das Glyzin. GABA nennt sich GABA, weil es Gamma-Amino-Buttersäure heißt. Irgendwann mal im Physikum gab es so eine Frage, da hatte ich das Gefühl, dieses Wissen hilft mir weiter, deswegen sage ich es dazu.

39:09 Und relevant ist hier zu wissen, dass Glycin eher typisch für das Rückenmark ist und GABA für das Gehirn von der Lokalisation her. Und dann gibt es eben zwei verschiedene GABA Rezeptoren. Einmal GABA, der ist ionotrop und dementsprechend hat er einen Chloridkanal, also es ist ja inaktivierend, hatten wir ja vorher schon besprochen, wenn es zu einem Einstrom von Chlorid-Ionen kommt.

39:32 Und GABA B ist Metabotrop, also GI gekoppelt, inhibitorisches G-Protein.

39:37 Ja, und quasi beides die gleiche Konsequenz, nur eben über unter, also total cool. Gleiche und wir haben über beides schon gesprochen. Also könnt ihr alles verstehen. Genial.

39:47 Ja, richtig gut. Genau, das war jetzt einmal hier ZNS. Dann gibt es noch das periphere Nervensystem, das Vegetativum, da sind jetzt eben die Neurotransmitter nicht mehr ganz so klar zuzuordnen. So, wir haben jetzt hier als wichtigste Substanzen das Adrenalin und Noradrenalin und das Acetylchulin. Adrenalin und Noradrenalin, die gehen über Alpha 1,2 und Beta 12 und 3.

40:18 Und die Rezeptoren, also Alpha 1-Rezeptor zum Beispiel, der ist jetzt GQ gekoppelt, der Alpha-2-Rezeptor ist GI gekoppelt und die Beta-Rezeptoren, die sind alle GS-gekoppelt, also stimulierend. So, und wie merkt man sich das jetzt? Da gibt es so eine Merkhilfe, die wir mal aufgeschnappt haben. KISS, also QI3x.

40:38 Das ist die beste Merkhilfe, die ich habe ich so oft gemacht.

40:41 Hatten wir es nicht vorher von Vernaschen?

40:43 Oh je. Ich gehe dann mal weiter. Genau, das ist wichtig für Adrenalin-Nodrenalin-KIS. Acetylchulin ist der andere sehr, sehr wichtige Player und da gibt es eben einmal die nikotinischen und die muskarinärgen Acetylchulin-Rezeptoren. Nikotinisch sind wieder ionotrop, also es ist einfach im Prinzip ein Kanal, der aufgeht.

41:06 Und Muskarinerg, die sind Metabotrop. Kann man sich, denke ich, auch vom Anfangsbuchstaben gut merken. Ist im Prinzip einfach, wie wir vorher schon gesagt haben, G-Protein gekoppelt. Da haben wir einmal M1 bis M5. Also ja, die sind diese Rezeptoren. Und das kann man sich merken mit Quick Quick oder so.

41:26 Quick Quick. Wie so eine Ente, also QI, QI, Q. Also die Ungeraden sind alle GQ gekoppelt und die Geraden sind GI gekoppelt. Was jetzt vielleicht hier in dem Kontext noch interessant oder relevant ist, der nikotinische Acetycholin-Rezeptor, ganz großes Ding an der neuromuskulären Endplatte, also wenn es darum geht, auch dann Muskeln tatsächlich zu aktivieren.

41:48 Nicht nur im Vegetativum.

41:49 Und vielleicht auch noch kurz die Einteilung, die wir uns überlegt hatten, hier mit zentrales und peripheres Nervensystem, ist eine Merkhilfe, aber natürlich jetzt auch nicht absolut so, dass wir nicht.

42:01 Genau, so. Elektrophysiologie 2 abgeschlossen, Freunde.

42:06 Ja, so die zweite Aufnahme.

42:08 Genau, dann nochmal zusammengefasst. Ein Aktionspotential geht im Alles- oder nichts-Prinzip. Sehr wichtig. Calciume-Einströme lösen fast immer Besickelfusionen aus. Im Allgemeinen, nicht nur jetzt heute. The verrechnungen of verschiedenen neuronalen Input findet größtenteils bei der synaptischen Übertragung räumlich und zeitlich statt.

42:34 Bei einem Natriumeinstrom entsteht ein EPSP und bei einem Chlorid-Einstrom ein IPSP. Dann gibt es G-Protein gekoppelte Rezeptoren, wobei GS und GI Gegenspieler sind. Und GQ ist halt GQ. Und als letztes nochmal unsere beiden Killer-Merkhilfen, die wir uns zwar nicht selbst ausgedacht haben, die wir extrem feiern.

42:56 Einmal der KISS bei Atrenalin-Nordrenalin-Rezeptoren und der Quick Vick beim Acetylcholin. Und deswegen Quick Vick. Quickwick.

43:08 Hören wir jetzt auch mal der Folge auf, wenn ich sagen.

43:10 So, Freunde.

43:10 Folgt uns gerne auch auf Instagram, wenn ihr Lust habt. Da kommt nächste Woche eine MT-Frage zu der Folge online. Da könnt ihr mal überprüfen, ein bisschen aufgepasst. Ja, und ab und zu mal so ein paar Bilder von unserer Bilder.

43:25 Bis zum nächsten Mal.

43:50 Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von einstiegiger Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.