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Gap junction

Synonyme: Nexus, elektrische Synapse

1 Definition

Gap junctions sind porenbildende Proteinkomplexe (Connexone), welche die Plasmamembran zweier Zellen eng miteinander verbinden - es besteht ein Spalt von nur 2-3,5 nm Breite.

2 Aufbau

Connexone bestehen aus sechs Untereinheiten, den sogenannten Connexinen. Die aus Connexinen bestehenden Connexone zweier Zellen werden jeweils als Hemiconnexine (Hemichannels) bezeichnet. Sie liegen sich so gegenüber, dass ein Kanal entsteht, der beide Zellen miteinander verbindet und so den schnellen Austausch von Ionen und kleinen Molekülen ermöglicht.

3 Vorkommen

Während im Embryonalstadium Gap junctions weit verbreitet sind, kommen sie beim Adulten v.a. im Herzmuskelgewebe, in Epithel- und Gliazellen sowie in der Retina vor.

4 Funktionsprinzip

Die Depolarisation der präsynaptischen Zelle führt zu einem Potentialgefälle zwischen beiden durch Gap-junctions verbundenen Zellen, so dass Kationen von der präsynaptischen Zelle in Richtung postsynaptische Zelle fließen und Anionen von der post- zur präsynaptischen Zelle.

Wird der Schwellenwert an der postsynaptischen Membran überschritten, folgt hier ein Aktionspotential, und das Signal kann praktisch ohne Zeitverzögerung (10-5 s) weitergeleitet werden (macht Synchronisation vieler Zellen z.B. im Herzmuskel aufgrund geringer Zeitverzögerung möglich!).

5 Vergleich mit chemischen Synapsen

Neben der viel geringeren Zeitverzögerung unterscheiden sich elektrische Synapsen von chemischen Synapsen auch darin, dass bei diesen die Erregungsübertragung i. d. R. in beide Richtungen erfolgen kann. Allerdings können auch Gap-junctions einiger Zellen in ihrer Stromrichtung reguliert werden, entweder von Ca2+-abhängig oder Membranpotential-abhängig. Allerdings hat die Anwendung von Gap-junctions im Körper auch einige Nachteile: Keine direkte Erregungsübertragung auf weit entfernte Zellen und v.a. kann eine Erregung nicht zur Hemmung einer anderen Zelle genutzt werden.

6 Klinik

Die Degeneration der Markscheiden von Axonen (z.B. Multiple Sklerose: Eine Immunreaktion gegen körpereigene Oligodendrozyten) führt dazu, dass die "nackten" Axone sehr nah aneinaderliegen. Aufgrund der fehlenden elektrischen Isolierung sinkt der elektrische Widerstand, so dass Aktionspotentiale von einem Axon auf das andere überspringen können (ephaptische Erregung). Folge können beispielsweise Fehlinterpretationen des ZNS sein.

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