Das Nervensystem enthält Nervenzellen, oder Neuronen, die Signale an Zielzellen übertragen, die Neuronen oder andere Zelltypen sein können. Die Lücke zwischen den sendenden und empfangenden Zellen wird Synapse oder synaptischer Spalt genannt. Stimulationssignale, ob elektrisch oder chemisch, müssen die Synapse passieren, um ihr Ziel zu erreichen.
Sowohl die Sender- als auch die Empfängerzellen verfügen über eine ausgeklügelte biochemische Maschinerie, um Signale zu erzeugen, zu übertragen, zu erkennen und darauf zu reagieren, die die Synapse passieren. Eine andere Art von Synapse findet sich im Immunsystem des Körpers und beinhaltet body weiße Blutkörperchen eher als Neuronen.
In diesem Beitrag werden wir die Synapsenstruktur in neuronalen und immunologischen Synapsen durchgehen. Dies wird Ihnen auch helfen, die Synapsenfunktion im Körper zu verstehen.
Neuronale Synapsenstruktur
Der synaptische Spalt oder Gap Junction ist der Raum, der die Zellmembranen des präsynaptischen Senders von den postsynaptischen Empfängerzellen trennt. Das Gehirn und das zentrale Nervensystem bestehen aus Billionen von Synapsen, die Informationen zwischen den Zellen übertragen. Der Spalt ist so klein – im Bereich von 2 bis 40 Nanometern –, dass für die Bildgebung ein Elektronenmikroskop erforderlich ist.
Die Struktur der chemischen Signalsynapsen kann von zwei Arten sein: asymmetrisch oder symmetrisch. Der Typ hängt von der Form der chemikalienhaltigen Vesikel (kleine Transportsäcke) ab, die Neurotransmitter-Chemikalien über die Lücke schütten, die die Funktion der Synapse ermöglicht.
Die Vesikel einer asymmetrischen Lücke sind rund und die postsynaptische Membran baut dichtes Material aus Proteinen und Rezeptoren auf. Symmetrische Synapsen haben abgeflachte Vesikel und die postsynaptische Zellmembran enthält keine dichten Materialansammlungen.
Chemische Synapsen
Eine chemische Synapse besitzt eine präsynaptische Neuron das konvertiert elektrochemische Stimulation in die Freisetzung von Neurotransmitter-Chemikalien, die je nach Zusammensetzung die Aktivität der Rezeptorzelle anregen oder hemmen.
Die stimulierte präsynaptische Zelle akkumuliert Calciumionen, die bestimmte Proteine anziehen, die an Vesikel gebunden sind, die Neurotransmitter-Chemikalien enthalten. Dadurch verschmelzen die Vesikel mit der präsynaptischen Zellmembran, wodurch die Neurotransmitter-Chemikalien in den synaptischen Spalt entleert werden können.
Einige dieser Chemikalien treffen und aktivieren Rezeptoren auf der postsynaptischen Zellmembran, was bewirkt, dass sich das Signal durch die postsynaptische Zelle ausbreitet. Die Neurotransmitter werden dann, manchmal mit Hilfe spezieller Transportproteine, aus der postsynaptischen Zelle freigesetzt und von der präsynaptischen Zelle zur Wiederverwendung resorbiert.
Somit besteht die Synapsenfunktion darin, Signale an die nächste Zelle weiterzugeben.
Elektrische Synapsen
Die Gap Junction einer elektrischen Synapse ist etwa zehnmal schmaler als die Breite einer chemischen Synapsenspalte. Kanäle, die als Connexons bezeichnet werden, überbrücken die Gap Junction, sodass Ionen für die Synapsenfunktion kreuzen können.
Die Connexons enthalten Proteine, die den Kanal öffnen oder schließen können und so den Ionenfluss steuern. Eine stimulierte präsynaptische Zelle öffnet ihre Konnexone, wodurch positiv geladene Ionen in die postsynaptische Zelle einfließen und diese depolarisieren können.
Die Physiologie der elektrischen Synapsen benötigt keine chemischen Botenstoffe oder Rezeptoren und ermöglicht daher höhere Übertragungsgeschwindigkeiten. Ein weiteres einzigartiges Merkmal der elektrischen Synapse ist, dass sie die Signalübertragung in beide Richtungen ermöglicht, während die chemische unidirektional ist.
Immunologische Synapse
Eine immunologische Synapse ist der Raum zwischen verschiedenen Arten von weißen Blutkörperchen oder Lymphozyten. Auf einer Seite der Synapse ist entweder a T-Zelle oder eine natürliche Killerzelle. Die postsynaptische Zelle kann einer von mehreren Lymphozytentypen sein, die fremde Antigene auf der Oberfläche präsentieren.
Die Antigene bewirken, dass die präsynaptische Zelle Proteine absondert, die helfen, die von der Zielzelle aufgenommenen Bakterien, Viren oder anderen Fremdstoffe zu zerstören. Die Synapse wird auch als supramolekularer Adhäsionskomplex bezeichnet und besteht aus Ringen verschiedener Proteine. Die präsynaptische Zelle kriecht über die Zielzelle, baut eine Synapse auf und setzt dann Proteine frei, die auf die eindringende Fremdsubstanz reagieren.