Nervesystemet inneholder nerveceller, eller nevroner, som overfører signaler til målceller, som kan være nevroner eller andre typer celler. Gapet mellom de transmitterende og mottakende celler kalles synaps eller synaptisk kløft. Stimulerende signaler, enten elektriske eller kjemiske, må krysse synapsen for å nå målet.
Både avsender- og mottakercellene har forseggjorte biokjemiske maskiner for å skape, overføre, oppdage og reagere på signaler som krysser synapsen. En annen type synaps finnes i kroppens immunologiske system og involverer hvite blodceller snarere enn nevroner.
I dette innlegget skal vi gå over synapsestrukturen i nevronale og immunologiske synapser. Dette vil også hjelpe deg med å forstå synapsefunksjonen i kroppen.
Nevral synapsestruktur
Den synaptiske kløft eller gap-krysset er det rom som skiller cellemembranene til den presynaptiske senderen fra postsynaptiske mottakerceller. Hjernen og sentralnervesystemet er sammensatt av billioner av synapser som overfører informasjon mellom celler. Spalten er så liten - fra 2 til 40 nanometer - at avbildning krever et elektronmikroskop.
Kjemisk signal synaps struktur kan være av to typer: asymmetrisk eller symmetrisk. Typen vil avhenge av formen på de kjemikalieholdige vesiklene (små transportposer) som dumper nevrotransmitterkjemikalier over gapet som gjør at synapsen kan fungere.
Blærene til et asymmetrisk gap er runde, og den postsynaptiske membranen bygger opp tett materiale sammensatt av proteiner og reseptorer. Symmetriske synapser har flatt blemmer, og den postsynaptiske cellemembranen inneholder ikke en tett opphopning av materiale.
Kjemiske synapser
En kjemisk synaps har en presynaptisk nevron som konverterer elektrokjemisk stimulering inn i frigjøringen av nevrotransmitterkjemikalier som, avhengig av sammensetning, eksiterer eller hemmer reseptorcellens aktivitet.
Den stimulerte presynaptiske cellen akkumulerer kalsiumioner som tiltrekker seg visse proteiner festet til vesikler som inneholder nevrotransmitterkjemikalier. Dette får vesiklene til å smelte sammen med den presynaptiske cellemembranen, slik at nevrotransmitterkjemikaliene tømmes i den synaptiske spalten.
Noen av disse kjemikaliene møtes og aktiverer reseptorer på den postsynaptiske cellemembranen, noe som får signalet til å forplante seg gjennom den postsynaptiske cellen. Nevrotransmitterne frigjøres deretter fra den postsynaptiske cellen, noen ganger ved hjelp av spesielle transportørproteiner, og blir absorbert av den presynaptiske cellen for gjenbruk.
Dermed er synapsefunksjonen å overføre signaler til neste celle.
Elektriske synapser
Gapskrysset til en elektrisk synaps er omtrent 10 ganger smalere enn bredden på en kjemisk synapskløft. Kanaler som kalles forbindelser, bygger bro over gapet, slik at ioner kan krysse for synapsefunksjon.
Forbindelsene inneholder proteiner som kan åpne eller lukke kanalen, og derved kontrollere ionestrømmen. En stimulert presynaptisk celle åpner sine forbindelser, slik at positivt ladede ioner kan strømme inn i og depolarisere den postsynaptiske cellen.
Elektrisk synapsefysiologi krever ikke kjemiske budbringere eller reseptorer og tillater derfor raskere overføringshastigheter. Et annet unikt trekk ved den elektriske synapsen er at den tillater signaloverføring i begge retninger, mens kjemiske er ensrettet.
Immunologisk synaps
En immunologisk synaps er rommet mellom forskjellige typer hvite blodlegemer, eller lymfocytter. På den ene siden av synapsen er enten en T-celle eller en naturlig drapscelle. Den postsynaptiske cellen kan være en av flere lymfocyttyper som presenterer fremmede antigener på overflaten.
Antigenene får den presynaptiske cellen til å skille ut proteiner som hjelper til med å ødelegge bakteriene, viruset eller andre fremmede stoffer som inntas av målcellen. Synapsen er også kjent som et supramolekylært adhesjonskompleks og består av ringer av forskjellige proteiner. Den presynaptiske cellen kryper over målcellen, etablerer en synaps og frigjør deretter proteiner som reagerer på det invaderende fremmede stoffet.