Živčni sistem vsebuje živčne celice, ali nevroni, ki oddajajo signale v ciljne celice, ki so lahko nevroni ali druge vrste celic. Vrzel med oddajno in sprejemno celico se imenuje sinapsa ali sinaptična špranja. Stimulacijski signali, električni ali kemični, morajo prečkati sinapso, da dosežejo svoj cilj.
Tako pošiljateljske kot prejemniške celice imajo izpopolnjene biokemične stroje za ustvarjanje, prenos, zaznavanje in reagiranje na signale, ki prečkajo sinapso. Druga vrsta sinapse najdemo v imunskem sistemu telesa in vključuje bele krvničke ne pa nevroni.
V tem prispevku bomo preučili strukturo sinaps v nevronskih in imunoloških sinapsah. To vam bo pomagalo tudi razumeti funkcijo sinapse v telesu.
Struktura nevronske sinapse
Sinaptični razcep ali režni spoj je prostor, ki ločuje celične membrane presinaptičnega oddajnika od postsinaptičnih sprejemnih celic. Možgane in centralni živčni sistem sestavljajo bilijoni sinaps, ki prenašajo informacije med celicami. Razcep je tako majhen - od 2 do 40 nanometrov -, da je za slikanje potreben elektronski mikroskop.
Struktura kemično-signalne sinapse je lahko dve vrsti: asimetrična ali simetrično. Vrsta bo odvisna od oblike veziklov, ki vsebujejo kemikalije (majhne transportne vrečke), ki odvržejo kemikalije nevrotransmiterjev čez režo, ki omogoča sinapsi, da deluje.
Mehurčki asimetrične reže so okrogli, postsinaptična membrana pa gradi gosto snov, sestavljeno iz beljakovin in receptorjev. Simetrične sinapse imajo sploščene mehurčke in postsinaptična celična membrana ne vsebuje gostega kopičenja materiala.
Kemične sinapse
Kemična sinapsa ima presinaptik nevrona ki se pretvori elektrokemična stimulacija v sproščanje nevrotransmiterskih kemikalij, ki glede na svojo sestavo vzbudijo ali zavirajo aktivnost receptorske celice.
V stimulirani presinaptični celici se kopičijo kalcijevi ioni, ki privabljajo določene beljakovine, pritrjene na vezikle, ki vsebujejo kemikalije nevrotransmiterjev. To povzroči, da se vezikule zlijejo s presinaptično celično membrano, kar omogoči, da se kemikalije nevrotransmiterjev izpraznijo v sinaptično razpoko.
Nekatere od teh kemikalij se srečajo in aktivirajo receptorje na postsinaptični celični membrani, zaradi česar se signal širi skozi postsinaptično celico. Nato se nevrotransmiterji sprostijo iz postsinaptične celice, včasih s pomočjo posebnih transportnih proteinov, in jih presinaptična celica ponovno absorbira za ponovno uporabo.
Tako je funkcija sinapse razširjanje signalov v naslednjo celico.
Električne sinapse
Režni spoj električne sinapse je približno 10-krat ožji od širine razpoke kemične sinapse. Kanali, imenovani connexons, premostijo režni spoj, tako da ioni prehajajo za funkcijo sinapse.
Koneksoni vsebujejo beljakovine, ki lahko odprejo ali zaprejo kanal in s tem nadzirajo pretok ionov. Stimulirana presinaptična celica odpre svoje koneksone in tako omogoči, da pozitivno nabiti ioni tečejo in depolarizirajo postsinaptično celico.
Za fiziologijo električnih sinaps ne potrebujejo kemičnih sporočil ali receptorjev, zato omogoča hitrejše hitrosti prenosa. Druga edinstvena lastnost električne sinapse je ta, da omogoča prenos signala v katero koli smer, medtem ko so kemične enosmerne.
Imunološka sinapsa
Imunološka sinapsa je prostor med različnimi vrstami belih krvnih celic ali limfocitov. Na eni strani sinapse je bodisi a T-celica ali naravna celica morilec. Postinaptična celica je lahko ena izmed več vrst limfocitov, ki na površini predstavljajo tuje antigene.
Antigeni povzročajo, da presinaptična celica izloča beljakovine, ki pomagajo uničiti bakterije, viruse ali druge tujke, ki jih zaužije ciljna celica. Sinapsa je znana tudi kot supramolekularni adhezijski kompleks in je sestavljena iz obročev različnih beljakovin. Presinaptična celica plazi nad ciljno celico, vzpostavi sinapso in nato sprosti beljakovine, ki se odzovejo na vdor tuje snovi.