Synapsi on rakenne, joka helpottaa signaalin siirtymistä neuronista toiseen. Neurologisessa järjestelmässä löydetään synapsseja. Ne voivat lähettää sähköisiä tai kemiallisia signaaleja. Sähköiset ja kemialliset synapsit ovat synapsien kaksi perustyyppiä, jotka voidaan luokitella signaalityypin perusteella.
Tuomalla plasmakalvonsa lähemmäksi toisiaan synapsissa, vuorovaikutuksessa olevat kaksi neuronia voivat siirtää signaalin oikein ja tehokkaammin.
Kemiallinen synapsi vs sähköinen synapsi
Ero kemiallisen ja sähköisen synapsin välillä on se, että kemiallisessa synapsissa hermoimpulssi lähetetään kemiallisesti välittäjäaineiden kautta, kun taas sähköisessä synapsissa hermoimpulssi välittyy sähköisesti kanavaproteiinien kautta. Sähköisenä signaalina hermoimpulssit kulkevat aksonikalvon läpi. Edellisen eli kemiallisen synapsin tapauksessa sähköinen signaali muunnetaan kemialliseksi signaaliksi. Toisaalta sähköinen synapsi voi välittää impulssin ionien läpi. Sähköiset synapsit ovat siksi paljon nopeampia kuin kemialliset synapsit.
Kemialliset synapsiyhteydet voivat muodostua joko kahden hermosolun tai hermosolun ja ei-hermosolun välille. Ei-hermosolu voi olla erityyppisiä, kuten lihassolu, rauhassolu, aistisolu). Jokaisen kemiallisen synapsin synaptinen kompleksi on pelkistymätön perusyksikkö, joka edustaa vähimmäismäärää tehokkaalle kemialliselle synaptiselle siirtymiselle. Nämä kolme komponenttia ovat presynaptinen elementti (kuten aksonin pääte), synaptinen rako ja postsynaptinen elementti (kuten dendriittiselkä).
Sähköinen synapsi on rakenne, joka sallii kahden hermosolun olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa käyttämällä sähköimpulsseja kemikaalien sijaan. Sähkösynapsissa presynaptisen hermosolun ja postsynaptisen hermosolun kalvot tulevat melko lähelle toisiaan ja yhdistyvät muodostamalla aukkoliitoksen. Signaali, joka on ionivirran muodossa, kulkee sitten passiivisesti rakoliitoksen yli, mikä mahdollistaa signaalin lähettämisen. Connexoneja, jotka ovat proteiinikanavia, käytetään tuottamaan aukkoliitos.
Kemiallisen synapsin ja sähköisen synapsin vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Kemiallinen synapsi | Sähköinen synapsi |
| Määritelmä | Kemiallinen synapsi on solujen välinen yhteys, jossa välittäjäaineet lähettävät hermoimpulsseja yhdellä tavalla. | Sähköinen synapsi on soluyhteys kahden hermosolun välillä, jossa hermoimpulssit välittyvät nopeasti ionien avulla. |
| Esiintyminen | Korkeammissa eläimissä on kemiallisia synapseja. | Alemmilla selkärankaisilla ja selkärangattomilla on sähköiset synapsit. |
| Yksisuuntainen/kaksisuuntainen | Kemiallisessa synapsissa viestejä lähetetään vain yhteen suuntaan. | Sähköisessä synapsissa viestejä lähetetään molempiin suuntiin. |
| Synaptisen halkeaman koko | Kemiallisen synapsin koko on melko suuri (10-20 nm). | Sähköinen synapsi on pienempi versio synapseista (0,2 nm). |
| Kemoreseptorit | Kemiallisissa synapseissa kemoreseptoreita löytyy postsynaptisesta kalvosta. | Sähköisten synapsien postsynaptisella kalvolla ei ole kemoreseptoreita. |
Mikä on kemiallinen synapsi?
Kemialliset synapsit ovat biologisia liittimiä, joiden avulla hermosolut voivat lähettää impulsseja toisilleen sekä ei-hermosoluille, kuten lihaksille ja rauhasille. Kemialliset synapsit mahdollistavat keskushermoston neuronien luomisen piirejä. Niillä on kriittinen rooli havainnon ja kognition perustana olevissa biologisissa laskelmissa. Ne antavat hermoston kommunikoida muiden kehon järjestelmien kanssa ja ohjata niitä.
Soluliitoksia, joiden kautta välittäjäaineet välittävät hermoimpulsseja yhteen suuntaan, kutsutaan kemiallisiksi synapseiksi. Pre-synaptiset ja postsynaptiset kalvot ovat kahden tyyppisiä plasmakalvoja. Pre-synaptisia kalvoja löytyy pre-synaptisista soluista, kun taas postsynaptisia kalvoja löytyy postsynaptisista soluista. Presynaptisen ja postsynaptisen kalvon välissä on synaptinen rako.
Interstitiaalinen neste täyttää synapsien välisen aukon. Presynaptisen kalvon jänniteohjatut kalsiumkanavat avautuvat, kun presynaptisen kalvon terminaalissa havaitaan toimintapotentiaali. Kalsiumionipitoisuus synaptisessa rakossa on noin 10-3 M, kun taas hermosolujen sisällä pitoisuus on tyypillisesti 10-7 M. Kalsiumionit kulkevat kalsiumkanavien kautta synaptisesta rakosta pre-synaptiseen hermosoluun.
Tämä nostaa kalsiumtasoa presynaptisessa hermosolussa sallien synaptisten rakkuloiden sulautumisen presynaptiseen kalvoon ja eksosytoosihermovälittäjäaineiden synaptiseen rakoon. Nämä välittäjäaineet kulkevat synaptisen raon läpi ja sitoutuvat postsynaptisen kalvon reseptoreihin. Ne aiheuttavat toimintapotentiaalin indusoitumisen postsynaptisen hermosolun kalvolle.
Mikä on sähköinen synapsi?
Sähkösynapsi on yhteys hermosolujen välillä, jossa hermoimpulssit välittyvät ionien kautta. Sähköisessä synapsissa on pieni synaptinen rako, ja aukkoliitos yhdistää hermosolujen kaksi plasmakalvoa. Sekä pre-synaptisessa että postsynaptisessa kalvossa aukkoliitos käsittää oikein yhteensopivia kanavaproteiinipareja.
Kunkin kanavaparin muodostama huokos on huomattavasti suurempi kuin tavanomaisen ionikanavan. Seurauksena on, että ionien lisäksi suuret molekyylit voivat kulkea näiden rakoliitosten läpi. Solunsisäiset metaboliitit ja toissijaiset lähettilät voivat siksi kulkea kahden hermosolun välillä.
Vaikka sähköiset synapsit ovat harvinaisempia kuin kemialliset synapsit, ne ovat jakautuneet koko hermostoon ja niillä on olennainen ja erillinen rooli. Sähköisillä synapseilla on täysin erilainen hermovälitystapa kuin kemiallisilla synapseilla. Sähköisen synapsin presynaptiset ja postsynaptiset kalvot ovat suhteellisen lähellä toisiaan, ja kanavaproteiinit tuottavat aukkoliitoksia, jotka yhdistävät ne fyysisesti. Virta voi virrata solusta toiseen rakoliitosten kautta.
Muut molekyylit, mukaan lukien ATP, voivat tunkeutua leveiden rakojen liitoshuokosten läpi tämän virran välittävien ionien lisäksi. Sähköiset synapsit sen sijaan mahdollistavat toimintapotentiaalin passiivisen siirtymisen hermosolulta toiselle rakoliitosten huokosten kautta.
Tärkeimmät erot kemiallisen synapsin ja sähköisen synapsin välillä
Johtopäätös
Kemiallinen synapsi on kahden hermosolun välinen tila, jonka kautta informaatio lähetetään kemiallisesti välittäjäainemolekyylien muodossa. Sähköinen synapsi on aukko kahden hermosolun välillä, jotka on yhdistetty kanavaproteiineilla, jolloin sähköinen signaali kulkee suoraan synapsin poikki. Sähköiset synapsit ovat nopeampia kuin kemialliset synapsit (sähkö virtaa nopeammin kuin molekyylit, eivätkä ne vaadi reseptoreita), mutta niiltä puuttuu vahvistus.
Kemikaalit voivat lisätä signaalia, mutta sähköiset signaalit ovat aina samat tai pienemmät synapsin jälkeen. Kaksi hermosolujen välistä aukkomuotoa ovat kemialliset synapsit ja sähköiset synapsit. Hermoimpulssit lähetetään molempien synapsien kautta. Kemialliset synapsit käyttävät välittäjäaineita hermoimpulssien siirtämiseen. Sähköiset synapsit puolestaan välittävät toimintapotentiaalia ionien kautta, jotka kulkevat rakoliitosten kautta.
Signaalin välitystapa synaptisen raon poikki kussakin synapsissa on perustavanlaatuinen ero kemiallisten ja sähköisten synapsien välillä.
