2.1: Структура синапсу

Last updated

Oct 27, 2022
Save as PDF
- 2: Нейрональна комунікація
- 2.2: Синтез та зберігання нейромедіаторів

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Щоб нервова система функціонувала, нейрони повинні мати можливість спілкуватися один з одним, і вони роблять це за допомогою структур, які називаються синапсами. При синапсі термінал пресинаптичної клітини вступає в тісний контакт з клітинною мембраною постсинаптичного нейрона.

Ілюстрований нейрон, що виділяє пресинаптичний термінал і синапси. Деталі в підписі. — Малюнок 8.1. Термінал пресинаптичного нейрона вступає в тісний контакт з постсинаптичної клітиною на синапсі. «Синапс» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства Некомерційна Частка На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна.

Типи синапсу

Існує два типи синапсів: електричний і хімічний.

Електричні

Електричні синапси - це прямий зв'язок між двома нейронами. Білки клітинної мембрани, звані коннексонами, утворюють розривні з'єднання між нейронами. Розривні з'єднання утворюють пори, які дозволяють іонам протікати між нейронами, тому, як потенціал дії поширюється в пресинаптичному нейроні, приплив натрію може переміщатися безпосередньо в постсинаптичний нейрон і деполяризувати клітину. Відповідь у постсинаптичній клітині майже негайна, з невеликою затримкою між сигналізацією в до- та постсинаптичних нейронів.

Анімація 8.1. Мембранно-зв'язані білки, звані коннексонами, утворюють розривні з'єднання між пресинаптичними і постсинаптичними нейронами. Це дозволяє здійснювати прямий обмін іонами між нейронами. Потенціал дії в пресинаптичному нейроні спричинить негайну деполяризацію постсинаптичної мембрани, оскільки іони натрію перетнуть мембрану через розривні з'єднання. «Електричний синапс — потік іонів» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства Некомерційна Частка На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна. Перегляд статичного зображення анімації.

Оскільки розривні переходи дозволяють дифузію іонів без будь-яких перешкод, сигнал може протікати двонаправлено через електричний синапс. Електрохімічні градієнти будуть керувати напрямком іонного потоку.

Анімація 8.2. Оскільки електричний синапс є прямим фізичним зв'язком між двома нейронами, іони здатні протікати в будь-якому напрямку через розрив з'єднання. «Двонаправлений електричний синапс» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства Некомерційна Поширення На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна. Перегляд статичного зображення анімації.

Крім того, невеликі молекули, такі як АТФ або другі месенджери, також можуть переміщатися через розриви стиків. Ці сигнальні молекули відіграють важливу роль у клітинних механізмах, що ми побачимо в наступному розділі.

Анімація 8.3. Зазорні переходи досить великі, щоб дозволити потік малих клітинних молекул, таких як АТФ або другі месенджери. «Електричний синапс — малі молекули» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства Некомерційна Частка На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна. Перегляд статичного зображення анімації.

Хімічна

Хімічні синапси не утворюють фізичних зв'язків між пре- і постсинаптичними нейронами. Натомість простір, який називається синаптичною щілиною, існує між пресинаптичним терміналом та постсинаптичною мембраною.

Ілюстрований хімічний синапс. Деталі в підписі. — Малюнок 8.2. Хімічний синапс не робить прямого контакту між двома нейронами. Пресинаптичний термінал і постсинаптическая мембрана розділені синаптичної щілиною. Нейромедіатори зберігаються в пресинаптичної клітці, а постсинаптична клітина має нейромедіаторні рецептори в мембрані. «Хімічний синапс» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Зазначення Авторства Некомерційна Поширення На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна.

Малюнок 8.2. Хімічний синапс не робить прямого контакту між двома нейронами. Пресинаптичний термінал і постсинаптическая мембрана розділені синаптичної щілиною. Нейромедіатори зберігаються в пресинаптичної клітці, а постсинаптична клітина має нейромедіаторні рецептори в мембрані. «Хімічний синапс» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Зазначення Авторства Некомерційна Поширення На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна.

При хімічному синапсі деполяризація потенціалу дії, що досягає пресинаптичного терміналу, викликає вивільнення нейромедіаторів, які діють на спеціалізовані рецептори, розташовані в клітинній мембрані постсинаптичного нейрона. Структура і функції хімічних синапсів роблять їх повільнішими, ніж електричні синапси, і дозволяють сигналізувати лише в одному напрямку.

Анімація 8.4. Потенціал дії викликає вивільнення нейромедіаторів з пресинаптичного терміналу в синаптичну щілину. Потім передавачі діють на рецептори нейромедіаторів у постсинаптичній мембрані. «Хімічний синапс - реліз нейромедіатора» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства Некомерційна Частка На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна. Перегляд статичного зображення анімації.

Розташування синапсу

Коли ми обговорюємо синаптичну передачу, ми зосередимося головним чином на аксодендритних синапсах, в яких пресинаптичні термінальні синапси на дендритах постсинаптичної клітини. Але синапси також можуть розташовуватися між терміналом і клітинним тілом постсинаптичної клітини, званої аксоматичної, або навіть між терміналом і аксоном постсинаптичної клітини, званої аксосоматичної.

Ілюстрації пресинаптичного нейрона, що утворює синапси з різними областями постсинаптичної клітини. Деталі в підписі. — Малюнок 8.3. А) Аксодендритні синапси виникають, коли пресинаптичний термінал робить синаптичний зв'язок з дендритом постсинаптичного нейрона. Б) Аксоматичні синапси виникають, коли пресинаптичний термінал робить синаптичний зв'язок з тілом клітини постсинаптичного нейрона. В) Аксоаксоніческіе синапси виникають, коли пресинаптичний термінал робить синаптичний зв'язок з аксоном постсинаптичного нейрона. «Типи хімічних синапсів» Кейсі Хенлі ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства Некомерційна Поширення На Тих Самих Умовах (CC BY-NC-SA) 4.0 Міжнародна.

Ключові виноси

Електричні синапси здійснюють прямий контакт між нейронами, швидше, ніж хімічні синапси, і можуть бути двонаправленими
Хімічні синапси утворюють синаптичну щілину між нейронами і є односпрямованими.
Синапси можуть виникати між пресинаптичним терміналом і постсинаптичними дендритами (аксодендритом), тілом клітини (аксосоматичний) або аксоном (аксосоматичний)

Перевірте себе!

Інтерактивний елемент H5P був виключений з цієї версії тексту. Ви можете переглянути його онлайн тут:
https://openbooks.lib.msu.edu/neuroscience/?p=307#h5p-8

Відео-версія уроку

Мініатюра вбудованого елемента «Глава 8 - Структура синапсу»

Елемент YouTube був виключений з цієї версії тексту. Ви можете переглянути його онлайн тут: https://openbooks.lib.msu.edu/neuroscience/?p=307