Anatomie und Physiologie einer Synapsenstruktur

Ihr Gehirn hat Billionen von Synapsen.

Das Nervensystem enthält Nervenzellen oder Neuronen, die Signale an Zielzellen übertragen, die Neuronen oder andere Arten von Zellen sein können. Die Lücke zwischen den sendenden und empfangenden Zellen ist die Synapse. Stimulierende Signale, entweder elektrisch oder chemisch, müssen die Synapse überqueren, um ihr Ziel zu erreichen. Sowohl die Sender- als auch die Empfängerzelle haben eine ausgeklügelte biochemische Maschinerie, um Signale zu erzeugen, zu übertragen, zu detektieren und darauf zu reagieren, die die Synapse kreuzen. Eine andere Art von Synapse findet sich im Immunsystem des Körpers und umfasst weiße Blutkörperchen statt Neuronen.

Neuronale Synapsenanatomie

Die synaptische Spalt- oder Gap-Verbindung ist der Raum, der Zellmembranen des präsynaptischen Transmitters von 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, dass er von 2 bis 40 Nanometer reicht - diese Abbildung erfordert ein Elektronenmikroskop. Chemosignal-Synapsen können von zwei Arten sein, asymmetrisch oder symmetrisch, abhängig von der Form der Chemikalie enthaltenden kleinen Säcke oder Vesikeln, die Neurotransmitterchemikalien über die Lücke hinweg abgeben. Die Vesikel einer asymmetrischen Lücke sind rund und die postsynaptische Membran baut ein dichtes Material auf, das aus Proteinen und Rezeptoren besteht. Symmetrische Synapsen haben Vesikel abgeflacht und die postsynaptische Zellmembran enthält keinen dichten Materialaufbau.

Chemische Synapsen

Eine chemische Synapse umfasst ein präsynaptisches Neuron, das die elektrochemische Stimulation in die Freisetzung von Neurotransmitterchemikalien umwandelt, die je nach ihrer Zusammensetzung die Aktivität der Rezeptorzelle anregen oder hemmen. Die stimulierte präsynaptische Zelle akkumuliert Calciumionen, die bestimmte Proteine ​​anziehen, die an Vesikel gebunden sind, die Neurotransmitterchemikalien enthalten. Dies bewirkt, dass die Vesikel mit der präsynaptischen Zellmembran verschmelzen, wodurch sich die Neurotransmitterchemikalien in den synaptischen Spalt entleeren können. Einige dieser Chemikalien treffen und aktivieren Rezeptoren auf der postsynaptischen Zellmembran, wodurch sich das Signal durch die postsynaptische Zelle ausbreitet. Die Neurotransmitter werden dann, manchmal mit Hilfe spezieller Transporterproteine, aus der postsynaptischen Zelle freigesetzt und von der präsynaptischen Zelle zur Wiederverwendung resorbiert.

Elektrische Synapsen

Die Lückenverbindung einer elektrischen Synapse ist etwa 10 mal schmaler als die Breite einer chemischen Synapsenspalte. Kanäle, die Connexons genannt werden, überbrücken die Gap-Junction, so dass Ionen kreuzen können. Die Connexons enthalten Proteine, die den Kanal öffnen oder schließen und so den Ionenfluss steuern können. Eine stimulierte präsynaptische Zelle öffnet ihre Connexone, wodurch positiv geladene Ionen in die postsynaptische Zelle fließen und diese depolarisieren können. Die elektrische Synapsenphysiologie benötigt keine chemischen Botenstoffe oder Rezeptoren und ermöglicht daher schnellere Übertragungsgeschwindigkeiten. Ein weiteres einzigartiges Merkmal der elektrischen Synapse ist, dass sie eine Signalübertragung in jeder Richtung ermöglicht.

Immunologische Synapse

Eine immunologische Synapse ist der Raum zwischen bestimmten Arten von weißen Blutkörperchen oder Lymphozyten. Auf der einen Seite der Synapse befindet sich entweder eine 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 ​​sekretiert, die dabei helfen, die von der Zielzelle aufgenommenen Bakterien, Viren oder anderen Fremdstoffe zu zerstören. Die Synapse ist auch als supramolekularer Adhäsionskomplex bekannt 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.

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