Pojęcie synapsy, typy synaps, budowa synapsy.

Powierzchnię błony komórkowej ciała neuronu i dendrytów pokrywają struktury zwane kolbami końcowymi - synaptycznymi. Kolby zakończone są aksonami i dzięki nim odbywa się przekazywanie impulsów z jednego neuronu na drugi. Kolby są niewielkie, pokrywa je błona presynaptyczna należąca do neuronu przekazującego impuls. Pomiędzy błoną presynaptyczną i błoną komórkową neuronu odbierającego impulsy, zwaną błoną postsynaptyczną , istnieje szczelina synaptyczna.
Wewnątrz kolb synaptycznych znajdują się mitochondria oraz twory zwane pęcherzykami synaptycznymi. Pęcherzyki ze zawierają transmittery i modulatory chemiczne, które w czasie przewodzenia impulsu przez synapsę uwalniają się z pęcherzyków do szczeliny synaptycznej i wiążą z receptorami postsynaptycznymi i presynaptycznymi.
Synapsy częściej przewodzą impulsy mają większe zagęszczenie pęcherzyków synaptycznych i eksternalizowanych receptorów w sąsiedztwie szczeliny synaptycznej niż synapsy rzadko przewodzącej impulsy.
Trensmittery pobudzające
Do tej grupy związków należą transmittery chemiczne depolaryzujące błonę postsynaptyczną. Po ich związaniu się z receptorem w błonie postsynaptycznej dochodzi do tzw. aktywacji sodowej - otwierają się kanały dla dokomórkowego prądu jonów sodowych.
Do transmitterów chemicznych pobudzających zalicza się acetylocholinę, aminy(dopamina, noradrenalina, serotonina), adenozynę oraz aminokwasy pobudzające(sole kwasu asparaginowego i glutaminowego).
Trzy czwarte transmisji pobudzającej w mózgowiu stanowi transmisja za pośrednictwem aminokwasów pobudzających. Mają one działanie nie tylko jako przekaźniki synaptyczne, ale wykazują również wpływ cytotoksyczny na neurony. W czasie ostrego niedotlenienia całego mózgowia lub jego poszczególnych struktur są one uwalniane z neuronów i wykazują działanie niszczące, cytotoksyczne.
Do transmitterów synaptycznych zalicza się tlenek azotu - NO, który spełnia również inne funkcje w organizmie. Tlenek azotu uwalniany z błony postsynaptycznej działa na błonę presynatyczną jako wsteczny przekaźnik, ułatwiający uwalnianie innego transmittera do przestrzeni synaptycznej
Transmitter hamujący
Postsynaptyczny potencjał hamujący, czyli hiperpolaryzacja błony postsynaptycznej, powstaje pod wpływem transmittera hamującego, jakim jest kwas gamma - aminomasłowy - GABA.
Tworzy się w neuronach w wyniku dekarboksylacji aminokwasu - kwasu glutaminowego. Wiąże się z dwoma receptorami GABAa i GABAb. Związanie się GABA z receptorem GABAa powoduje otwarcie się kanałów dokomórkowego prądu jonów Cl- i zwiększenie ujemnego potencjału w neuronach. Działanie GABA za pośrednictwem drugiego receptora GABAb jest odmienne. Powoduje otwieranie się kanałów odkomórkowego prądu jonów K+, zamykanie się kanałów dokomórkowego prądu jonów Ca2+ i zwiększenia stężenia w neuronach drugiego przekaźnika.
Synapsa - to miejsce komunikacji błony kończącej akson z błoną komórkową drugiej komórki — nerwowej lub np. mięśniowej. Impuls nerwowy zostaje przeniesiony z jednej komórki na drugą przy udziale substancji o charakterze neuroprzekaźnika (zwanego czasem neurohormonem) — mediatora synaptycznego (synapsy chemiczne) lub na drodze impulsu elektrycznego (synapsy elektryczne). Wyróżnia się synapsy nerwowo-nerwowe, nerwowo-mięśniowe i nerwowo-gruczołowe.
Połączenia synaptyczne
• nerwowo-nerwowe — połączenie między dwiema komórkami nerwowymi;
• nerwowo-mięśniowe — połączenie między komórką nerwową i mięśniową;
• nerwowo-gruczołowe — połączenie między komórką nerwową i gruczołową;
Synapsa nerwowo-mięśniowa
Przez synapsę nerwowo-mięśniową następuje przekazanie sygnału z motoneuronu do mięśnia szkieletowego. W pobliżu komórki mięśniowej neuron traci osłonkę mielinową i rozdziela się na wiele cienkich odgałęzień, które kontaktują się z błoną komórki mięśniowej (błoną postsynaptyczną).
Uproszczony schemat działania synapsy
Gdy impuls nerwowy dotrze do zakończenia aksonu drażni pęcherzyki presynaptyczne, które wydzielają mediator (substancję chemiczną np. adrenalinę, noradrenalinę, acetylocholinę). Substancja ta przechodzi do szczeliny synaptycznej i drażni receptory na błonie postsynaptycznej, wyzwala w ten sposób impuls nerwowy w kolejnym neuronie.
Typy synaps
elektryczne - w tych synapsach neurony prawie się stykają (gł. połączenia typu "neksus"). Kolbka presynaptczyna oddalona jest od kolbki postsynaptycznej o 2 nm. Możliwa jest wędrówka jonów z jednej komórki do drugiej-przekazywanie dwukierunkowe. Impuls jest bardzo szybko przekazywany. Występują w mięśniach, siatkówce oka, części korowej mózgu oraz niektórych częściach serca.
chemiczne - w tych synapsach komórki są od siebie oddalone o ok. 20 nm, między nimi powstaje szczelina synaptyczna. Zakończenie neuronu presynaptycznego tworzy kolbkę synaptyczną, w której są wytwarzane neuroprzekaźniki (mediatory - przekazywane w pęcherzykach synaptycznych), które łączą się z receptorem, powodując depolaryzację błony postsynaptycznej. Występują tam, gdzie niepotrzebne jest szybkie przekazywanie impulsu, np. w narządach wewnętrznych.
Obecnie znanych jest ok. 60 związków, które pełnią funkcję mediatorów. Są to np.: acetylocholina, noradrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina. Wśród poznanych mediatorów wyróżnia się neuroprzekaźniki pobudzające lub hamujące wzbudzanie potencjału czynnościowego

Budowa synapsy chemicznej

Synapsa chemiczna umożliwia przekazywanie pobudzenia elektrycznego pomiędzy błonami dwu komórek: presynaptycznej (przekazującej pobudzenie) i postsynaptycznej (odbierającej je). Budowa i działanie synapsy chemicznej zostanie omówione na przykładzie synapsy nerwowo- mięśniowej. Komórką presynaptyczną jest w tym przypadku komórka nerwowa, której wypustki (aksony) na zakończeniach kontaktujących się z powierzchnią komórki postsynaptycznej (mięśniowej) uformowane są w kształt kolbek - nazywamy je kolbkami synaptycznymi. Błona kolbki synaptycznej znajduje się w odległości 30-50 nm od powierzchni błony komórki mięśniowej - przetrzeń pomiędzy tymi błonami nazywamy szczeliną synaptyczną. Istotnymi - z punktu widzenia pełnionej przez synapsę funkcji - elementami kolbki presynaptycznej są: pęcherzyki synaptyczne (1), napięciowo-zależne kanały wapniowe (2) oraz tzw. strefy aktywne. Pęcherzyki synaptyczne wypełnione są substancją przenoszącą sygnał chemiczny - transmiterem. W połączeniu nerwowo-mięśniowym transmiterem jest acetylocholina (ACh). W błonach pęcherzyków znajdują się białka mające za zadanie zakotwiczenie pęcherzyków przy błonie presynaptycznej w rejonie stref aktywnych i następnie umożliwienie fuzji (połączenia się) błon pęcherzyków z błoną presynaptyczną. W szczelinie synaptycznej znajduje się enzym (esteraza acetylocholinowa - 3) rozkładający acetylocholinę na cholinę i octan. W błonie postsynaptycznej znajduje się znaczna ilość kanałów jonowych zależnych od ligandu - receptorów acetylocholiny (AChR - 4) oraz napięciowo-zależnych kanałów sodowych (5).
Synapsy chemiczne charakteryzują się występowaniem w nich opóźnienia w przekazywaniu potencjału czynnościowego pomiędzy komórkami. Spowodowane jest ono tym, że przetworzenie presynaptycznego potencjału czynnościowego na sygnał chemiczny, przekazanie tego sygnału i przetworzenie go na potencjał czynnościowy postsynatyczny wymaga pewnej ilości czasu. Oprócz tej "wady" synapsy chemiczne posiadają ogromną zaletę, jaką jest bardzo szeroka gama możliwości regulacji ich działania.

Hamowanie presynaptyczne

W zależności od umiejscowienia na błonie postsynapptycznej neuronu odbierającego synapsy dzielą się na trzy zasadnicze rodzaje. Są to zakończenia synaptyczne aksonów na błonie postsynaptycznej:
• Dendrytów, zwane synapsą aksono - dendrytową
• Ciała neuronu, zwana synapsą aksono - somatyczną
• Aksonów, zwana synapsą aksono - aksonalną
Neurony kończące się synapsami pobudzającymi mogą również hamować przekazywanie impulsów przez inne neurony pobudzające n drodze hamowania presynaptycznego. Ten typ hamowania wywołują synapsy aksono - aksonalne. Impulsy nerwowe przewodzone przez synapsy pierwszego aksonu, znajdujące się w pobliżu zakończeń drugiego aksonu, znajdujące się w pobliżu zakończeń drugiego aksonu, depolaryzują jego błonę presynaptyczną i zmniejszają liczbę uwalnianych cząsteczek transmittera pobudzającego. Tym samym impulsy przewodzone przez ten drugi akson nie depolaryzują błony postsynapptycznej.



Neuron (komórka nerwowa, neurocyt) - rodzaj komórek występujących w układzie nerwowym. Najwięcej neuronów znajduje się w ośrodkowym układzie nerwowym. Neurony składają się z ciała komórki, jądra komórkowego oraz dendrytów i neurytów (aksonów), za pomocą których połączone są z innymi neuronami. Połączenie między komórkami nerwowymi zwane jest synapsą.
Budowa typowego neuronu
Ze względu na liczbę wypustek (aksonów i dendrytów), neurony dzielimy na:
• jednobiegunowe (np. w podwzgórzu);
• rzekomojednobiegunowe (zwoje czuciowe nerwów czaszkowych i rdzeniowych);
• dwubiegunowe (np. w siatkówce oka);
• wielobiegunowe:
o z długim aksonem (np. neurony ruchowe rdzenia kręgowego);
o z krótkim aksonem (np. neurony kojarzeniowe w istocie szarej mózgu i rdzenia kręgowego).

Pod względem kierunku przekazywania sygnału neurony dzielimy na:
• czuciowe (dośrodkowe), biegnące od receptora;
• ruchowe (odśrodkowe), biegnące do efektora;
• kojarzeniowe (pośredniczące), występujące między innymi pomiędzy neuronami czuciowymi i ruchowymi.
Neurony dzielimy również według głównego wydzielanego neuroprzekaźnika i wyróżniamy między innymi neurony:
• cholinergiczne - głównym neuroprzekaźnikiem jest acetylocholina
• dopaminergiczne - dopamina
• GABA-ergiczne - kwas gamma-aminomasłowy (GABA)
• noradrenergiczne - noradrenalina, itd.
Układ nerwowy człowieka (łac. systema nervosum) - układ zbudowany z tkanki nerwowej, integrujący działalność organizmu, rejestrujący bodźce, przetwarzający zawartą w nich informację oraz sterujący czynnościami organizmu: ruchem mięśni oraz wydzielaniem hormonów.
Czynności układu nerwowego można umownie podzielić na dwie kategorie:
• Układ nerwowy somatyczny (łac. soma — ciało) nastawiony na łączność ze światem zewnętrznym, odbiera z niego różnorodne informacje za pośrednictwem narządów zmysłów oraz zarządza aparatem ruchowym, umożliwiając poruszanie się w przestrzeni i reagowanie w sposób celowy na bodźce zewnętrzne.
• Układ nerwowy autonomiczny lub wegetatywny (łac. autos — samo- i nomos — prawo, a więc "samorządzący się") - jego rolą jest sprawowanie kontroli nad przemianą materii oraz prawidłowym działaniem narządów wewnętrznych.
Głównym zadaniem neuronów jest przyjmowanie, przetwarzanie i przekazywanie informacji w postaci bodźców elektrycznych. Każda komórka nerwowa otrzymuje informacje przekazaną od innych neuronów, a także od innych wyspecjalizowanych komórek - receptorów narządów zmysłowych, bądź bezpośrednio ze środowiska zewnętrznego przez wyspecjalizowane dendryty. Informacje te przekazuje komórka dalej poprzez akson. Przekazywane i przetwarzane w neuronach informacje są zakodowane w postaci sygnałów elektrycznych lub chemicznych. Ważną rolę w tym procesie pełni osłonka mielinowa aksonu. Jest ona zbudowana z lipidów i pełni rolę izolatora. Po obu jej stronach zgromadzone są ładunki elektryczne — po wewnętrznej ładunki ujemne (aniony), po zewnętrznej — dodatnie (kationy). Komórka jest więc spolaryzowana, a wystepująca po obu stronach błony różnica potencjałów nosi nazwę potencjału błonowego. W stanie spoczynku potencjał ten wynosi od 50 do 100mV.Osłonka mielinowa nie jest jednak izolatorem absolutnym, gdyż poprzez złożone zjawiska fizykochemiczne może dojść do przepuszczania jonów i wyrównania potencjałów po obu stronach błony. Zjawisko to nosi nazwę depolaryzacji neuronu.Te właśnie lokalne zmiany potencjału stanowią podstawę czynności komórki nerwowej. Potencjał szybko narasta, po czym z różną prędkością powraca do stanu wyjściowego — jest to tzw. potencjał czynnościowy.Ważną cechą przewodzenia bodźców w aksonie jest to, że potencjał czynnościowy podczas swej wędrówki nie traci na sile ani nie wygasa
Różnice pomiędzy rozchodzeniem się bodźca w aksonie a pobudzeniem rozchodzącym się w synapsie
Pobudzenie aksonu to zjawisko określane w fizjologii "wszystko albo nic", polegajace na tym, że bodziec, jeśli jest dostatecznie silny, wyzwala zawsze tę samą reakcję, jeśli jest zbyt słaby, nie jest w stanie nawet reakcji zapoczątkować.W synapsie każdy nadchodzący bodziec powoduje przejście na drugą stronę szczeliny synaptycznej pewnej porcji mediatora chemicznego. Synapsy przewodzą sygnał tylko w jednym kierunku — od aksonu do sąsiedniej komórki.Równowagę zapewnia fakt, że na ciele komórkowym i jego dendrytach znajduje się wiele zakończeń aksonów i rzadko neuron pobudzany jest przez bodziec nadchodzący tylko z jednego, nadchodzące po sobie sygnały sumują się. Dzięki temu systemowi, zniszczenie kilku komórek nerwowych nie zakłóca wykonywanej przez nie czynności, ponieważ ich rolę przejmują komórki sąsiednie (kanały równoległe).

Dywergencja - jest to połacznie jednego neurony (ich kolbek) presynaptycznego z kilkoma nauropnami postsynaptycznymi

Konwergencja - jest to połacznie kilku neuronów (ich kolgek) presynpycznych z tylko jednym neuronem postsynaptycznym

---