Nervsystemet innehåller nervceller, eller neuroner, som överför signaler till målceller, som kan vara neuroner eller andra typer av celler. Klyftan mellan sändande och mottagande celler är synaps. Stimulatoriska signaler, antingen elektriska eller kemiska, måste passera synaps för att nå sitt mål. Både avsändar- och mottagarcellerna har utarbetade biokemiska maskiner för att skapa, överföra, detektera och reagera på signaler som korsar synapsen. En annan typ av synaps finns i kroppens immunologiska system och involverar vita blodkroppar snarare än neuroner.

Neuronal Synapse Anatomy

Den synaptiska klyftan eller klyftanslutningen är de rymdseparativa cellmembranen i presynaptiska sändare från postsynaptiska mottagare celler. Hjärnan och centrala nervsystemet består av trillioner synaps som överför information mellan celler. Klyftan är så liten från 2 till 40 nanometer, att bilden kräver ett elektronmikroskop. Synaps av kemiska signaler kan vara av två typer, asymmetriska eller symmetriska, beroende på formen av de kemiskt innehållande små sacsna eller blåsorna som döljer neurotransmittorkemikalier över gapet. Vesiklarna i ett asymmetriskt mellanrum är runda och det postsynaptiska membranet bygger upp tätt material som består av proteiner och receptorer. Symmetriska synapser har platta blåsor och det postsynaptiska cellmembranet innehåller inte en tät uppbyggnad av material.

Kemiska synapser

En kemisk synapning har en presynaptisk neuron som omvandlar elektrokemisk stimulering till frisättning av neurotransmittorkemikalier som, beroende på deras sammansättning, exciterar eller hämmar receptorcellens aktivitet. Den stimulerade presynaptiska cellen ackumulerar kalciumjoner som lockar vissa proteiner bundna till blåsor innehållande neurotransmittor kemikalier. Detta medför att vesiklarna smälter med det presynaptiska cellmembranet, så att neurotransmittorkemikalierna tömmer sig i den synaptiska klyftan. Några av dessa kemikalier möter och aktiverar receptorer på det postsynaptiska cellmembranet, vilket medför att signalen sprids genom den postsynaptiska cellen. Neurotransmittorerna släpper sedan från den postsynaptiska cellen, ibland med hjälp av specialtransportörsproteiner, och reabsorberas av den presynaptiska cellen för återanvändning.

Elektriska synapser

Klyftanslutningen av en elektrisk synapsel är cirka 10 gånger smalare än bredden av en kemisk synaps klyft. Kanaler som kallas connexons överbryggar gapförbindelsen, vilket gör att joner kan korsas. Konnexonerna innehåller proteiner som kan öppna eller stänga kanalen och därigenom styra flödet av joner. En stimulerad presynaptisk cell öppnar sina förbindelser, vilket möjliggör att positivt laddade joner flyter in i och depolariserar den postsynaptiska cellen. Elektrisk synapsfysiologi kräver ingen kemiska budbärare eller receptorer och möjliggör därför snabbare överföringshastigheter. En annan unik egenskap hos den elektriska synapsen är att den tillåter signalöverföring i båda riktningarna.

Immunologisk synapse

En immunologisk synapse är utrymmet mellan vissa olika typer av vita blodkroppar eller lymfocyter. På ena sidan av synapsen är antingen en T-cell eller en naturlig mördarcell. Postsynaptisk cell kan vara en av flera lymfocyttyper som uppvisar främmande antigener på ytan. Antigenerna föranleder den presynaptiska cellen att utsöndra proteiner som hjälper till att förstöra bakterierna, viruset eller andra främmande ämnen som intas av målcellen. Synaps är också känt som ett supramolekylärt adhesionskomplex och består av ringar av olika proteiner. Den presynaptiska cellen kryper över målcellen, etablerar en synaps och släpper sedan ut proteiner som svarar mot den invaderande främmande substansen.