Подготовка к передаче: синтез и хранение
Для бесперебойной работы синапса нейромедиатор должен быть подготовлен заранее. Одна часть необходимого пула синтезируется непосредственно в теле нервной клетки, после чего доставляется в пресинаптическое окончание с помощью аксонного транспорта (со скоростью около 40 см в сутки). Другая часть образуется прямо на месте — в самой пресинаптической терминали.
Чтобы молекулы медиатора не рассеивались в цитоплазме и были готовы к мгновенному выбросу, они окружаются мембранами и упаковываются в крошечные пузырьки — синаптические везикулы. В таком виде они хранятся в пресинаптическом окончании, ожидая прихода нервного импульса.
Основные этапы передачи сигнала
Процесс переноса информации в химических синапсах строго упорядочен и требует участия ионов кальция. Он включает следующие шаги:
- Поступление импульса. По аксону к пресинаптической терминали приходит потенциал действия (ПД). Происходит деполяризация мембраны за счет входа ионов $Na^+$.
- Вход кальция. Изменение заряда открывает потенциал-зависимые кальциевые каналы, и ионы $Ca^{2+}$ устремляются внутрь окончания.
- Экзоцитоз. Ионы кальция выступают ключевым фактором: под их влиянием везикулы перемещаются к активным зонам пресинаптической мембраны, сливаются с ней и выбрасывают порции медиатора прямо в синаптическую щель.
- Диффузия и связывание. Путем пассивной диффузии молекулы медиатора пересекают щель и присоединяются к специфическим белково-липидным рецепторам на постсинаптической мембране.
Формирование ответа: возбуждение и торможение
Взаимодействие медиатора с рецепторами определяет, пойдет ли сигнал дальше или будет заблокирован.
В возбуждающих синапсах медиатор открывает поры для ионов $Na^+$. Натрий заходит в клетку, вызывая деполяризацию. Возникает возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) (амплитуда 1–50 мВ, длительность 10–100 мс). Местные токи от суммированного ВПСП генерируют полноценный ПД в соседних участках мембраны, и возбуждение проводится дальше.
В тормозных синапсах (где работают ГАМК, глицин, а в вегетативной системе — также ацетилхолин и норадреналин) проницаемость мембраны увеличивается для ионов $K^+$ и $Cl^-$. Калий выходит из клетки, а хлор заходит по градиенту концентрации. Это приводит к гиперполяризации и развитию тормозного постсинаптического потенциала (ТПСП). Порог раздражения увеличивается, возбудимость падает, и проведение сигнала блокируется.
Судьба медиатора и свойства синапсов
Чтобы синапс мог воспринять следующий сигнал, синаптическую щель необходимо очистить от отработавшего медиатора. Это происходит тремя путями:
- Ферментативное расщепление. Специфические ферменты разрушают медиатор (например, ацетилхолин расщепляется холинэстеразой, а норадреналин — последовательно КОМТ и МАО).
- Обратный захват (Reuptake). Большая часть продуктов распада активно всасывается обратно в пресинаптическую терминаль для ресинтеза.
- Диффузия и контроль. Часть вещества теряется, а часть связывается с пресинаптическими ауторецепторами, которые оценивают объем выброса и регулируют его по принципу обратной связи.
Именно эти механизмы обуславливают ключевые функциональные свойства синапсов: одностороннее проведение (от пре- к постсинаптической мембране), высокую химическую чувствительность к биологически активным веществам и синаптическую задержку, которая тратится на высвобождение и диффузию молекул.
Для быстрого запоминания ионных механизмов: Натрий Начинает (деполяризация, ВПСП), а Калий и Хлор Купируют (гиперполяризация, ТПСП).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему возбуждение в синапсе передается только в одном направлении?
Одностороннее проведение связано со структурными особенностями: медиатор выделяется только из пресинаптического окончания, а рецепторы, способные на него реагировать, расположены только на постсинаптической мембране.
Какова главная физиологическая роль ионов кальция в синапсе?
Ионы $Ca^{2+}$ являются ключевым триггером экзоцитоза. Входя в пресинаптическую терминаль при деполяризации, они заставляют везикулы двигаться к мембране и высвобождать медиатор в синаптическую щель.
Чем ТПСП отличается от ВПСП?
ВПСП (возбуждающий потенциал) связан с входом натрия и деполяризацией, что ведет к генерации нервного импульса. ТПСП (тормозной потенциал) обусловлен токами калия и хлора, вызывающими гиперполяризацию и блокирующими проведение сигнала.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы обратного захвата (reuptake) нейромедиаторов
- Ферментативная инактивация норадреналина: роль КОМТ и МАО
- Пространственная и временная суммация ВПСП
- Пресинаптические ауторецепторы и отрицательная обратная связь
- Медиаторы тормозных синапсов вегетативной нервной системы
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Механизм синаптической передачи» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Проведение возбуждения и синаптическая передача»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.