Синапс

1. Синапс

Впервые термин «синапс»
употребил Чарльз Скотт
Шеррингтон.

2.

Термин cинапс предложен Ч. Шеррингтоном в 1897 г.
В переводе с греческого означает – смыкать.
Синапс - это структура,
посредством которой
обеспечивается передача
информации между клетками.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ СИНАПСОВ

1. По местоположению:
а.) центральные (головной и спинной мозг)
- аксосоматические, аксоаксональные, аксодендретические;
- дендросоматические, дендродендретические.
б.) переферические ( нервно-мышечные, нейросекреторные).
2. По характеру действия:
а.) возбуждающие
б.) тормозные
3.) По способу передачи сигнала:
а.) электрические;
б.) химические;
в.) смешанные.

4. По природе медиатора химические делятся на следующие группы: I. Группа биогенных аминов: а.) катехоламины – норадреналин,

адреналин, дофамин.
б.) холинергические – ацетилхолин.
II. Группа аминокислот:
глутаминовая кислота (глутамат), аспарагиновая кислота (аспартат),
γ-аминомаслянная кислота (ГАМК) .
III. Пептидергические
а.) опиоидные (энкефалины, эндорфины), тахикинины (вещество Р, нейрокинин А), вазопрессин и др.
IY. Пуринергические:
АТФ, аденозин.
Y. Газы:
NO, CO, SH2

5.

Элементы нервно-мышечного синапса
1. пресинаптическая
мембрана,
2. синаптическая
щель
3. постсинаптическая
мембрана,

6. Классификации синапсов:

1.
Электрические, химические и смешанные,
2.
Возбуждающие и тормозные,
3.
Периферические и центральные,
4.
Нейрональные и нейроорганные,
5.
Холинэргические, адренэргеческие,
серотонинэргические, ГАМКэргические и т.п.

7. Строение химического синапса

Пресинаптическая мембрана образована аксональным окончанием,
которое теряет в этом месте миелиновую оболочку.
Здесь содержатся синаптические пузырьки, диаметром 30-50 нм
многочисленные митохондрии.
В каждом пузырьке - тысячи
ацетилхолина) и молекулы АТФ.
молекул
медиатора
и
(например,
Синаптические пузырьки находятся в нескольких фракциях –
немедленного доступа, резервном и мобилизационном пуле. Выделяется
порционно – квантами.

8.

Ширина синаптической щели составляет 20-50 нм. Она заполнена
межклеточной жидкостью и содержит структурные элементы: базальную
мембрану, состоящую из фиброзных волокон, которые соединяют между
собой пре- и постсинаптические мембраны.
Здесь же
медиатора.
находятся
ферменты,
разрушающие
молекулы
Синаптические везикулы содержат медиатор и АТФ (составляющие
квант медиатора), имеют отрицательный заряд и
отталкиваются от
пресинаптической мембраны, сосредоточены везикул в «активных зонах».

9. Особенности химического синапса

1. Широко представлены в организме
2. Требуют участия медиатора
3. Широкая синаптическая щель (40 нм)
4. Бывают возбуждающие и тормозные
5. Одностороннее проведение возбуждения
6. Низкая скорость проведения возбуждения
(синаптическая задержка)
7. Высокая чувствительность к блокаторам и
температуре

10. Локализация синапсов разного типа

11.

Схема химического синапса
Терминаль
аксона
Митохондрии
Синаптическая
бляшка
Везикулы
Шипик
дендрита

12.

Современные представления о синаптической везикуле
Протонная помпа
Заполнение везикулы
ацетилхолином (АХ)
Везикулярный транспортер
ацетилхолина (ВТАХ)
(Takamori et al. 2006)
Белки везикул можно разделить на три класса:
1. белки-транспортеры, которые ведут захват
медиатора и других компонентов (ионов цинка,
хлора, протонов) в полость везикулы,
2.транспортные, моторные белки, ответственные
за перемещение везикулы внутри клетки ,
3.белки обеспечиваюшие слияние везикулы с
пресинаптической мембраной.

13. Судьба медиатора

1) Синтез медиатора
2) Транспорт медиатора
3) Накопление медиатора
4) Высвобождение
медиатора
(электросекреторное
сопряжение)
5) Инактивация медиатора

14. Электросекреторное сопряжение

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Деполяризация
Открытие потенциалзависимых Ca++ каналов
Приток Ca++ внутрь клетки
Образование
кальмодулинового комплекса
Прикрепление везикулов к
мембране
Экзоцитоз
Диффузия медиатора в
синаптической щели к
постсинаптической мембране

15. Освобождение медиатора в синапсе происходит порциями (квантами). Квант медиатора находится в синаптической везикуле и

Квантово-везикулярная теория выделения
медитора
Освобождение медиатора в синапсе происходит порциями (квантами).
Квант медиатора находится в синаптической везикуле и освобождается из нервного
окончания посредством экзоцитоза.
В 1954 г. Дель Кастилло и Катц детально
описывали ПКП и МПКП
в нервномышечном синапсе.
Они предположили, что медиатор
освобождается определенными порциямиквантами.
В 1955 г. Пали, Паллад, Де Робертис и
Беннетт
обнаружили
синаптические
везикулы с использованием электронного
микроскопа.

16.

Постсинаптическая мембрана (или концевая пластинка) имеет
многочисленные складки, увеличивающие площадь ее взаимодействия
с медитором. На мембране нет потенцило-зависимых ионных каналов,
зато высока плотность рецептор-управляемых
каналов (ионная
селективность их низкая).
Число рецепторов на поверхности ПСП мембраны может
варьировать. Так, при длительном выделении больших количеств
медиатора – происходит десинтезация рецепторов. В частности, может
уменьшаться количество рецепторов на постсинаптической мембране
(элиминация рецепторов). Кроме этого, снижается их чувствительности
к медиатору.
Наоборот, при денервации, когда выделение медиатора резко
снижается, количество рецепторов может резко возрастать.
Таким образом, синапс является весьма динамичной структурой, что
определяет его пластичность.

17. Активные зоны синапса

18.

19. Потенциал концевой пластинки

Возбуждающий потенциал постсинаптической мембраны
(ВПСП) существует только локально на постсинаптической
мембране. Его величина определяется количеством
выделившихся квантов медиатора. В связи с этим:
1) ВПСП, в отличие от ПД, не подчиняется закону «Все
или ничего», а подчиняется правилу суммации:
Чем больше выделяется медиатора, тем больше величина ВПСП.
2) Второе отличие ВПСП от ПД
состоит в
электротоническом распространении, т.е. затухании
потенциала по мере удаления от концевой пластинки.

20. миниатюрные потенциалы концевой пластинки

Вне возбуждения – на концевой пластинке
регистрируются миниатюрные потенциалы концевой
пластинки (МПКП), представляющие собой небольшие
волны деполяризации, величиной 0,5 мВ.
Их
происхождение
связано
со
спонтанным
выделением квантов медиатора из пресинаптичесской
мембраны, вследствие самопроизвольного слипания
синаптических пузырьков с мембраной (~1 квант в сек).
Для возникновения ВПКП необходимо одновременное
выделение нескольких сотен квантов медиатора.

21.

22. ХИМИЧЕСКИЕ СИНАПСЫ по эффекту , оказываемому медиатором на постсинаптическую мембрану делят на: 1. Ионотропные 2. Метаботропные

23. Ионотропный синапс

Быстрый
Рецептор соединен с
ионным каналом
Трансмиттер открывает
канал
Примеры:
• Никотиновые АХ рецепторы
(открывают натриевые
каналы)
• ГАМК рецепторы
(открывают хлорные каналы)

24. Метаботропный синапс

Медленный
Рецептор соединен с Gбелком
G-белок активирует ферменты
Образуются вторичные
мессенджеры, которые
открывают канал изнутри
Примеры:
Мускариновые АХ
Опиоидые
Дофаминовые
Норадреналиновые

25. Никотиновый и мускариновый холинорецепторы

26. Функциональная классификация медиаторов

1. Возбуждающие медиаторы: АХ, глютамат,
аспартат.
2. Тормозные медиаторы: ГАМК, глицин,
вещество P, дофамин, серотонин, АТФ.
Норадреналин, адреналин, гистамин являются как
тормозными, так и возбуждающими.

27. Химическая классификация медиаторов:

1. Сложные эфиры – АХ.
2. Биогенные амины: катехоламины,
серотонин, гистамин.
3. Аминокислоты: ГАМК, глютамат, глицин, аргинин.
4. Пептиды: опиоиды, вещество
P, ВИП, соматостатин.
5. Пурины: АТФ.
6. Вещества с минимальной молекулярной массой:
NO, CO.

28. Постсинаптические потенциалы

На каждый квант
медиатора образуется
миниатюрный потенциал.
Постсинаптический
потенциал складывается
из миниатюрных
потенциалов путем
пространственной и
временной суммации.

29. Передача возбуждения в химическом синапсе

1. Молекулы нейромедиатора
поступают в мембранные
синаптические пузырьки,
располагающиеся в
пресинаптической терминали и
концентрирующиеся в активных
зонах пресинаптической мембраны.
2. Приходящий по аксону ПД
деполяризует пресинаптическую
мембрану.
3. Вследствие деполяризации
открываются потенциалозависимые
Са2+-каналы, и Са2+ поступает в
терминаль.
4. Увеличение внутриклеточного [Са2+ ]
запускает слияние синаптических
пузырьков с пресинаптической
мембраной и выброс
нейромедиатора в синаптическую
щель (экзоцитоз).

30. Передача возбуждения в химическом синапсе

5. Кванты нейромедиатора,
поступившие в синаптическую
щель, диффундируют в ней.
Часть молекул
нейромедиатора связывается
со специфичными для них
рецепторами
постсинаптической мембраны.
6. Связавшие нейромедиатор
рецепторы активируются, что
приводит к изменению
поляризации
постсинаптической мембраны
либо прямо (поступление
ионов через ионотропные
рецепторы) либо
опосредованно — активация
ионных каналов через систему
G-белка (метаботропные
рецепторы).
7. Инактивация нейромедиаторов
происходит либо путём их
ферментной деградации, либо
молекулы нейромедиатора
захватываются клетками.

31.

Передача возбуждения в
нервно – мышечном
синапсе
Нервно – мышечный синапс
Пресинаптическое окончание
Постсинаптическая мембрана
Электросекреторное сопряжение
Выброс ацетилхолина
Ацетилхолинэстераза
Н – АЦХ рецептора
ВПСП
ПД сарколеммы
Сокращение
мышцы

32. Временна́я суммация

33. Пространственная суммация

34. Метаболизм медиаторов: АХ

35. Метаболизм медиаторов: НА

36. Регуляция синаптической передачи

а – блокада обратного поглощения медиатора (антидепрессант имипрамин кокаин
и амфитамин - моноаминов, флуоксетин – серотонина, бупроприон – дофамина;
b – ингибирование моноаминоксидазы,
c – блокада или стимуляция рецепторов постсинаптической мембраны
(антипсихотический галоперидол – блокатор дофаминовых рецепторов),
d – действие на вторичный мессенджер (антидепрессант карбонат лития подавляет
синтез фосфатидилинозитола)

37. Влияние рН и гипоксии на синаптическую передачу

· Алкалоз резко повышает возбудимость
нейронов.
· Ацидоз значительно подавляет активность
нейронов.
· Гипоксия может привести к полной потере
возбудимости.

38. Электрический синапс (эфапс)

Синапс
Щелевой контакт

39. Электрические синапсы:

1. Встречаются редко
2. Не требуют медиатора
3. Узкая синаптическая щель (2-4 нм)
4. Только возбуждающие
5. Двустороннее проведение возбуждения
6. Высокая скорость проведения возбуждения
(отсутствует синаптическая задержка)
7. Низкая чувствительность к блокаторам и
температуре

40. Схема передачи возбуждения в электрическом синапсе

−
+
−
+
−
+
−
+
−
+
−
+
−
+
−
+
−
+

41. Структура смешанного синапса

А - участок химической
передачи.
Б - участок электрической
передачи.
1. Пресинаптическая
мембрана.
2. Постсинаптическая
мембрана.
3. Синаптическая щель.