HCO6, hfst 5: synaptische transmissie
Signaaloverdracht, neuronen maken contact middels gespecialiseerde structuren genaamd
synapsen.
Camillo Golgi (1894), ontdekker van de Golgi staining en het Golgi apparaat. Hij dacht dat het
zenuwstelsel een constante structuur was waarbij alle cellen met elkaar verbonden waren. Dit wordt
de reticulaire theorie genoemd.
Ramon y Cajal (1911), maakte gebruik van de Golgi staining om neuronen te visualiseren onder de
microscoop. Hij verbeterde de methode zelfs en maakte gedetailleerde tekeningen van hetgeen dat
hij onder de microscoop zag. Cajal was een van de eerste met het idee dat neuronen losse cellen zijn
die contact met elkaar moeten maken om informatie door te geven (neuron doctrine).
Aantal synapsen, er wordt geschat dat we per persoon ongeveer 1014 synapsen bevatten.
Soorten synapsen, er zijn grofweg 2 typen:
1. Chemische synaps, maakt gebruik van chemische signalen om elektrische signalen door te
geven. Hierbij komen neurotransmitters vesicles (en neuropeptiden) aan te pas.
2. Elektrische synaps, maakt gebruik van gap junctions, waardoor cellen in direct contact met
elkaar staan om informatie door te geven. Wat dat betreft had Golgi deels gelijk.
Elektrische synaps, bevat dus gap junctions. Dat zijn grote poriën van 1-2 nm in
diameter, waardoor stoffen continue uitgewisseld kunnen worden. Als in de
presynaptische neuron een verandering in samenstelling plaatsvindt, zal dit
doorgegeven worden aan de postsynaptische neuron middels diffusie. Er is hier
dus een directe uitwisseling van ionen, maar ook van ander substanties, zoals
cAMP, Ca2+ & IP3, die allerlei processen in gang kunnen zetten. Deze manier is
simpel, snel en zorgt voor synchronisatie van neuronen. Hierdoor kun je
groepen neuronen in één keer hetzelfde signaal af laten geven.
Gap junctions, rechts is weergegeven hoe deze er precies uitzien in een neuron.
Het kanaal van de presynaptische neuron staat in direct contact met de
postsynaptische neuron. De synaptische spleet is hier dan ook heel klein.
De grootte van de diameter van gap junctions kan verschillen en dat heeft
effect op het soort moleculen dat hier doorheen kan.
Connexons, een gap junctions is opgebouwd uit 2
connexons en afhankelijk van de grootte/diameter van
deze connexons kunnen bepaalde stoffen wel door de
gap junction en andere niet. Een belangrijke soort
moleculen die door connexons heen passen, zijn de
second messengers.
Connexins, connexons zijn opgebouwd uit 6 connexins.
Connexon diversiteit, er zijn >6 genen voor
connexins in het brein en er zijn dus veel
verschillende manieren om een connexon op te
bouwen. Zou kan je heteromere of homomere connexons maken en
vervolgens kan je ook twee verschillende connexons tegenover
elkaar zetten om diverse gap junction kanalen te vormen. Op deze
manier kunnen gap junctions erg van elkaar verschillen qua eigenschappen.
Aanwezigheid gap junctions, je komt ze in hartspieren tegen waar ze betrokken zijn bij simultane
contractie. Verder komen ze (niet zo vaak) voor in neuronen en gliacellen. Tot slot bevat de retina ze
ook.
Synchronisatie, elektrische synapsen zijn met name belangrijk voor de synchronisatie van neuronale
activiteit. Als in de presynaptische neuron een verandering in membraanpotentiaal optreedt,
, verandert het potentiaal in de postsynaptische
neuron vrijwel meteen (vertraging=0.1 ms). Dit is
vele male sneller dan de chemische synaps en
netwerken die middels gap junctions verbonden
zijn kunnen dus heel snel in activiteit veranderen.
Chemische synaps, is complexer dan de elektrische
synaps en komt ook veel vaker voor. In de
presynaptische terminal/bouton liggen
neurotransmitter vesicles die kunnen fuseren met
het membraan. Hierbij komen signaalstoffen vrij die voor veranderingen in de postsynaptische
neuron kunnen zorgen. In EM afbeeldingen is een chemische synaps duidelijk te herkennen door de
vesicles in de presynaptische neuron. Dit is links te zien. Verder is hierin de post synaptic density
(PSD) aangegeven en dat is een verdikking in de postsynaptische neuron.
Elektrochemische signaaloverdracht, in een chemische
synaps vindt elektrochemische signaaloverdracht plaats.
Een elektrisch signaal (actiepotentiaal) wordt namelijk
omgezet in een chemische signaal (synaptische blaasjes)
die vervolgens weer een elektrisch signaal opwekken in
de postsynaptische neuron. Het bestaat uit meerdere
stappen:
1. Het actiepotentiaal bereikt de terminal.
2. De terminal depolariseert, waardoor voltage-
gated Ca2+ kanalen openen.
3. Influx van calcium.
4. Fuseren van de synaptic vesicles.
5. Afgifte van neurotransmitters (NM).
6. NM binden en activeren receptoren van de
postsynaptische neuron.
7. Opening van receptoren/kanalen: ion flux.
8. Postsynaptische ionen influx zorgt voor verandering in membraanpotentiaal.
In deze synaps zijn veel meer opties voor regulatie dan bij de elektrische synaps.
Snelheid synapsen, de elektrische synaps is sneller
dan de chemische synaps. Als je echter bedenkt wat
er allemaal moet gebeuren bij een chemische synaps
is die alsnog ontzettend snel. Rechts in de afbeelding
is te zien hoe lang de verschillende onderdelen duren:
openen Ca2+ kanalen, vesicle fusie, NM binding en
summatie. In totaal duurt het ongeveer 1 ms en dat is
dus 10 keer langzamer dan de elektrische synaps.
Verschillen elektrische en chemische synaps:
- Bij elektrische synapsen is de respons altijd
hetzelfde als het signaal: depolarisatie zorgt voor depolarisatie.
- Elektrische synapsen zijn sneller. Er is vrijwel geen vertraging.
- Bij elektrische synapsen is minder regulatie mogelijk.
Signaaloverdracht, neuronen maken contact middels gespecialiseerde structuren genaamd
synapsen.
Camillo Golgi (1894), ontdekker van de Golgi staining en het Golgi apparaat. Hij dacht dat het
zenuwstelsel een constante structuur was waarbij alle cellen met elkaar verbonden waren. Dit wordt
de reticulaire theorie genoemd.
Ramon y Cajal (1911), maakte gebruik van de Golgi staining om neuronen te visualiseren onder de
microscoop. Hij verbeterde de methode zelfs en maakte gedetailleerde tekeningen van hetgeen dat
hij onder de microscoop zag. Cajal was een van de eerste met het idee dat neuronen losse cellen zijn
die contact met elkaar moeten maken om informatie door te geven (neuron doctrine).
Aantal synapsen, er wordt geschat dat we per persoon ongeveer 1014 synapsen bevatten.
Soorten synapsen, er zijn grofweg 2 typen:
1. Chemische synaps, maakt gebruik van chemische signalen om elektrische signalen door te
geven. Hierbij komen neurotransmitters vesicles (en neuropeptiden) aan te pas.
2. Elektrische synaps, maakt gebruik van gap junctions, waardoor cellen in direct contact met
elkaar staan om informatie door te geven. Wat dat betreft had Golgi deels gelijk.
Elektrische synaps, bevat dus gap junctions. Dat zijn grote poriën van 1-2 nm in
diameter, waardoor stoffen continue uitgewisseld kunnen worden. Als in de
presynaptische neuron een verandering in samenstelling plaatsvindt, zal dit
doorgegeven worden aan de postsynaptische neuron middels diffusie. Er is hier
dus een directe uitwisseling van ionen, maar ook van ander substanties, zoals
cAMP, Ca2+ & IP3, die allerlei processen in gang kunnen zetten. Deze manier is
simpel, snel en zorgt voor synchronisatie van neuronen. Hierdoor kun je
groepen neuronen in één keer hetzelfde signaal af laten geven.
Gap junctions, rechts is weergegeven hoe deze er precies uitzien in een neuron.
Het kanaal van de presynaptische neuron staat in direct contact met de
postsynaptische neuron. De synaptische spleet is hier dan ook heel klein.
De grootte van de diameter van gap junctions kan verschillen en dat heeft
effect op het soort moleculen dat hier doorheen kan.
Connexons, een gap junctions is opgebouwd uit 2
connexons en afhankelijk van de grootte/diameter van
deze connexons kunnen bepaalde stoffen wel door de
gap junction en andere niet. Een belangrijke soort
moleculen die door connexons heen passen, zijn de
second messengers.
Connexins, connexons zijn opgebouwd uit 6 connexins.
Connexon diversiteit, er zijn >6 genen voor
connexins in het brein en er zijn dus veel
verschillende manieren om een connexon op te
bouwen. Zou kan je heteromere of homomere connexons maken en
vervolgens kan je ook twee verschillende connexons tegenover
elkaar zetten om diverse gap junction kanalen te vormen. Op deze
manier kunnen gap junctions erg van elkaar verschillen qua eigenschappen.
Aanwezigheid gap junctions, je komt ze in hartspieren tegen waar ze betrokken zijn bij simultane
contractie. Verder komen ze (niet zo vaak) voor in neuronen en gliacellen. Tot slot bevat de retina ze
ook.
Synchronisatie, elektrische synapsen zijn met name belangrijk voor de synchronisatie van neuronale
activiteit. Als in de presynaptische neuron een verandering in membraanpotentiaal optreedt,
, verandert het potentiaal in de postsynaptische
neuron vrijwel meteen (vertraging=0.1 ms). Dit is
vele male sneller dan de chemische synaps en
netwerken die middels gap junctions verbonden
zijn kunnen dus heel snel in activiteit veranderen.
Chemische synaps, is complexer dan de elektrische
synaps en komt ook veel vaker voor. In de
presynaptische terminal/bouton liggen
neurotransmitter vesicles die kunnen fuseren met
het membraan. Hierbij komen signaalstoffen vrij die voor veranderingen in de postsynaptische
neuron kunnen zorgen. In EM afbeeldingen is een chemische synaps duidelijk te herkennen door de
vesicles in de presynaptische neuron. Dit is links te zien. Verder is hierin de post synaptic density
(PSD) aangegeven en dat is een verdikking in de postsynaptische neuron.
Elektrochemische signaaloverdracht, in een chemische
synaps vindt elektrochemische signaaloverdracht plaats.
Een elektrisch signaal (actiepotentiaal) wordt namelijk
omgezet in een chemische signaal (synaptische blaasjes)
die vervolgens weer een elektrisch signaal opwekken in
de postsynaptische neuron. Het bestaat uit meerdere
stappen:
1. Het actiepotentiaal bereikt de terminal.
2. De terminal depolariseert, waardoor voltage-
gated Ca2+ kanalen openen.
3. Influx van calcium.
4. Fuseren van de synaptic vesicles.
5. Afgifte van neurotransmitters (NM).
6. NM binden en activeren receptoren van de
postsynaptische neuron.
7. Opening van receptoren/kanalen: ion flux.
8. Postsynaptische ionen influx zorgt voor verandering in membraanpotentiaal.
In deze synaps zijn veel meer opties voor regulatie dan bij de elektrische synaps.
Snelheid synapsen, de elektrische synaps is sneller
dan de chemische synaps. Als je echter bedenkt wat
er allemaal moet gebeuren bij een chemische synaps
is die alsnog ontzettend snel. Rechts in de afbeelding
is te zien hoe lang de verschillende onderdelen duren:
openen Ca2+ kanalen, vesicle fusie, NM binding en
summatie. In totaal duurt het ongeveer 1 ms en dat is
dus 10 keer langzamer dan de elektrische synaps.
Verschillen elektrische en chemische synaps:
- Bij elektrische synapsen is de respons altijd
hetzelfde als het signaal: depolarisatie zorgt voor depolarisatie.
- Elektrische synapsen zijn sneller. Er is vrijwel geen vertraging.
- Bij elektrische synapsen is minder regulatie mogelijk.
