Unterschied zwischen chemischer und elektrischer Synapse

Hauptunterschied - Chemie vs. elektrische Synapse

Chemische Synapse und elektrische Synapse sind zwei Arten von Lücken, die zwischen Nervenzellen im Nervensystem auftreten. Das Hauptunterschied zwischen chemischer synapse und elektrischer synapse ist das In einer chemischen Synapse durchläuft der Nervenimpuls chemisch mittels Neurotransmittern, während eine elektrische Synapse durch Kanalproteine ​​verbunden ist. Nervenimpulse treten als elektrisches Signal durch die Membran des Axons. Dieses elektrische Signal wird an einer chemischen Synapse in ein chemisches Signal umgewandelt. In einer elektrischen Synapse kann der Impuls jedoch durch Ionen übertragen werden. Daher sind elektrische Synapsen viel schneller als chemische Synapsen. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist eine chemische Synapse?
      - Definition, charakteristisch
2. Was ist eine elektrische Synapse?
      - Definition, Eigenschaften
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen chemischer und elektrischer Synapse?
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen chemischer und elektrischer Synapse?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Kanalproteine, chemisches Signal, chemische Synapse, elektrisches Signal, elektrische Synapse, Neurotransmitter

Was ist eine chemische Synapse?

Eine chemische Synapse bezieht sich auf die Zellverbindungen, durch die die Nervenimpulse mittels Neurotransmittern in eine Richtung übertragen werden. Die beiden Plasmamembranen werden als vorsynaptische und nachsynaptische Membranen bezeichnet. Die vorsynaptische Membran befindet sich in der vorsynaptischen Zelle und die nachsynaptische Membran befindet sich in der nachsynaptischen Zelle. Der synaptische Spalt liegt zwischen den vor- und nachsynaptischen Membranen. Eine chemische Synapse ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Chemische Synapse

Der synaptische Spalt ist mit interstitieller Flüssigkeit gefüllt. Wenn ein Aktionspotential an dem Anschluss der vorsynaptischen Membran empfangen wird, werden die spannungsgesteuerten Calciumkanäle der vorsynaptischen Membran geöffnet. Im Allgemeinen beträgt die Konzentration der Kalziumionen im synaptischen Spalt 10–3 M und die Konzentration im Inneren der Nervenzellen beträgt 10–7 M. Daher bewegen sich Kalziumionen durch Kalzium aus dem synaptischen Spalt in die vorsynaptische Nervenzelle Kanäle. Dies erhöht die Kalziumkonzentration in der vorsynaptischen Nervenzelle, wodurch die synaptischen Vesikel mit der vorsynaptischen Membran verschmelzen und Neurotransmitter durch Exozytose in den synaptischen Spalt freisetzen können. Diese Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt und binden an die Rezeptoren in der postsynaptischen Membran. Sie induzieren ein Aktionspotential auf der Membran des nachsynaptischen Neurons.  

Was ist eine elektrische Synapse?

Eine elektrische Synapse bezieht sich auf Zellverbindungen zwischen Nervenzellen, durch die die Übertragung von Nervenimpulsen mittels Ionen erfolgt. Der synaptische Spalt einer elektrischen Synapse ist klein, und die beiden Plasmamembranen der Neuronen sind über einen Lückenübergang miteinander verbunden. Ein Gap-Übergang enthält genau aufeinander abgestimmte Kanalproteinpaare sowohl in vorsynaptischen als auch in nachsynaptischen Membranen. Jedes Kanalpaar bildet eine Pore, die viel größer ist als die Pore eines typischen Ionenkanals. Daher können neben den Ionen auch große Moleküle durch diese Gap Junctions transportiert werden. Somit können intrazelluläre Metaboliten und Second Messenger zwei Neuronen passieren. Elektrische Synapsen erlauben jedoch die passive Übertragung des Aktionspotentials durch die Poren der Gap Junctions von einem Neuron zum zweiten Neuron. Die Struktur der elektrischen Synapsen ist in dargestellt Figur 2.

Abbildung 2: Elektrische Synapsen

Die Übertragung der Aktionspotentiale kann durch eine elektrische Synapse in beide Richtungen erfolgen. Darüber hinaus ist die Übertragungsgeschwindigkeit der Aktionspotentiale sehr hoch. Die elektrischen Synapsen sind hauptsächlich an der Synchronisation der Aktivität einer Gruppe von Neuronen beteiligt. Die Neuronen im Hypothalamus enthalten elektrische Synapsen, die das Aktionspotential vieler Neuronen gleichzeitig auslösen. 

Ähnlichkeiten zwischen chemischer und elektrischer Synapse

• Chemische und elektrische Synapsen bestehen aus synaptischen Spalten.
• Sowohl chemische als auch elektrische Synapsen übertragen Nervenimpulse zwischen Neuronen oder zwischen Neuronen und Effektororganen.

Unterschied zwischen chemischer und elektrischer Synapse

Definition

Chemische Synapse: Eine chemische Synapse ist ein Zell-Zell-Übergang, durch den Nervenimpulse mittels Neurotransmittern in eine Richtung übertragen werden.

Elektrische Synapse: Eine elektrische Synapse ist eine Zellverbindung zwischen zwei Nervenzellen, durch die eine schnelle Übertragung von Nervenimpulsen mittels Ionen erfolgt.

Auftreten

Chemische Synapse: Chemische Synapsen werden in höheren Wirbeltieren gefunden.

Elektrische Synapse: Elektrische Synapsen werden in unteren Wirbeltieren und Wirbellosen gefunden.

Art der Übertragung von Nervenimpulsen

Chemische Synapse: Die Nervenimpulse senden als chemisches Signal mittels Neurotransmittern an einer chemischen Synapse aus.

Elektrische Synapse: Die Nervenimpulse übertragen als elektrisches Signal durch Gap Junctions oder Brücken mit niedrigem Widerstand an einer elektrischen Synapse.

Einweg / Zweiweg

Chemische Synapse: Die Übertragung der Signale erfolgt in einer Richtung an einer chemischen Synapse.

Elektrische Synapse: Die Übertragung der Signale erfolgt bei einer elektrischen Synapse in beide Richtungen.

Größe der Synapsenspalte

Chemische Synapse: Die chemische Synapse ist groß (10-20 nm).

Elektrische Synapse: Die elektrische Synapse ist kleiner (0,2 nm).

Synaptische Vesikel und Mitochondrien

Chemische Synapse: Chemische synaptische Knöpfe enthalten synaptische Vesikel und eine große Anzahl von Mitochondrien.

Elektrische Synapse: Elektrische synaptische Knöpfe enthalten keine synaptischen Vesikel und nur sehr wenige Mitochondrien.

Chemorezeptoren

Chemische Synapse: Chemorezeptoren sind auf der postsynaptischen Membran in chemischen Synapsen vorhanden.

Elektrische Synapse: Chemorezeptoren fehlen auf der post-synaptischen Membran in den elektrischen Synapsen.

Geschwindigkeit der Signalübertragung

Chemische Synapse: Die Informationsübertragung bei einer chemischen Synapse ist langsam.

Elektrische Synapse: Die Informationsübertragung bei einer elektrischen Synapse erfolgt mit hoher Geschwindigkeit.

Anfälligkeit für Ermüdung

Chemische Synapse: Chemische Synapsen sind anfälliger für Ermüdung.

Elektrische Synapse: Elektrische Synapsen sind weniger anfällig für Ermüdung.

Empfindlichkeit gegenüber Hypoxie und pH

Chemische Synapse: Chemische Synapsen reagieren empfindlich auf Hypoxie und pH-Wert.

Elektrische Synapse: Elektrische Synapsen sind unempfindlich gegen Hypoxie und pH-Wert.

Lage im Körper

Chemische Synapse: Chemische Synapsen finden sich in den meisten Neuronenverbindungen.

Elektrische Synapse: Elektrische Synapsen finden sich in der Netzhaut, im Riechkolben, in der Großhirnrinde, im lateralen Vestibularis und im Hippocampus.

Fazit

Chemische Synapsen und elektrische Synapsen sind die zwei Arten von Lücken, die zwischen Nervenzellen auftreten. Beide Arten von Synapsen übertragen Nervenimpulse. Chemische Synapsen übertragen Nervenimpulse mittels Neurotransmittern. Elektrische Synapsen übertragen jedoch die Aktionspotentiale mit Hilfe von Ionen, die Gap Junctions durchlaufen. Der Hauptunterschied zwischen chemischen Synapsen und elektrischen Synapsen ist die Art der Übertragung von Signalen durch den Synapsenspalt in jeder Art von Synapsen.

Referenz:

1. Purves, Dale. "Chemische Synapsen." Neurowissenschaften. 2. Auflage., US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, erhältlich hier. Abgerufen am 12. September 2017.
2. Purves, Dale. "Elektrische Synapsen." Neurowissenschaften. 2. Auflage., US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, erhältlich hier. Abgerufen am 12. September 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "1225 Chemical Synapse" Von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
2. “Gap cell Junction-de” von Mariana Ruiz LadyofHats - (Public Domain) über Commons Wikimedia