Sinapsi chimica vs sinapsi elettrica: differenza e confronto

Una sinapsi è una struttura che facilita la trasmissione del segnale da un neurone all'altro. Nel sistema neurologico vengono scoperte le sinapsi.

Possono inviare segnali elettrici o chimici. Le sinapsi elettriche e chimiche sono i due tipi fondamentali di sinapsi che possono essere classificate in base al tipo di segnale.

Avvicinando le loro membrane plasmatiche alla sinapsi, i due neuroni interagenti possono trasferire il segnale in modo più corretto ed efficace.  

Punti chiave

1. Le sinapsi chimiche si basano sui neurotrasmettitori per trasmettere i segnali tra i neuroni.
2. Le sinapsi elettriche utilizzano giunzioni gap per la comunicazione elettrica diretta tra le cellule.
3. Le sinapsi elettriche consentono una trasmissione del segnale più rapida, mentre le sinapsi chimiche offrono maggiore flessibilità e modulazione.

Sinapsi chimica vs sinapsi elettrica

La differenza tra una sinapsi chimica e una elettrica è che in una sinapsi chimica, l'impulso nervoso viene inviato chimicamente tramite neurotrasmettitori, mentre in una sinapsi elettrica, l'impulso nervoso viene trasmesso elettricamente tramite proteine ​​​​del canale. Come segnale elettrico, gli impulsi nervosi viaggiano attraverso la membrana dell'assone. Nel primo caso, cioè la sinapsi chimica, un segnale elettrico si trasforma in un segnale chimico. D'altra parte, una sinapsi elettrica può trasmettere l'impulso attraverso gli ioni. Le sinapsi elettriche sono, quindi, molto più veloci delle sinapsi chimiche. 

Le connessioni sinapsi chimiche possono essere formate tra due neuroni o tra un neurone e una cellula non neuronale. La cellula non neuronale può essere di vari tipi, come cellule muscolari, ghiandolari e sensoriali).

Il complesso sinaptico di ogni sinapsi chimica è un'unità fondamentale non riducibile che rappresenta il minimo indispensabile per un'efficace trasmissione sinaptica chimica.

I tre componenti sono l'elemento presinaptico (un terminale assone), la fessura sinaptica e l'elemento postsinaptico (una spina dendritica).

Una sinapsi elettrica è una struttura che consente a due neuroni di interagire tra loro utilizzando impulsi elettrici anziché sostanze chimiche.

In una sinapsi elettrica, il neurone presinaptico e le membrane del neurone postsinaptico si avvicinano e si uniscono formando una gap junction.

Il segnale, che è sotto forma di corrente ionica, scorre quindi passivamente attraverso la giunzione comunicante, consentendo l'invio del segnale. I connexon, che sono canali proteici, vengono utilizzati per produrre una giunzione comunicante. 

Tavola di comparazione

Parametri di confronto	Sinapsi chimica	Sinapsi elettrica
Definizione	Una sinapsi chimica è una connessione cellula-cellula in cui i neurotrasmettitori inviano impulsi nervosi in un modo.	Una sinapsi elettrica è una connessione cellulare tra due cellule nervose in cui gli impulsi nervosi vengono trasmessi rapidamente mediante l'uso di ioni.
Avvenimento	Negli animali superiori sono presenti sinapsi chimiche.	I vertebrati e gli invertebrati inferiori hanno sinapsi elettriche.
Unidirezionale/Bidirezionale	In una sinapsi chimica, i messaggi vengono inviati solo in una direzione.	In una sinapsi elettrica, i messaggi vengono inviati in entrambe le direzioni.
Dimensione della fessura sinaptica	La dimensione della sinapsi chimica è piuttosto enorme (10-20 nm).	La sinapsi elettrica è una versione più piccola delle sinapsi (0.2 nm).
Chemo-recettori	Nelle sinapsi chimiche, i chemo-recettori si trovano sulla membrana post-sinaptica.	I chemo-recettori non esistono sulla membrana post-sinaptica delle sinapsi elettriche.

Cos'è la sinapsi chimica?

Le sinapsi chimiche sono connettori biologici che consentono ai neuroni di inviare impulsi tra loro e anche a cellule non neuronali come muscoli e ghiandole.

Le sinapsi chimiche consentono ai neuroni del sistema nervoso centrale di creare circuiti. Svolgono un ruolo fondamentale nei calcoli biologici che sono alla base della percezione e della cognizione.

Permettono al sistema nervoso di comunicare e controllare altri sistemi corporei.

Le giunzioni cellulari attraverso le quali gli impulsi nervosi vengono trasmessi in una direzione dai neurotrasmettitori sono indicate come sinapsi chimiche.

Le membrane presinaptiche e post-sinaptiche sono i due tipi di membrane plasmatiche. Le membrane presinaptiche si trovano nelle cellule presinaptiche, mentre le membrane postsinaptiche si trovano nelle cellule postsinaptiche.

Tra le membrane pre-sinaptiche e post-sinaptiche si trova la fessura sinaptica. 

Il liquido interstiziale riempie lo spazio tra le sinapsi. I canali del calcio voltaggio-dipendenti della membrana presinaptica vengono aperti quando viene rilevato un potenziale d'azione al terminale della membrana presinaptica.

La concentrazione di ioni calcio nella fessura sinaptica è di circa 10-3 M, mentre la concentrazione all'interno delle cellule nervose è di 10-7 M. Gli ioni calcio passano attraverso i canali del calcio dalla fessura sinaptica alla cellula nervosa presinaptica. 

Ciò aumenta i livelli di calcio all'interno della cellula nervosa presinaptica, consentendo alle vescicole sinaptiche di fondersi con la membrana presinaptica e i neurotrasmettitori dell'esocitosi nella fessura sinaptica.

Questi neurotrasmettitori attraversano la fessura sinaptica e si legano ai recettori sulla membrana post-sinaptica. Causano l'induzione di un potenziale d'azione sulla membrana del neurone post-sinaptico.

Cos'è la sinapsi elettrica?

Una sinapsi elettrica è una connessione tra le cellule nervose in cui gli impulsi nervosi vengono trasmessi attraverso gli ioni.

Una sinapsi elettrica ha una minuscola fessura sinaptica e una giunzione gap collega le due membrane plasmatiche dei neuroni.

Una giunzione gap comprende correttamente coppie di proteine ​​​​del canale corrispondenti sia nelle membrane presinaptiche che post-sinaptiche. 

Il poro formato da ciascuna coppia di canali è significativamente più grande di quello di un canale ionico convenzionale. Di conseguenza, grandi molecole possono passare attraverso queste giunzioni gap oltre agli ioni.

I metaboliti intracellulari e i secondi messaggeri possono quindi viaggiare tra due neuroni. 

Sebbene le sinapsi elettriche siano meno comuni delle sinapsi chimiche, sono distribuite in tutto il sistema nervoso e svolgono ruoli essenziali e distinti.

Le sinapsi elettriche hanno un modo di neurotrasmissione completamente diverso rispetto alle sinapsi chimiche.

Le membrane presinaptiche e postsinaptiche di una sinapsi elettrica sono relativamente vicine tra loro e le proteine ​​del canale producono giunzioni gap che le collegano fisicamente.

La corrente può fluire da una cella all'altra attraverso giunzioni gap. 

Altre molecole, tra cui l'ATP, possono permeare attraverso i pori della giunzione ad ampio gap oltre agli ioni che convogliano questa corrente.

D'altra parte, le sinapsi elettriche consentono la trasmissione passiva del potenziale d'azione da un neurone all'altro attraverso i pori delle giunzioni gap.

Principali differenze tra sinapsi chimica e sinapsi elettrica

1. In una sinapsi chimica, gli impulsi nervosi vengono inviati come segnale chimico tramite neurotrasmettitori, mentre in una sinapsi elettrica, gli impulsi nervosi vengono trasmessi come segnale elettrico attraverso giunzioni gap o ponti a bassa resistenza. 
2. Vescicole sinaptiche e un numero considerevole di mitocondri si possono trovare nelle manopole sinaptiche chimiche, mentre le manopole sinaptiche elettriche non hanno vescicole sinaptiche e solo pochi mitocondri. 
3. I chemocettori sono presenti sulla membrana post-sinaptica nelle sinapsi chimiche, mentre sulla membrana post-sinaptica delle sinapsi elettriche non ci sono chemocettori. 
4. Le sinapsi chimiche sono presenti nei mammiferi superiori, mentre le sinapsi elettriche sono presenti nei vertebrati inferiori e negli invertebrati. 
5. I messaggi vengono consegnati in un solo modo a una sinapsi chimica, mentre i messaggi vengono consegnati in entrambi i modi a una sinapsi elettrica.

Bibliografia

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009630031831004X
2. https://journals.biologists.com/jeb/article-abstract/110/1/143/4199