主な違い – 化学的シナプスと電気的シナプス
化学的シナプスと電気的シナプスは、神経系の神経細胞間に生じる2種類のギャップです。
化学シナプスと電気シナプスの主な違いは、化学シナプスが神経伝達物質によって化学的に神経インパルスを通過させるのに対し、電気シナプスはチャネルタンパク質によって接続されることである。
神経インパルスは、電気信号として軸索の膜を通過する。
この電気信号は、化学シナプスで化学信号に変換される。
しかし、電気シナプスでは、イオンによってインパルスをそのまま伝達することができる。
そのため、電気シナプスは化学シナプスに比べてはるかに高速に伝達されます。
化学シナプスとは
化学的シナプスとは、神経伝達物質によって神経インパルスが一方向に伝達される細胞接合部のことを指します。
2つの細胞膜は、シナプス前膜とシナプス後膜と呼ばれます。
シナプス前膜はシナプス前細胞の中にあり、シナプス後膜はシナプス後細胞の中にある。
シナプス前膜とシナプス後膜の間には、シナプス間隙があります。
化学シナプスを図1に示す。
図1: 化学的シナプス
シナプス間隙は間質液で満たされている。
シナプス前膜の末端に活動電位が入力されると、シナプス前膜の電位依存性カルシウムチャネルが開かれる。
一般に、シナプス間隙のカルシウムイオン濃度は10-3M、神経細胞内のカルシウムイオン濃度は10-7Mであるため、カルシウムイオンはシナプス間隙からカルシウムチャネルを通じてシナプス前神経細胞内に移動する。
これにより、シナプス前神経細胞内のカルシウム濃度が上昇し、シナプス小胞がシナプス前膜と融合し、エキソサイトーシスによりシナプス間隙に神経伝達物質が放出されるようになる。
これらの神経伝達物質はシナプス間隙を拡散し、シナプス後膜の受容体に結合する。
そして、シナプス後膜に活動電位を誘起します。
電気シナプスとは
電気シナプスとは、神経細胞間の細胞接合部において、イオンを介して神経インパルスが伝達されることを意味します。
電気シナプスのシナプス間隙は小さく、神経細胞の2つの細胞膜はギャップジャンクションを介して接続されている。
1つのギャップジャンクションには、シナプス前膜とシナプス後膜の両方に、正確に並んだチャネルタンパク質対が存在する。
各チャネルペアは孔を形成しており、その孔は一般的なイオンチャネルの孔よりもはるかに大きくなっています。
したがって、このギャップジャンクションを通じて、イオンに加えて大きな分子も輸送することができる。
したがって、細胞内の代謝物やセカンドメッセンジャーは、2つの神経細胞を通過することができる。
しかし、電気的シナプスでは、1つのニューロンから2番目のニューロンへギャップ結合の孔を通して活動電位を受動的に伝達することができます。
図2に電気的シナプスの構造を示す。
：図2 電気的シナプス
電気シナプスでは、活動電位の伝達が双方向に行われる。
また、活動電位の伝達速度は非常に速い。
電気シナプスは、主に神経細胞群の活動を同期させる役割を担っている。
視床下部の神経細胞には電気シナプスがあり、多くの神経細胞の活動電位を同時に発火させる。
化学的シナプスと電気的シナプスの類似性
- 化学的シナプスと電気的シナプスは、シナプス間隙で構成されている。
- 化学的シナプスと電気的シナプスは共に、神経細胞間または神経細胞と効果器官間の神経インパルスを伝達する。
化学的シナプスと電気的シナプスの違い
定義
化学的シナプス。
化学的シナプスは、神経伝達物質によって神経インパルスが一方向に伝達される細胞間の接合部です。
電気シナプス。
電気シナプスは、2つの神経細胞間の細胞接合部であり、そこではイオンによって神経インパルスの迅速な伝達が行われる。
発生状況
化学シナプス。
化学的シナプスは高等脊椎動物に見られる。
電気シナプス。
電気的シナプスは、下等脊椎動物と無脊椎動物に存在する。
神経インパルスの伝わり方
化学シナプス。
神経インパルスは、化学シナプスで神経伝達物質によって化学信号として伝達される。
電気シナプス。
神経インパルスは、電気シナプスにおいてギャップ結合または低抵抗の橋を通して電気信号として伝達される。
片道/往復
化学シナプス。
化学シナプスでは、信号の伝達は一方通行で行われる。
電気シナプス。
電気シナプスでは、信号の伝達は双方向に行われる。
シナプス間隙の大きさ
化学シナプス。
化学シナプスはサイズが大きい(10-20 nm)。
電気シナプス。
電気シナプスはサイズが小さい(0.2 nm)。
シナプス小胞とミトコンドリア
化学シナプス。
化学シナプスのツボには、シナプス小胞と多数のミトコンドリアが存在する。
電気シナプス。
電気シナプスはシナプス小胞を含まず、ミトコンドリアもごくわずかです。
化学受容体
化学シナプス。
化学シナプスでは、化学受容体はシナプス後膜に存在する。
電気シナプス。
化学受容体は、電気シナプスのシナプス後膜には存在しない。
信号の伝送速度
化学シナプス。
化学シナプスでの情報伝達は遅い。
電気シナプス。
電気シナプスでの情報伝達は高速に行われる。
疲労に対する脆弱性
化学シナプス。
化学的シナプスは疲労に弱い。
電気的シナプス(Electrical Synapse)。
電気的シナプスは疲労に弱くなる。
低酸素とpHに対する感受性
化学シナプス。
化学シナプスは低酸素とpHに感受性があります。
電気シナプス。
電気的シナプスは低酸素とpHに鈍感です。
体内での位置
化学シナプス。
化学的シナプスは、ほとんどのニューロン接合部に存在する。
電気的シナプス。
電気シナプスは、網膜、嗅球、大脳皮質、外側前庭核、海馬に存在する。
結論
神経細胞と神経細胞の間には、化学的シナプスと電気的シナプスの2種類のギャップが存在します。
どちらのタイプのシナプスも、神経インパルスを伝達します。
化学的シナプスは、神経伝達物質によって神経インパルスを伝達する。
化学的シナプスと電気的シナプスの主な違いは、それぞれのタイプのシナプス間隙を介した信号伝達の様式です。
