Xinap là một bộ phận có chức năng quan trọng trong cơ thể con người, đặc biệt là ở thần kinh trung ương. Vậy xinap là gì? Vai trò và chức năng của xinap ra sao? Tất cả những thắc mắc đó sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây!
Mục lục bài viết
1. Xináp là gì?
Trong sinh học, Xináp là một cấu trúc nằm giữa hai tế bào thần kinh hoặc giữa một tế bào thần kinh và một loại tế bào khác như tế bào cơ hay tế bào tuyến. Xináp có chức năng truyền xung thần kinh từ tế bào này sang tế bào khác thông qua các chất trung gian hóa học hoặc các dòng điện. Cấu tạo của xináp gồm có màng trước, màng sau, khe xináp và chùy xináp. Chùy xináp là phần nằm ở đầu của sợi trục của tế bào thần kinh, chứa các bóng xináp có chứa các chất trung gian hóa học như axetylcolin hay norađrênalin. Màng trước là màng bao quanh chùy xináp. Màng sau là màng của tế bào tiếp nhận xung thần kinh, có các thụ thể nhạy cảm với các chất trung gian hóa học. Khe xináp là khoảng trống giữa màng trước và màng sau, có độ rộng khoảng 20-50 nanomet.
Quá trình truyền tín hiệu qua xináp được gọi là truyền xináp (synaptic transmission). Khi tín hiệu điện đạt đến nút xináp, neurotransmitter sẽ được giải phóng vào kẽ xináp. Sau đó, neurotransmitter sẽ kết nối với receptor trên màng postsynaptic, tạo ra một tín hiệu điện mới trong tế bào thần kinh đích. Quá trình này cho phép truyền tín hiệu từ một tế bào thần kinh sang tế bào thần kinh khác, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của hệ thần kinh và quá trình giao tiếp giữa các tế bào thần kinh.
2. Vai trò của Xináp:
– Truyền tín hiệu: Vai trò chính của xináp là truyền tín hiệu từ một tế bào thần kinh (nguồn gốc) sang tế bào thần kinh khác (đích). Khi tín hiệu điện đến nút xináp, neurotransmitter (chất trung gian hóa học) được giải phóng và kết nối với receptor trên màng postsynaptic, tạo ra một tín hiệu mới trong tế bào thần kinh đích. Quá trình truyền tín hiệu qua xináp cho phép thông tin được truyền từ một phần của hệ thần kinh sang phần khác, điều chỉnh hoạt động của hệ thần kinh.
– Điều chỉnh hoạt động thần kinh: Xináp đóng vai trò quan trọng trong điều chỉnh hoạt động của hệ thống thần kinh. Các tín hiệu điện và hóa học thông qua xináp cho phép tầng lớp thần kinh trong cơ thể giao tiếp và tương tác với nhau. Xináp giúp điều chỉnh quá trình truyền tín hiệu, tăng hoặc giảm mức đáp ứng của tế bào thần kinh đích, và điều chỉnh các quá trình sinh lý khác trong cơ thể.
– Ghi nhớ và học tập: Xináp cũng có vai trò quan trọng trong quá trình ghi nhớ và học tập. Khi một tín hiệu được lặp đi lặp lại qua xináp, nó có thể tạo ra sự thay đổi trong mạng lưới xináp và liên kết giữa các tế bào thần kinh. Quá trình này được gọi là nhựa xináp (synaptic plasticity), và nó cho phép hình thành và củng cố các kết nối thần kinh, từ đó tạo ra khả năng học tập và ghi nhớ thông tin mới.
– Điều chỉnh tâm trạng và cảm xúc: Xináp cũng có vai trò trong điều chỉnh tâm trạng và cảm xúc. Các neurotransmitter như serotonin, dopamine và norepinephrine được giải phóng qua xináp và ảnh hưởng đến tâm trạng và cảm xúc của chúng ta. Sự không cân bằng trong hoạt động xináp có thể góp phần vào các rối loạn tâm trạng như trầm cảm và lo âu.
Nói một cách kết luận, xináp đóng vai trò quan trọng trong truyền tín hiệu, điều chỉnh hoạt động thần kinh, ghi nhớ và học tập, cũng như điều chỉnh tâm trạng và cảm xúc. Nó là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống thần kinh của chúng ta.
3. Phân loại Xináp:
Xináp gồm những loại sau:
3.1. Xinap thần kinh – thần kinh:
Xinap thần kinh – thần kinh là một loại xinap nằm giữa hai tế bào thần kinh, cho phép truyền xung thần kinh từ tế bào này sang tế bào khác. Xinap thần kinh – thần kinh có thể là xinap hoá học hoặc xinap điện, tùy thuộc vào cơ chế truyền tin qua khe xinap. Xinap hoá học sử dụng các chất trung gian hoá học như axetylcolin hay noradrenanin để kích hoạt các thụ thể trên màng sau xinap, tạo ra điện thế hoạt động. Xinap điện sử dụng các ion điện tích để truyền trực tiếp xung thần kinh qua khe xinap mà không cần chất trung gian. Xinap thần kinh – thần kinh có vai trò quan trọng trong quá trình xử lý thông tin, hình thành trí nhớ và điều hòa các hoạt động của cơ thể. Xinap thần kinh – thần kinh có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như thuốc, rối loạn hoặc các chất dẫn truyền ngược dòng.
3.2. Xinap thần kinh – cơ:
Xinap thần kinh – cơ là loại xinap nằm giữa tế bào thần kinh và tế bào cơ, truyền xung thần kinh làm cơ phản ứng, cho phép truyền xung thần kinh làm cơ co bóp hoặc thư giãn. Xinap thần kinh – cơ là một loại xinap hoá học, trong đó xung truyền qua được nhờ chất trung gian hoá học là axetylcolin. Quá trình truyền tin qua xinap thần kinh – cơ diễn ra như sau:
– Xung thần kinh đến chùy xinap, làm tăng nồng độ ion Ca2+ trong chùy xinap.
– Ion Ca2+ kích hoạt quá trình đưa các bóng chứa axetylcolin ra màng trước xinap và phóng thích axetylcolin vào khe xinap.
– Axetylcolin gắn vào các thụ thể trên màng sau xinap, làm màng sau xinap thay đổi điện thế và tạo ra xung thần kinh mới.
– Xung thần kinh mới đi đến tế bào cơ và gây ra sự co cơ.
Quá trình truyền tin qua xinap thần kinh – cơ được giải thích như sau:
– Khi xung thần kinh đến chùy xinap, nó làm cho các cổng ion Ca2+ mở ra và cho phép ion Ca2+ đi vào trong chùy xinap. Ion Ca2+ có tác dụng kích hoạt các bóng chứa axetylcolin, là chất trung gian hoá học của xinap này.
– Các bóng chứa axetylcolin sẽ di chuyển đến màng trước xinap và gắn vào các điểm tiếp nhận. Khi đó, các bóng sẽ vỡ ra và phóng thích axetylcolin vào khe xinap, là khoảng không gian nhỏ giữa màng trước và màng sau xinap.
– Axetylcolin sẽ gắn vào các thụ thể trên màng sau xinap, làm cho các cổng ion Na+ mở ra và cho phép ion Na+ đi vào trong màng sau xinap. Điều này làm cho màng sau xinap thay đổi điện thế và tạo ra xung thần kinh mới.
– Xung thần kinh mới sẽ đi đến tế bào cơ và gây ra sự co cơ, là phản ứng của quá trình truyền tin qua xinap.
3.3. Xinap thần kinh – tuyến:
Xinap thần kinh – tuyến là loại xinap nằm giữa tế bào thần kinh và tế bào tuyến. Tế bào tuyến là những tế bào chuyên biệt có khả năng tiết ra các chất hoá học vào máu hoặc các ống dẫn. Xinap thần kinh – tuyến cho phép xung thần kinh điều khiển hoạt động của các tuyến nội tiết và ngoại tiết. Ví dụ, xinap thần kinh – tuyến có vai trò quan trọng trong việc điều hòa sự tiết ra của hormone như insulin, glucagon, cortisol, adrenaline, noradrenaline, v.v.
Quá trình truyền tin qua xinap thần kinh – tuyến diễn ra như sau:
– Xung thần kinh đến chùy xinap của tế bào thần kinh và làm tăng nồng độ ion canxi trong chùy xinap.
– Ion canxi kích hoạt quá trình phóng thích các chất trung gian hóa học (neurotransmitter) từ các bóng chứa trong chùy xinap.
– Các neurotransmitter được giải phóng vào khe xinap và gắn vào các thụ thể trên màng sau xinap của tế bào tuyến.
– Các thụ thể trên màng sau xinap làm thay đổi điện tích màng của tế bào tuyến và kích hoạt các quá trình sinh hóa trong tế bào.
– Các quá trình sinh hóa trong tế bào tuyến dẫn đến sự tiết ra các chất hoá học từ tế bào vào máu hoặc các ống dẫn.
3.4. Cách phân loại khác:
Ngoài ra, dựa vào nhân tố dẫn truyền xung thần kinh qua xinap, ta có hai loại:
– Xinap hóa học: Đây là loại xinap phổ biến ở động vật, trong đó xung truyền qua được nhờ chất trung gian hóa học (neurotransmitter) như axetylcolin, noradrenalin, dopamin, serotonin…
– Xinap điện: Đây là loại xinap hiếm gặp ở động vật, trong đó các điện tử nhảy thẳng qua khe xinap sang bên kia mà không cần chất trung gian hóa học.
4. Cấu tạo của Xinap:
Xinap gồm có màng trước, màng sau, khe xinap và chùy xinap.
– Màng trước là phần cuối của sợi trục của tế bào thần kinh phát ra xung.
– Màng sau là phần đầu của sợi nhánh của tế bào thần kinh nhận xung hoặc là màng của tế bào cơ hay tế bào tuyến.
– Khe xinap là khoảng trống giữa màng trước và màng sau, có độ rộng khoảng 20-50 nanomet.
– Chùy xinap là những hạt nhỏ chứa các chất trung gian hóa học (neurotransmitter) như axêtincôlin, norađrênalin, đôpamin, serôtônin,… Các chất này được tiết ra từ màng trước khi có xung thần kinh và gắn vào các thụ thể trên màng sau, kích hoạt hoặc ức chế xung thần kinh tiếp theo.
5. Quá trình truyền tin qua Xináp:
– Tín hiệu điện: Tín hiệu điện được tạo ra trong tế bào thần kinh nguồn gốc và lan truyền dọc theo axon của nó.
– Giải phóng neurotransmitter: Khi tín hiệu điện đến nút xináp (presynaptic terminal), nó kích thích quá trình giải phóng neurotransmitter từ các túi xináp (synaptic vesicles) chứa trong nút xináp. Quá trình này được gọi là giải phóng xináp (synaptic release).
– Truyền neurotransmitter qua kẽ xináp: Neurotransmitter được giải phóng từ nút xináp và lan truyền qua kẽ xináp (synaptic cleft), là không gian nhỏ giữa nút xináp và màng postsynaptic. Trong kẽ xináp, neurotransmitter tồn tại dưới dạng hóa học.
– Kết nối với receptor: Khi neurotransmitter lan truyền qua kẽ xináp, nó kết nối với các receptor trên màng postsynaptic, màng tế bào thần kinh đích. Các receptor này có khả năng nhận dạng và kết nối với neurotransmitter cụ thể.
– Tạo ra tín hiệu mới: Khi neurotransmitter kết nối với receptor, nó tạo ra sự thay đổi trong môi trường nội bào của tế bào thần kinh đích. Điều này có thể làm thay đổi thể tích ion trong tế bào, tạo ra các tín hiệu điện mới trong tế bào thần kinh đích.
– Kết thúc tín hiệu: Sau khi tín hiệu đã được truyền qua xináp, neurotransmitter cần được loại bỏ khỏi kẽ xináp để chuẩn bị cho các tín hiệu tiếp theo. Quá trình này bao gồm việc tái hấp thụ neurotransmitter bởi nút xináp hoặc sự phân hủy enzyme.
Quá trình truyền tín hiệu qua xináp cho phép thông tin được truyền từ một tế bào thần kinh sang tế bào thần kinh khác, điều chỉnh hoạt động của hệ thần kinh và quá trình giao tiếp giữa các tế bào thần kinh. Đồng thời, cơ chế này cũng cho phép tạo ra các thay đổi trong mạng lưới xináp và liên kết giữa các tế bào thần kinh, đóng vai trò quan trọng trong học tập và ghi nhớ.
