Preparación para la transmisión: síntesis y almacenamiento
Para el funcionamiento continuo de la sinapsis, el neurotransmisor debe prepararse con antelación. Una parte de la reserva necesaria se sintetiza directamente en el cuerpo de la célula nerviosa y posteriormente se transporta a la terminal presináptica mediante transporte axonal (a una velocidad aproximada de 40 cm por día). La otra parte se produce directamente en el lugar: en la propia terminal presináptica.
Para evitar que las moléculas del neurotransmisor se dispersen en el citoplasma y garantizar su liberación inmediata, se envuelven en membranas y se empaquetan en pequeñas vesículas, las vesículas sinápticas. De este modo, se almacenan en la terminal presináptica a la espera de la llegada del impulso nervioso.
Etapas principales de la transmisión de señales
El proceso de transferencia de información en las sinapsis químicas está estrictamente ordenado y requiere la participación de iones de calcio. Comprende las siguientes fases:
- Llegada del impulso. A través del axón, un potencial de acción (PA) llega a la terminal presináptica. Se produce la despolarización de la membrana debido a la entrada de iones $Na^+$.
- Entrada de calcio. El cambio de carga abre los canales de calcio dependientes de voltaje, y los iones $Ca^{2+}$ fluyen hacia el interior de la terminal.
- Exocitosis. Los iones de calcio actúan como un factor clave: bajo su influencia, las vesículas se desplazan hacia las zonas activas de la membrana presináptica, se fusionan con ella y liberan porciones de neurotransmisor directamente en la hendidura sináptica.
- Difusión y unión. Mediante difusión pasiva, las moléculas del neurotransmisor cruzan la hendidura y se unen a receptores proteico-lipídicos específicos en la membrana postsináptica.
Generación de respuesta: excitación e inhibición
La interacción del neurotransmisor con los receptores determina si la señal continuará propagándose o será bloqueada.
En las sinapsis excitadoras, el neurotransmisor abre poros para los iones $Na^+$. El sodio ingresa a la célula, provocando la despolarización. Se genera un potencial postsináptico excitador (PPSE) (amplitud de 1–50 mV, duración de 10–100 ms). Las corrientes locales procedentes del PPSE sumado generan un PA completo en las regiones vecinas de la membrana, y la excitación se conduce hacia adelante.
En las sinapsis inhibidoras (donde actúan el GABA, la glicina y, en el sistema nervioso autónomo, también la acetilcolina y la noradrenalina), la permeabilidad de la membrana aumenta para los iones $K^+$ y $Cl^-$. El potasio sale de la célula y el cloro entra según su gradiente de concentración. Esto provoca hiperpolarización y el desarrollo de un potencial postsináptico inhibidor (PPSI). El umbral de excitación aumenta, la excitabilidad disminuye y se bloquea la conducción de la señal.
Destino del neurotransmisor y propiedades de las sinapsis
Para que la sinapsis pueda recibir la siguiente señal, es necesario limpiar la hendidura sináptica del neurotransmisor ya utilizado. Esto ocurre a través de tres vías:
- Degradación enzimática. Enzimas específicas destruyen el neurotransmisor (por ejemplo, la acetilcolina es degradada por la colinesterasa, y la noradrenalina consecutivamente por la COMT y la MAO).
- Recaptación (Reuptake). La mayor parte de los productos de degradación es reabsorbida activamente hacia la terminal presináptica para su resíntesis.
- Difusión y control. Una parte de la sustancia se pierde y otra se une a autorreceptores presinápticos, que evalúan el volumen liberado y lo regulan mediante un mecanismo de retroalimentación.
Son precisamente estos mecanismos los que determinan las propiedades funcionales de las sinapsis: la conducción unidireccional (de la membrana pre- a la postsináptica), la alta sensibilidad química a sustancias biológicamente activas y el retraso sináptico, empleado en la liberación y difusión de las moléculas.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué proteínas específicas aseguran la fusión de la vesícula sináptica con la membrana presináptica?
La fusión de la vesícula sináptica con la membrana presináptica está asegurada por las proteínas del complejo SNARE:
- SNAP-25 y sintaxina: proteínas de la membrana presináptica;
- sinaptobrevina: proteína de la membrana de la vesícula.
¿Cuál es la duración promedio del retraso sináptico en milisegundos?
La duración promedio del retraso sináptico en una sinapsis química es de 0,2 a 0,5 ms. En una sinapsis eléctrica, la respuesta en la membrana postsináptica se produce con mayor rapidez y el retraso es de aproximadamente 0,1 ms. Este tiempo se consume predominantemente en el proceso de difusión del neurotransmisor a través de la hendidura sináptica, desde la membrana presináptica hasta la postsináptica.
¿En qué se diferencian los receptores ionotrópicos de la membrana postsináptica de los metabotrópicos?
La diferencia principal entre ambos tipos de receptores radica en el mecanismo de su acción efectora y en la velocidad con la que se desarrolla la respuesta.
| Característica | Mecanismo ionotrópico | Mecanismo metabotrópico |
|---|---|---|
| Velocidad de acción | De acción rápida | De acción lenta |
| Principio de funcionamiento | Las proteínas del dispositivo efector son canales iónicos | Modifica los procesos dentro de la célula postsináptica a través de mensajeros secundarios |
| Ejemplos de receptores | Receptores nicotínicos de acetilcolina, $GABA_A$ | Receptores muscarínicos de acetilcolina, adrenorreceptores |
Para memorizar rápidamente los mecanismos iónicos: El Sodio Inicia (despolarización, PPSE), mientras que el Potasio y el Cloro Cortan / Contienen (hiperpolarización, PPSI).
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué la excitación en la sinapsis se transmite en una sola dirección?
La conducción unidireccional se debe a características estructurales: el mediador se libera únicamente desde la terminación presináptica, y los receptores capaces de reaccionar ante él se encuentran solo en la membrana postsináptica.
¿Cuál es la principal función fisiológica de los iones de calcio en la sinapsis?
Los iones $Ca^{2+}$ actúan como el desencadenante clave de la exocitosis. Al entrar en la terminal presináptica durante la despolarización, obligan a las vesículas a desplazarse hacia la membrana y liberar el neurotransmisor en la hendidura sináptica.
¿En qué se diferencia el PPSI del PPSE?
El PPSE (potencial excitador) está asociado con la entrada de sodio y la despolarización, lo que conduce a la generación de un impulso nervioso. El PPSI (potencial inhibidor) se debe a corrientes de potasio y cloro, que provocan hiperpolarización y bloquean la conducción de la señal.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de recaptación (reuptake) de neurotransmisores
- Inactivación enzimática de la noradrenalina: el papel de la COMT y la MAO
- Sumación espacial y temporal de los PPSE
- Autorreceptores presinápticos y retroalimentación negativa
- Neurotransmisores de las sinapsis inhibitorias del sistema nervioso autónomo
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