シナプスの図ジェネレーター
シナプス小胞とCa²⁺チャネルからシナプス間隙と受容体までの化学シナプスに、神経筋接合部とギャップ結合も加えた、ラベル付きと空欄のシナプスの図を描きます。生理学、看護、薬理学を想定しています。
シナプスの図の例
全部位ラベル付きの化学シナプス、ラベル5つの簡単な図、ラベル付きの神経筋接合部、空欄の穴埋め版。いずれも表示のプロンプトの実際の生成結果で、クリックで読み込み編集できます。
ラベル付きのシナプスの図：シナプスの各部とはたらき
ラベル付きの化学シナプスの図にふつう描かれる部位と、そのはたらき、位置です。短いセットを指定しない限り、これがデフォルトのラベルになります。
| 部位 | はたらき | 位置 |
|---|---|---|
| シナプス前終末（軸索終末） | 届いた活動電位を化学的な信号に変える | シナプス前ニューロンの軸索の末端 |
| シナプス小胞 | 神経伝達物質をため、エキソサイトーシスで放出する | シナプス前終末の中、活性帯の近くに集まる |
| 神経伝達物質 | シナプス間隙を渡って信号を運ぶ化学物質（アセチルコリン、グルタミン酸、GABA、ドーパミンなど） | 小胞に蓄えられ、シナプス間隙に放出される |
| 電位依存性Ca²⁺チャネル | 脱分極で開いてCa²⁺を通し、小胞の融合を引き起こす | シナプス前膜の活性帯 |
| ミトコンドリア | 小胞の再充填やイオンポンプに使うATPを供給する | シナプス前終末の中 |
| シナプス間隙 | 神経伝達物質が拡散で渡る、幅20〜40 nmほどのすき間 | シナプス前膜とシナプス後膜のあいだ |
| 受容体（リガンド依存性イオンチャネル） | 神経伝達物質と結合して開き、イオンを通して膜電位を変える | シナプス後膜 |
| シナプス後膜 | 受容体をもつ膜。その電位変化がEPSPまたはIPSP | 受け手の細胞の樹状突起、細胞体、筋線維 |
| 再取り込みトランスポーター | 神経伝達物質を終末に戻し、信号を止めて再利用する | シナプス前膜と近くのグリア細胞 |
| シナプス間隙の酵素（アセチルコリンエステラーゼなど） | 神経伝達物質を分解する | シナプス間隙 |
どこまで描くかは授業によって違います。中学や入門の授業では、シナプス前終末、小胞、神経伝達物質、シナプス間隙、受容体までで足りることが多く、高校生物や大学ではCa²⁺チャネル、再取り込みや酵素による分解、ミトコンドリア、イオンチャネル型と代謝型の受容体の区別が加わります。必要なラベルを指定すれば、それだけを描きます。
化学シナプス、電気シナプス、神経筋接合部：目的別のシナプスの図
上の図は一般的な化学シナプスです。シナプスの図の多くは、1種類の接合部、1つの神経伝達物質、1つの段階に絞って描きます。どれかを指定すれば、図もそれに合わせて変わります。
化学シナプスの構造図
上から下へ3つの領域を描きます。シナプス前終末、シナプス間隙、シナプス後膜です。小胞はシナプス前側だけに、受容体はシナプス後側だけに置きます。終末の中のミトコンドリアは、小胞の再充填と再利用に使うATPを供給します。よりかんたんな図にするなら省いてください。
シナプス伝達の図
同じシナプスに段階の番号を書き込むか、下に番号付きの枠を並べます。活動電位が届く、Ca²⁺チャネルが開いてCa²⁺が流入する、小胞が膜と融合して神経伝達物質を放出する、それが拡散して受容体に結合する、イオンチャネルが開いてシナプス後電位が生じる、伝達物質が取り除かれる、の順です。放出から応答までは約1 msです。
シナプス間隙の図
幅約20〜40 nmのすき間そのものを拡大した図です。上には活性帯にドッキングした小胞、途中には間隙を渡っていく神経伝達物質の分子、向かいの膜には集まった受容体、縁には間隙を片づけるトランスポーターと酵素を描きます。
神経筋接合部の図
運動ニューロンと骨格筋の筋線維のあいだのシナプスで、ふつう2つの部分で描きます。軸索が枝分かれして筋線維につく全体像と、拡大した断面です。伝達物質はアセチルコリン、受容体はニコチン性受容体で運動終板のひだにあり、シナプス間隙のアセチルコリンエステラーゼがアセチルコリンを分解します。脳のシナプスと違い、つねに興奮性です。
電気シナプスとギャップ結合の図
シナプス間隙も小胞もありません。約3.5 nm離れた2枚の膜がギャップ結合のチャネルでつながっています。チャネルはそれぞれの細胞から1つずつ出たコネクソン2つからなり、コネクソンは6個のコネキシンでできています。イオンが両方向にそのまま通り抜ける様子を描きます。電気シナプスは心筋細胞どうしや、そろって発火するニューロンの集団をつないでいます。
興奮性シナプスと抑制性シナプス
1つのニューロン上の2つのシナプスを並べて描きます。グルタミン酸が陽イオンチャネルを開いてNa⁺が流入し膜が脱分極する（EPSP）シナプスと、GABAがCl⁻チャネルを開いて膜が過分極する（IPSP）シナプスです。軸索小丘での加重を扱うなら、それぞれの下に膜電位の記録を加えてください。
セロトニン・ドーパミンのシナプスの図
1つの伝達物質と、それに作用する薬を描きます。セロトニンの再取り込みトランスポーターをふさぐSSRIや、ドーパミントランスポーターをふさぐコカインによって、伝達物質がシナプス間隙にとどまります。ドーパミン受容体と、1種類を除くすべてのセロトニン受容体はGタンパク質を介してはたらくので、イオンチャネルではなく代謝型受容体として描くよう指定してください。
かんたんなシナプスのイラスト
1つのニューロンの末端、すき間、次の細胞に、ラベル5つ（軸索終末、シナプス小胞、神経伝達物質、シナプス間隙、受容体）を付けた図です。イオンチャネルや酵素は描きません。神経系の最初の授業向けで、手で写すのもいちばんかんたんです。
シナプスの構造図とは？
シナプスの構造図は、ニューロンが次の細胞に信号を渡す接合部を示す図です。活動電位がシナプス前終末の電位依存性Ca²⁺チャネルを開き、シナプス小胞が神経伝達物質をシナプス間隙に放出し、それがシナプス後膜の受容体に結合します。各部には、そのはたらきとともにラベルが付きます。
要点
- シナプス間隙の幅はわずか20〜40 nmほどです。神経伝達物質はここを拡散で渡ります。放出と拡散のため、活動電位が届いてからシナプス後のチャネルが開くまでに約1 msのシナプス遅延が生じます。
- 放出の引き金はCa²⁺です。活動電位がシナプス前終末を脱分極させると電位依存性Ca²⁺チャネルが開いてCa²⁺が流入し、シナプス小胞がシナプス前膜と融合してエキソサイトーシスで中身を放出します。
- 化学シナプスの伝達は一方向だけです。小胞はシナプス前終末に、受容体はシナプス後膜にあるため、信号は逆流できません。ギャップ結合を通して両方向に電流を流す電気シナプスの一部とは、この点が異なります。
- 応答の仕方は受容体で決まります。イオンチャネル型受容体はリガンド依存性イオンチャネルで、数ミリ秒以内に開きます。代謝型受容体はGタンパク質とセカンドメッセンジャーを介して、よりゆっくり長く作用します。
- 信号は酵素、再取り込み、拡散の3つの方法で止まります。アセチルコリンはシナプス間隙のアセチルコリンエステラーゼで分解され、セロトニン、ドーパミン、ノルアドレナリンは再取り込みトランスポーターで終末に戻されます。後者はSSRIの標的です。
シナプスの名称を書く：空欄のシナプスの図（穴埋めプリント）
上のラベル付きのシナプスで、すべてのラベルを空欄の解答線にした穴埋め用の図です。シナプスの名称を書くとき、まちがえやすいのは次のところです。
- 1
シナプス小胞と神経伝達物質
小胞は丸い袋で、神経伝達物質はその中とシナプス間隙にある赤い点です。
- 2
シナプス前膜とシナプス後膜
シナプス前膜は小胞が融合する膜、シナプス後膜は受容体をもつ膜です。
- 3
Ca²⁺チャネルと再取り込みトランスポーター
紫のチャネルは緑のCa²⁺を通し、緑のトランスポーターは赤い伝達物質の点を終末に運び戻します。
- 4
エキソサイトーシス
シナプス間隙に開いている2つの小胞を指す名前で、上のほうにある閉じた小胞ではありません。
化学シナプスと電気シナプスの違い
化学シナプスは20〜40 nmほどの間隙に放出した神経伝達物質で信号を伝え、電気シナプスはギャップ結合を通してイオンを細胞から細胞へ直接流します。数では化学シナプスが圧倒的に多く、電気シナプスはより速く、ニューロンの集団を同期して発火させます。
| 化学シナプス | 電気シナプス | |
|---|---|---|
| 細胞間のすき間 | シナプス間隙、20〜40 nmほど | ギャップ結合、約3.5 nm。膜どうしがチャネルタンパク質でつながる |
| 信号の伝わり方 | 小胞から放出された神経伝達物質が受容体に結合する | イオンがギャップ結合のチャネルを直接通る |
| 速さ | 約1 msのシナプス遅延がある | ほぼ瞬時 |
| 方向 | シナプス前からシナプス後への一方向 | 両方向のことが多い |
| 信号への作用 | 興奮も抑制もでき、増幅でき、薬で変えられる | 電位の変化をほとんどそのまま伝える |
| 可塑性 | 使い方で強まったり弱まったりする（長期増強と長期抑圧、学習の基盤） | 小さい。主に隣り合う細胞の同期にはたらく |
化学シナプスは間隙をはっきり描き、小胞はシナプス前側だけ、受容体はシナプス後側だけに置きます。電気シナプスは2枚の膜がほとんど接し、ギャップ結合のチャネルでつながるように描きます。化学シナプスの両側に受容体がある、電気シナプスに小胞があるといった誤りを最初に確認してください。
シナプスの図についてよくある質問
シナプスはどんな構造ですか？
化学シナプスは、シナプス前終末、シナプス間隙、シナプス後膜の3つの部分からなります。シナプス前終末には神経伝達物質の入ったシナプス小胞、ミトコンドリア、電位依存性Ca²⁺チャネルがあり、シナプス後膜には受容体があります。ラベル付きの図では、神経伝達物質の分子や、再取り込みトランスポーターまたはシナプス間隙の酵素も描くのがふつうです。
シナプス伝達はどのような順序で起こりますか？
活動電位がシナプス前終末に届き、電位依存性Ca²⁺チャネルが開いてCa²⁺が流入し、小胞がエキソサイトーシスで神経伝達物質を放出し、それが間隙を拡散して受容体に結合し、シナプス後膜のイオンチャネルが開きます。最後に、酵素、再取り込み、拡散で取り除かれます。放出から応答までの化学的な段階には約1 msかかります。
化学シナプスと電気シナプスの違いは何ですか？
化学シナプスは20〜40 nmほどの間隙を神経伝達物質で渡して信号を伝え、電気シナプスはほとんど接した2つの細胞のあいだのギャップ結合にイオンを直接流します。化学シナプスは一方向で約1 ms遅く、調節がききます。電気シナプスはほぼ瞬時で、両方向のことが多いです。
神経筋接合部とは何ですか？
神経筋接合部は、運動ニューロンと骨格筋線維のあいだの化学シナプスです。軸索終末から放出されたアセチルコリンが終板のニコチン性アセチルコリン受容体に結合し、筋線維に活動電位を起こします。その後、間隙のアセチルコリンエステラーゼがアセチルコリンを分解します。
ラベルを書き込む空欄のシナプスの図はありますか？
あります。このページの空欄版を無料で閲覧するか、空欄版を指定すれば、すべてのラベルが空欄の解答線に置き換わります。ラベル付き版がそのまま解答になるので、2枚一組で印刷できます。
シナプス間隙にはどんな役割がありますか？
2つの細胞を隔てているため、信号は化学物質の形で渡るしかなく、そのおかげでシナプスは信号を増幅したり、抑えたり、遮断したりできます。間隙の幅は20〜40 nmほどで、神経伝達物質は拡散で渡り、縁にある酵素やトランスポーターが取り除きます。
神経伝達物質の放出にカルシウムが必要なのはなぜですか？
シナプス前終末に流れ込むCa²⁺が、シナプス小胞をシナプス前膜と融合させる引き金だからです。Ca²⁺がなければ活動電位は届いても神経伝達物質は放出されません。そのため電位依存性Ca²⁺チャネルを遮断すると伝達が止まります。
神経伝達物質はシナプスからどう取り除かれますか？
酵素による分解、シナプス前終末や近くのグリア細胞への再取り込み、間隙の外への拡散のいずれかです。アセチルコリンはアセチルコリンエステラーゼで分解されます。抗うつ薬のSSRIはセロトニンの再取り込みを妨げるので、セロトニンが間隙に長くとどまります。
興奮性シナプスと抑制性シナプスの違いは何ですか？
興奮性シナプスはシナプス後膜を脱分極させて（EPSP）閾値に近づけ、抑制性シナプスは過分極させて（IPSP）閾値から遠ざけます。脳の主な興奮性伝達物質はグルタミン酸、主な抑制性伝達物質はGABAで、ニューロンが発火するかどうかはすべての入力の総和で決まります。
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