Kaj so vrzeli?

Vrzelni spoji so valjasti kanali med živalskimi celicami, ki omogočajo prehod majhnih molekul in ionov iz notranjosti ene celice v notranjost sosednje celice. Ko jih najdemo v rastlinskih celicah, se podobne strukture imenujejo plazmodesmate. Brez teh prehodov material ne bi mogel preiti skozi plazemsko membrano, ki ločuje notranjost celice od zunaj. Pomagajo celicam, da hitro komunicirajo s kemičnimi in električnimi signali ter dosežejo homeostazo ali fiziološko ravnovesje.

Vrzelni spoji prepuščajo le ione ali nabite delce in majhne molekule do približno 1,000 daltonov v naslednjo celico. Za razliko od drugih celičnih kanalov ti ne omejujejo vrste materiala, ki prehaja iz celice v celico. Te kanale najdemo v večini vrst živalskih celic, z izjemo skeletnih mišičnih vlaken in prosto krožečih celic, kot so rdeče krvne celice in krožeči limfociti.

Spojišča vrzeli nastanejo, ko se dva nasprotna koneksona ali hemikanala združita čez znotrajcelični prostor ali prostor med dvema sosednjima celicama. V bližini kanala se znotrajcelični prostor zoži na približno 30 angstromov (1.2e-7in) od približno 200 angstromov (9.8e-7in) ali širše. Koneksoni so heksagonalne beljakovinske strukture, sestavljene iz šestih beljakovin, imenovanih koneksini.

Tri glavne funkcije režnih stikov vključujejo poškodovane celice, presnovno spajanje in električno spajanje. Če se celica poškoduje, jo je pomembno izolirati od drugih celic ali uničiti slabo celico, da se okvara ne razširi. Stičišča sporočajo signale smrti med celicami in se izklopijo kot odziv na povišane ravni znotrajceličnega kalcija in nizek pH. Predlaga se, da poškodba komunikacije s temi prehodi povzroči raka, ker celice izgubijo sposobnost izolacije in ubijanja okvarjenih celic.

Vrzelni spoji so bistveni za pravilno delovanje telesa zaradi svoje vloge pri električnem povezovanju. Ker omogočajo, da nabiti delci ali ioni prehajajo iz celice v celico, povzročijo spremembo celotnega naboja celice. Če naboj celice postane bolj pozitiven, se to imenuje depolarizacija, in če postane celica dovolj depolarizirana ali dovolj pozitivna, povzroči akcijski potencial. Akcijski potencial pa sproži hiter val signalov, ki doseže vrhunec s krčenjem mišic. Ti prehodi se v tej funkciji uporabljajo v gladkih mišicah in srčnih mišicah.

Električna povezava se pojavi tudi med sosednjimi nevroni na specializiranih stičiščih, imenovanih električne sinapse. Te električne sinapse prenašajo nevrone tudi po znotrajceličnem prostoru, da ustvarijo depolarizacijo ali bolj pozitiven naboj v sosednjem nevronu. Električna signalizacija je veliko hitrejša od kemične signalizacije in lahko ponudi prenos signalov v obe smeri.
Vrzelni spoji pomagajo pri presnovnem spajanju tako, da omogočijo kemičnim sekundarnim prenašalcem, kot so kalcijevi ioni in ciklični adenozin monofosfat – znan tudi kot cAMP ali ciklični AMP -, da preidejo v citoplazmo sosednje celice. Ciklični AMP je kemikalija drugega sporočila, ki izhaja iz adenozin trifosfata, bolj znanega kot ATP. Ciklični AMP zlahka prehaja skozi vrzeli, kar mu omogoča, da prenaša sporočilo hormonov. Hormoni so pomembne kemikalije za pošiljanje sporočil, od katerih mnoge ne morejo same preiti skozi celične membrane in zahtevajo pomoč sekundarnih prenašalcev sporočil in kanalov, kot so vrzelni stiki.