La sinapsis entre nervio y músculo

Vertebrados · modelo 3D

La unión neuromuscular es el punto donde un nervio toca una fibra muscular y le da la orden de contraerse: por ella pasa cada movimiento de brazos y piernas. Allí la señal eléctrica del nervio se convierte en una sustancia química que cruza un hueco diminuto y enciende en el músculo una señal eléctrica nueva.

En una frase

La unión neuromuscular es la sinapsis, el punto de contacto, entre un nervio y una fibra muscular: el final del nervio suelta una sustancia que cruza un hueco diminuto y hace nacer en el músculo un impulso eléctrico propio.

Qué vas a aprender

Seguir los dos cambios de la señal, de eléctrica a química y de química a eléctrica, y decir qué provoca cada uno.
Explicar qué papel tiene el calcio en la salida del mensajero.
Describir cómo abre el receptor un paso en el músculo y para qué sirven los pliegues.
Explicar cómo se apaga la señal en torno a un milisegundo.

Cómo funciona

Del receptor al botón del nervio

Receptor de pez torpedo, medido sobre la posición de sus átomos; en otra estructura llega a 16 nm. Vesícula y botón, valores generales de vertebrados. El hueco mide de 50 a 100 nm: se marca el máximo.^{1, 3, 11}

Cada vez que se mueve un brazo o una pierna, la orden llega por un nervio a las fibras musculares, las células largas que forman el músculo. El paso de una a otra ocurre en la unión neuromuscular. Allí la superficie del músculo se hunde en pliegues. Sobre ellos se apoyan los botones, pequeños abultamientos en que termina cada rama del nervio. Botón y músculo no llegan a tocarse: los separa un hueco de 50 a 100 nanómetros, millonésimas de milímetro, ocupado por una malla de proteínas.¹

Eléctrica, química y otra vez eléctrica

Voltaje en el nervio El impulso llega al botón como un cambio de voltaje en su membrana.
Calcio en el botón Ese voltaje abre canales y entra calcio; la señal sigue dentro del botón.
Acetilcolina en el hueco Las vesículas se funden y sueltan acetilcolina, que cruza el hueco casi al instante.
Voltaje en las crestas Los receptores se abren, entran iones y cambia el voltaje del músculo.
Impulso del músculo Al fondo de los pliegues, canales de sodio arrancan el impulso de la fibra.

Nada salta el hueco como corriente: el calcio actúa dentro del botón y el impulso del músculo nace en la propia fibra.^{1, 3, 6}

La señal cambia dos veces de forma: llega eléctrica por el nervio, cruza el hueco como sustancia química y vuelve a ser eléctrica en el músculo. Cada cambio tiene su causa: en el botón, el cambio de voltaje deja entrar calcio; en el músculo, la sustancia deja entrar cargas eléctricas.^{1, 3, 6}

El primer cambio empieza en el botón. Dentro hay vesículas, bolsitas de membrana cargadas de acetilcolina, la sustancia mensajera. Miden unos 50 nanómetros: unas veinte en fila cubrirían el botón más pequeño. Con otros métodos salen algo más pequeñas. Algunas vesículas esperan pegadas a la membrana, entre dos bandas de proteínas.

Debajo de esas bandas se ven filas de partículas, y entre ellas hay canales de calcio. Un canal es una proteína con un poro que deja pasar ciertos iones, átomos con carga eléctrica. Cuando el impulso nervioso llega al final del nervio, cambia el voltaje de la membrana del botón. Ese cambio abre los canales y entra calcio.^{1, 2, 6}

El calcio hace que la vesícula se funda con la membrana del botón. En ello trabajan dos clases de proteína. Las SNARE son tiras que salen de las dos membranas y se enroscan unas con otras. Al enroscarse, acercan las membranas hasta que se abre un poro entre ellas. Se parecen a una cremallera que se cierra, aunque la imagen solo vale para ese gesto: no hay dientes, sino cuatro tiras retorcidas en un haz.

La segunda, la sinaptotagmina, está sujeta a la vesícula y es la que detecta el calcio. En neuronas de ratón, si se impide que una de sus partes lo una, la salida rápida desaparece. En sinapsis de mamífero, la salida empieza unos pocos cientos de microsegundos después de entrar el calcio. Por el poro, la acetilcolina pasa al hueco.^{6, 7, 8}

La acetilcolina cruza el hueco casi al instante y llega a los receptores del músculo. Un receptor es una proteína que reconoce una sustancia y responde a ella. Este es además un canal: cinco piezas forman un anillo alrededor de un poro. Para abrirse necesita dos moléculas de acetilcolina. Abierto, deja entrar iones en el músculo, y su carga cambia el voltaje de la membrana. Ahí la señal vuelve a ser eléctrica.^{3, 18, 19}

Vesículas que se abren con cada impulso

Unión humana20–30 vesículas por impulso

Unión de ratón50–100 vesículas por impulso

Recuentos reunidos en una misma revisión, con métodos que no detalla. Las uniones humanas están entre las más pequeñas de los vertebrados estudiados.¹

Los pliegues ayudan a que la respuesta prenda. Los receptores se apiñan en las crestas, justo frente a los botones. En el fondo de los pliegues se concentran otros canales, de sodio, que se abren con el voltaje. El cambio que empieza en las crestas baja hasta el fondo, abre esos canales y arranca el impulso del músculo. Se interpreta que esa disposición refuerza la señal.

Ejemplo: en reposo, alguna vesícula se abre sola de vez en cuando, y el voltaje del músculo apenas se mueve. Cuando llega un impulso, en la unión humana se abren a la vez unas 20 a 30. Sus efectos se suman, y el cambio basta para que nazca el impulso del músculo.¹

La señal tiene que apagarse para que la siguiente se distinga. De eso se encarga sobre todo la acetilcolinesterasa, una proteína sujeta a la malla del hueco que corta la acetilcolina en dos trozos. Uno de ellos, la colina, vuelve al botón, que la usa para fabricar más mensajero. En torno a un milisegundo, el canal del receptor ya se ha cerrado. Parte de la acetilcolina se ha cortado, el resto se ha alejado, y la poca que queda no basta para mantenerlo abierto.^{1, 3, 12, 20}

Cómo se sabe

Casi todo lo que se sabe de la forma del receptor viene del pez torpedo. Este pez tiene un órgano que da descargas eléctricas, hecho de células que proceden del músculo y llenas de receptores parecidos, aunque no idénticos, a los del músculo humano. Su forma se obtuvo con el microscopio electrónico, que distingue piezas mucho más pequeñas que el de luz. Para verlo abierto, se roció acetilcolina sobre membranas del pez y se congelaron en milisegundos. La forma dibujada es otra: viene de receptores del pez purificados y metidos en discos de lípidos. Su versión con el mensajero unido no consta como abierta, así que la apertura de la escena es una ilustración.^{3, 10, 18}

El orden de bandas y vesículas del botón se midió en ratón y en rana: se cortaron uniones fijadas con sustancias químicas y se fotografiaron desde muchos ángulos para rehacerlas en tres dimensiones. Las filas de canales se vieron rompiendo membranas congeladas. Las SNARE y la sinaptotagmina se estudiaron fuera de la célula: se fabricaron a partir de genes de rata, se cristalizaron y se leyó su forma con rayos X. Cuánta acetilcolina lleva una vesícula se estimó en rana y serpiente, poniendo cantidades conocidas sobre el músculo y midiendo la respuesta.^{2, 7, 19, 21}

Algunos datos proceden de otras sinapsis, las del cerebro, y no se trasladan sin más: allí el hueco es más estrecho y las vesículas, algo más pequeñas.^{9, 22}

Lo que sigue abierto

Sólido La orden del nervio pasa al músculo mediante acetilcolina, que abre receptores en las crestas de los pliegues.^{1, 3}
Indicios Las bandas de proteínas del botón sujetarían en su sitio los canales de calcio y las vesículas; es la propuesta de quienes las describieron.^{2, 21}
Abierto Cuántas SNARE hacen falta para abrir una vesícula no está resuelto: los ensayos con membranas aisladas dan desde una hasta unas diez.^{13, 14, 15}
Abierto Se discute si a veces la vesícula solo se entreabre por un poro diminuto y se recupera casi entera, y cuánto pesa esa vía en las sinapsis reales.^{16, 22}
Abierto Qué fija el tamaño de cada unión, la distancia entre sus bandas y la forma de los pliegues sigue en gran parte sin explicar.¹

Lo que se suele confundir

Se suele pensarLa corriente eléctrica salta del nervio al músculo.

En realidadNo salta. Entre los dos queda un hueco, y lo que lo cruza es una sustancia, la acetilcolina. En el músculo, esa sustancia hace nacer una señal eléctrica nueva.^{1, 3}

Se suele pensarLa acetilcolina se queda en el receptor hasta que llega la orden siguiente.

En realidadUna proteína del hueco la corta enseguida y el resto se dispersa. En torno a un milisegundo el canal se cierra.^{3, 12}

Se suele pensarCada impulso vacía todas las vesículas del botón.

En realidadSolo se abre una parte pequeña de las que esperan pegadas a la membrana. Las demás siguen en su sitio.^{1, 2}

Conceptos clave

Vesícula: Bolsita de membrana del botón del nervio, de unos 50 nanómetros, cargada de acetilcolina.
Acetilcolina: Sustancia mensajera que el nervio suelta en el hueco y que abre los receptores del músculo.
Receptor de acetilcolina: Canal de cinco piezas en las crestas del músculo. Se abre cuando se le unen dos moléculas de acetilcolina.
Acetilcolinesterasa: Proteína sujeta al hueco que corta la acetilcolina y así apaga la señal.

Actividad de repaso

¿Qué hace que la señal eléctrica del nervio se convierta en química?

El cambio de voltaje abre canales de calcio en el botón. El calcio que entra hace que las vesículas se fundan con la membrana y suelten acetilcolina al hueco.

¿Cómo vuelve la señal a ser eléctrica en el músculo?

La acetilcolina abre los receptores, que son canales, y entran iones. El voltaje cambia, baja al fondo de los pliegues, abre allí canales de sodio y nace el impulso del músculo.

¿Qué apaga la señal?

La acetilcolinesterasa corta la acetilcolina en el hueco, y el resto se dispersa. En torno a un milisegundo el receptor se cierra.

¿Por qué se estudia el receptor en un pez?

Porque el órgano eléctrico del pez torpedo procede del músculo y está lleno de receptores parecidos a los humanos, muy apiñados en sus membranas.

Para recordar

En la unión neuromuscular, la señal llega eléctrica por el nervio, cruza el hueco como acetilcolina y vuelve a ser eléctrica en el músculo.
El calcio que entra en el botón hace que las vesículas se abran, y la acetilcolina abre en el músculo canales que cambian su voltaje.
Una proteína del hueco corta la acetilcolina, y en torno a un milisegundo la señal se apaga.

Cómo está hecho este modelo

Cada pieza del modelo se ha contrastado con las fuentes. Aquí constan su valor y lo que se ha simplificado.

Pieza	Valor	Simplificación	Fuente
Tipo de sinapsis	Unión neuromuscular de vertebrado: una motoneurona suelta acetilcolina sobre una fibra muscular esquelética	Mezcla de especies, declarada pieza a pieza: zona activa de ratón, placa de humano o mamífero, receptor y enzima de pez torpedo, SNARE y sinaptotagmina de rata, canales de sodio humanos. Lo que es de otra sinapsis va en un recuadro aparte	^{1, 2, 3}
Escala	1 unidad = 1 nm en todo el modelo	Lo que se exagera se dice en su fila: el grosor del axón, el tamaño de los puntos de acetilcolina, calcio y sodio, y las moléculas que no constan	¹¹
Botones terminales	Abultamientos de 1-5 µm al final de terminales de unos 0,1 µm de grosor	Cuatro botones de 1,1 a 2 µm, como cúpulas de vidrio de base plana; el principal se dibuja cortado por la mitad	¹
Ramas entre botones	Unos 0,1 µm de grosor	Tubos de 110 nm, algo más gruesos para que se vean de lejos	¹
Axón motor	Su grosor antes de ramificarse no consta en las fuentes	Tubo de diseño de 0,52 µm, sin mielina ni nodos dibujados
Impulso nervioso	Viaja por el axón gracias a canales de sodio que se abren por voltaje; su velocidad no consta en las fuentes	Una onda de luz que llega a los botones en 4-5 s y se repite cada 6,5 s: muchísimo más lenta que la real	^{4, 5}
Vesículas del botón	Muchas vesículas de unos 50 nm, agrupadas junto a las zonas activas	Se dibujan unas 330 en el botón principal y 160 puntos en cada uno de los otros; un botón real tiene muchas más. De cerca se quitan las que quedan delante de la zona activa, para que no tapen la cámara	¹
Mitocondrias del botón	Muchas mitocondrias dentro del terminal	Tres cápsulas lisas de 0,6 µm, sin crestas	¹
Fibra muscular	Unos 50 µm de diámetro en humano	Se dibuja un trozo de 18 × 12 µm, plano por arriba: la curvatura no se nota a esta escala. Por dentro, un sólido liso sin miofibrillas	¹
Pliegues postsinápticos	Hasta 1 µm de hondo; en humano multiplican la superficie unas 8 veces	Cinco pliegues de 800 nm de hondo, solo bajo el botón principal. La separación (400 nm) y la anchura de la boca (70 nm) no constan: son de diseño	¹
Grosor de las membranas	No consta en las fuentes	4 nm en todas, de diseño
Hendidura sináptica	50-100 nm entre nervio y músculo	50 nm, el mínimo del intervalo, con una regla de 50 nm	¹
Lámina basal	Matriz extracelular que llena la hendidura	Rotulada «Malla de proteínas». Malla de diseño en dos capas, con hilos de 1,2 nm cada 13 nm; no entra en los pliegues	¹
Hendidura de una sinapsis central (recuadro)	Unos 26 nm de centro a centro de las membranas en hipocampo de rata en cultivo, por crio-tomografía (Tao); en cortes de hipocampo de rata vitrificados, complejos que la cruzan cada 8,2 nm (Zuber)	Recuadro a la misma escala que la escena (se adelanta hacia la cámara y se encoge en la misma proporción), con siete puentes	^{9, 23}
Zonas activas	Unas 225 por unión de ratón: es una predicción a partir del área de la unión y de la densidad publicada, no un recuento (H72). Separadas unos 0,5 µm	Se dibujan seis bajo el botón principal; solo una con detalle	^{1, 2}
Bandas densas	Dos por zona activa, de unos 72 × 27 nm, a 57 nm entre ejes, con material hasta 50-60 nm hacia dentro (ratón)	Prismas translúcidos de 72 × 27 × 50 nm, sin los filamentos; perpendiculares al pliegue que tienen debajo. Con estas medidas, las vesículas atracadas entran unos 13 nm en cada prisma: el material real es un entramado de filamentos que llega hasta ellas, no un bloque	^{2, 21}
Canales de calcio	Partículas de 10-12 nm en dobles filas de unos 80 nm bajo cada banda (ratón): cada 17-19 nm a lo largo de la fila y unos 19 nm entre las dos filas	Esquemáticos: cuatro cilindros alrededor de un poro, de 11 nm, cinco por fila cada 18 nm; las dos filas de cada pareja, a 19 nm. No hay estructura atómica leída del canal presináptico, y no consta qué fracción de las partículas son canales de calcio: aquí todas lo son	^{2, 6}
Calcio	Entra por los canales, que suelen quedar a menos de 100 nm de las vesículas atracadas	Puntos de 2,6 nm (un ion mide mucho menos) que se alejan hasta 92 nm y se apagan	^{2, 6}
Vesícula sináptica	55,6 ± 3,3 nm de diámetro externo en la unión de ratón. Otras fuentes dan 41 nm (hipocampo, congelación a alta presión) y 25-60 nm (crio-tomografía): la medida depende del tipo de sinapsis y del método	Todas de 55,6 nm. Sin proteínas en la superficie: su número no consta en lo leído	^{2, 9, 22}
Vesículas atracadas	Dos entre las bandas, con un contacto de unos 395 nm², y alguna más en los extremos	Dos entre las bandas (una se fusiona del todo y la otra hace «kiss-and-run») y una en un extremo que solo está pegada: en ratón, las de los extremos se pegan donde no se ha visto fusión. Antes de fusionarse, su membrana toca la del botón (4 nm entre los centros de las dos membranas); al cerrarse las SNARE baja 1,5 nm y queda un cuello de 2,5 nm hasta el poro, de diseño. El contacto no se dibuja como superficie	²
Fusión completa	Se abre un poro y la vesícula se aplana en la membrana en menos de 30 ms (hipocampo de ratón); la liberación arranca en unos cientos de microsegundos	Forma de diseño: un casquete que se aplana conservando su área. En la parada de la fusión se repite en unos 11 s y solo llega a abrir el poro y empezar a aplanarse; aplanada se ve en las paradas siguientes, cortada, como un hueco abierto a la hendidura. Muchísimo más lento que el real	^{6, 22}
«Kiss-and-run»	Poro de nanómetros; la vesícula se recupera casi intacta. Su peso real en las sinapsis se discute	Lo hace la segunda vesícula atracada entre las bandas: poro de 2,6 nm que se abre y se cierra; sale algo más de la cuarta parte de la acetilcolina dibujada, cifra de diseño	^{16, 22}
Complejo SNARE	Haz de cuatro hélices de unos 12 × 3 nm: sinaptobrevina-2 (vesícula), sintaxina-1A y dos de SNAP-25 (membrana). Coordenadas de 1SFC (rata, rayos X 2,4 Å)	Tubos por los carbonos alfa, en rosa, azul y verde, a unos 21 nm del contacto, en el hueco entre la vesícula y la membrana del botón, inclinados hacia el contacto y abiertos hacia los extremos de las bandas, donde no hay canales de calcio debajo. Las hélices que cruzan las membranas no se dibujan: unos enlaces esquemáticos llevan la sinaptobrevina a la vesícula y la sintaxina a la membrana. La cremallera se muestra separando las puntas que faltan por cerrar, sin forma medida	^{7, 11}
SNARE por vesícula	No resuelto: los ensayos con vesículas aisladas dan de uno a unos diez	Se dibujan cuatro en anillo, número de diseño	^{6, 13, 14, 15}
Sinaptotagmina-1	Dominios C2A y C2B que unen calcio; el C2B se pega al haz SNARE por una gran interfaz. Coordenadas de 5CCG (rata, 3,5 Å)	Una sola, en uno de los cuatro complejos, con los cinco iones de calcio de la estructura que se le unen; sin la hélice que la ancla a la vesícula	^{8, 11}
Acetilcolina	Molécula de 146 Da; menos de 10 000 por vesícula	En nubes, 220 puntos por vesícula y 1400 en la hendidura, de 1,5-1,8 nm. En primer plano, bolas y varillas con la geometría ideal de ACH, que mide menos de 1 nm	^{3, 19}
Difusión de la acetilcolina	Cruza la hendidura casi al instante; en torno a un milisegundo, hidrólisis y difusión la bajan lo bastante	La nube tarda unos 9 s en repartirse y apagarse	^{3, 19}
Receptor de acetilcolina	Pentámero α, β, α, γ, δ de unos 16 × 8 nm, casi perpendicular a la membrana. Coordenadas de 7QKO (torpedo en nanodisco, reposo, 2,9 Å); en las coordenadas dibujadas mide unos 14 nm de largo y 8,6 de ancho	Una cuenta por aminoácido, coloreada por subunidad, con las dos α del mismo tono. La parte que mira a la cámara se abre por corte para ver el poro	^{3, 10, 11, 18}
Apertura del receptor	Con dos acetilcolinas abre en microsegundos y queda abierto en torno a 1 ms	Interpolación lineal de 7QKO a 7QL6 (con carbamilcolina), superpuestas con 0,13 nm de desviación cuadrática media (desplazamiento medio 0,09 nm, máximo 1 nm), así que el cambio apenas se ve. Es una ilustración, no la trayectoria real, y 7QL6 no está asignada a abierto o desensibilizado. Ciclo de unos 7 s: se unen las dos acetilcolinas, cambia la forma, entra sodio, se sueltan y el receptor vuelve al reposo	^{1, 3, 10, 11}
Sitios de unión	Dos, unos 4 nm sobre la membrana, junto a γ y δ	Acetilcolina puesta donde está la carbamilcolina en 7QL6, con un giro de diseño; en estas coordenadas quedan a unos 3 nm sobre la superficie de la membrana dibujada	^{3, 11, 18}
Sodio por el receptor	Unos 20 000 iones por milisegundo por canal abierto	26 esferas de sodio en bucle, que bajan por el poro y salen por las ventanas laterales; número y ritmo de diseño	³
Densidad de receptores	Unos 10 000 por µm² en la cresta	Red hexagonal cada 10,5 nm en dos franjas de la cresta junto al pliegue central (unos 1300); solo en las crestas, no en la parte alta de las paredes. Los vecinos se dibujan simplificados: doce en bloques de 100 piezas y el resto con una elipse por subunidad	^{1, 3}
Canal de sodio del axón (Nav1.6)	Nav1.6 humano con β1, inactivado, de unos 14 × 11 × 10 nm (8FHD). En motoneuronas no se ha comprobado qué subtipo domina	Una cuenta por aminoácido; los sensores de voltaje, rotulados «Sensor del voltaje» (en amarillo), son las cuentas de la membrana a más de 3,4 nm del eje, un criterio geométrico. Se pone en el axón cerca del botón, no en el segmento inicial; cuatro vecinos en bloques. Densidad: no consta. La subunidad β1, en ocre, se rotula «Pieza auxiliar». En el dibujo se rotula «Canal de sodio»	^{4, 11}
Apertura del Nav1.6	No hay estructura abierta en lo leído: 8FHD es inactivada	Solo un brillo en el poro al pasar la onda; la forma no cambia	⁴
Canales de sodio del músculo (Nav1.4)	Se concentran en el fondo de los pliegues; estructura humana con β1 (6AGF)	Bloques de 26 piezas sacados de 6AGF, cada 40 nm en el fondo de los tres pliegues centrales; densidad no consta. De lejos, un destello en el fondo de esos tres pliegues	^{1, 11, 17}
Onda en los pliegues	La corriente de los receptores despolariza los pliegues y abre los canales de sodio del fondo	Una banda de luz que baja de la cresta al fondo en unos 2 a 4,5 s, según la parada	¹
Acetilcolinesterasa	Monómero de unos 7 × 7 × 5 nm con una garganta de 0,5 nm de ancho y 2 nm de hondo (1EA5, torpedo, 1,8 Å); anclada a la lámina basal	Una sola, entre las dos capas de la malla, sin la cola de colágeno; densidad no consta. La mitad que mira a la cámara se abre por corte para ver la garganta. La garganta se rotula «Entrada de la enzima»	^{1, 11, 12, 20}
Hidrólisis	La enzima corta la acetilcolina en colina y acetato; la colina vuelve al terminal	La molécula se parte por el enlace éster; los fragmentos se alejan por caminos de diseño, en unos 8 s	^{1, 12}
Ritmo	Todo el relevo, del calcio al cierre del canal, cabe en una fracción de milisegundo a unos pocos milisegundos	Cada paso dura varios segundos en el dibujo: es una cámara lenta. Con movimiento reducido no se anima nada y cada parada muestra un momento fijo	^{3, 6, 24}

Tipo de sinapsis

Valor: Unión neuromuscular de vertebrado: una motoneurona suelta acetilcolina sobre una fibra muscular esquelética^{1, 2, 3}
Simplificación: Mezcla de especies, declarada pieza a pieza: zona activa de ratón, placa de humano o mamífero, receptor y enzima de pez torpedo, SNARE y sinaptotagmina de rata, canales de sodio humanos. Lo que es de otra sinapsis va en un recuadro aparte

Escala

Valor: 1 unidad = 1 nm en todo el modelo¹¹
Simplificación: Lo que se exagera se dice en su fila: el grosor del axón, el tamaño de los puntos de acetilcolina, calcio y sodio, y las moléculas que no constan

Botones terminales

Valor: Abultamientos de 1-5 µm al final de terminales de unos 0,1 µm de grosor¹
Simplificación: Cuatro botones de 1,1 a 2 µm, como cúpulas de vidrio de base plana; el principal se dibuja cortado por la mitad

Ramas entre botones

Valor: Unos 0,1 µm de grosor¹
Simplificación: Tubos de 110 nm, algo más gruesos para que se vean de lejos

Axón motor

Valor: Su grosor antes de ramificarse no consta en las fuentes
Simplificación: Tubo de diseño de 0,52 µm, sin mielina ni nodos dibujados

Impulso nervioso

Valor: Viaja por el axón gracias a canales de sodio que se abren por voltaje; su velocidad no consta en las fuentes^{4, 5}
Simplificación: Una onda de luz que llega a los botones en 4-5 s y se repite cada 6,5 s: muchísimo más lenta que la real

Vesículas del botón

Valor: Muchas vesículas de unos 50 nm, agrupadas junto a las zonas activas¹
Simplificación: Se dibujan unas 330 en el botón principal y 160 puntos en cada uno de los otros; un botón real tiene muchas más. De cerca se quitan las que quedan delante de la zona activa, para que no tapen la cámara

Mitocondrias del botón

Valor: Muchas mitocondrias dentro del terminal¹
Simplificación: Tres cápsulas lisas de 0,6 µm, sin crestas

Fibra muscular

Valor: Unos 50 µm de diámetro en humano¹
Simplificación: Se dibuja un trozo de 18 × 12 µm, plano por arriba: la curvatura no se nota a esta escala. Por dentro, un sólido liso sin miofibrillas

Pliegues postsinápticos

Valor: Hasta 1 µm de hondo; en humano multiplican la superficie unas 8 veces¹
Simplificación: Cinco pliegues de 800 nm de hondo, solo bajo el botón principal. La separación (400 nm) y la anchura de la boca (70 nm) no constan: son de diseño

Grosor de las membranas

Valor: No consta en las fuentes
Simplificación: 4 nm en todas, de diseño

Hendidura sináptica

Valor: 50-100 nm entre nervio y músculo¹
Simplificación: 50 nm, el mínimo del intervalo, con una regla de 50 nm

Lámina basal

Valor: Matriz extracelular que llena la hendidura¹
Simplificación: Rotulada «Malla de proteínas». Malla de diseño en dos capas, con hilos de 1,2 nm cada 13 nm; no entra en los pliegues

Hendidura de una sinapsis central (recuadro)

Valor: Unos 26 nm de centro a centro de las membranas en hipocampo de rata en cultivo, por crio-tomografía (Tao); en cortes de hipocampo de rata vitrificados, complejos que la cruzan cada 8,2 nm (Zuber)^{9, 23}
Simplificación: Recuadro a la misma escala que la escena (se adelanta hacia la cámara y se encoge en la misma proporción), con siete puentes

Zonas activas

Valor: Unas 225 por unión de ratón: es una predicción a partir del área de la unión y de la densidad publicada, no un recuento (H72). Separadas unos 0,5 µm^{1, 2}
Simplificación: Se dibujan seis bajo el botón principal; solo una con detalle

Bandas densas

Valor: Dos por zona activa, de unos 72 × 27 nm, a 57 nm entre ejes, con material hasta 50-60 nm hacia dentro (ratón)^{2, 21}
Simplificación: Prismas translúcidos de 72 × 27 × 50 nm, sin los filamentos; perpendiculares al pliegue que tienen debajo. Con estas medidas, las vesículas atracadas entran unos 13 nm en cada prisma: el material real es un entramado de filamentos que llega hasta ellas, no un bloque

Canales de calcio

Valor: Partículas de 10-12 nm en dobles filas de unos 80 nm bajo cada banda (ratón): cada 17-19 nm a lo largo de la fila y unos 19 nm entre las dos filas^{2, 6}
Simplificación: Esquemáticos: cuatro cilindros alrededor de un poro, de 11 nm, cinco por fila cada 18 nm; las dos filas de cada pareja, a 19 nm. No hay estructura atómica leída del canal presináptico, y no consta qué fracción de las partículas son canales de calcio: aquí todas lo son

Calcio

Valor: Entra por los canales, que suelen quedar a menos de 100 nm de las vesículas atracadas^{2, 6}
Simplificación: Puntos de 2,6 nm (un ion mide mucho menos) que se alejan hasta 92 nm y se apagan

Vesícula sináptica

Valor: 55,6 ± 3,3 nm de diámetro externo en la unión de ratón. Otras fuentes dan 41 nm (hipocampo, congelación a alta presión) y 25-60 nm (crio-tomografía): la medida depende del tipo de sinapsis y del método^{2, 9, 22}
Simplificación: Todas de 55,6 nm. Sin proteínas en la superficie: su número no consta en lo leído

Vesículas atracadas

Valor: Dos entre las bandas, con un contacto de unos 395 nm², y alguna más en los extremos²
Simplificación: Dos entre las bandas (una se fusiona del todo y la otra hace «kiss-and-run») y una en un extremo que solo está pegada: en ratón, las de los extremos se pegan donde no se ha visto fusión. Antes de fusionarse, su membrana toca la del botón (4 nm entre los centros de las dos membranas); al cerrarse las SNARE baja 1,5 nm y queda un cuello de 2,5 nm hasta el poro, de diseño. El contacto no se dibuja como superficie

Fusión completa

Valor: Se abre un poro y la vesícula se aplana en la membrana en menos de 30 ms (hipocampo de ratón); la liberación arranca en unos cientos de microsegundos^{6, 22}
Simplificación: Forma de diseño: un casquete que se aplana conservando su área. En la parada de la fusión se repite en unos 11 s y solo llega a abrir el poro y empezar a aplanarse; aplanada se ve en las paradas siguientes, cortada, como un hueco abierto a la hendidura. Muchísimo más lento que el real

«Kiss-and-run»

Valor: Poro de nanómetros; la vesícula se recupera casi intacta. Su peso real en las sinapsis se discute^{16, 22}
Simplificación: Lo hace la segunda vesícula atracada entre las bandas: poro de 2,6 nm que se abre y se cierra; sale algo más de la cuarta parte de la acetilcolina dibujada, cifra de diseño

Complejo SNARE

Valor: Haz de cuatro hélices de unos 12 × 3 nm: sinaptobrevina-2 (vesícula), sintaxina-1A y dos de SNAP-25 (membrana). Coordenadas de 1SFC (rata, rayos X 2,4 Å)^{7, 11}
Simplificación: Tubos por los carbonos alfa, en rosa, azul y verde, a unos 21 nm del contacto, en el hueco entre la vesícula y la membrana del botón, inclinados hacia el contacto y abiertos hacia los extremos de las bandas, donde no hay canales de calcio debajo. Las hélices que cruzan las membranas no se dibujan: unos enlaces esquemáticos llevan la sinaptobrevina a la vesícula y la sintaxina a la membrana. La cremallera se muestra separando las puntas que faltan por cerrar, sin forma medida

SNARE por vesícula

Valor: No resuelto: los ensayos con vesículas aisladas dan de uno a unos diez^{6, 13, 14, 15}
Simplificación: Se dibujan cuatro en anillo, número de diseño

Sinaptotagmina-1

Valor: Dominios C2A y C2B que unen calcio; el C2B se pega al haz SNARE por una gran interfaz. Coordenadas de 5CCG (rata, 3,5 Å)^{8, 11}
Simplificación: Una sola, en uno de los cuatro complejos, con los cinco iones de calcio de la estructura que se le unen; sin la hélice que la ancla a la vesícula

Acetilcolina

Valor: Molécula de 146 Da; menos de 10 000 por vesícula^{3, 19}
Simplificación: En nubes, 220 puntos por vesícula y 1400 en la hendidura, de 1,5-1,8 nm. En primer plano, bolas y varillas con la geometría ideal de ACH, que mide menos de 1 nm

Difusión de la acetilcolina

Valor: Cruza la hendidura casi al instante; en torno a un milisegundo, hidrólisis y difusión la bajan lo bastante^{3, 19}
Simplificación: La nube tarda unos 9 s en repartirse y apagarse

Receptor de acetilcolina

Valor: Pentámero α, β, α, γ, δ de unos 16 × 8 nm, casi perpendicular a la membrana. Coordenadas de 7QKO (torpedo en nanodisco, reposo, 2,9 Å); en las coordenadas dibujadas mide unos 14 nm de largo y 8,6 de ancho^{3, 10, 11, 18}
Simplificación: Una cuenta por aminoácido, coloreada por subunidad, con las dos α del mismo tono. La parte que mira a la cámara se abre por corte para ver el poro

Apertura del receptor

Valor: Con dos acetilcolinas abre en microsegundos y queda abierto en torno a 1 ms^{1, 3, 10, 11}
Simplificación: Interpolación lineal de 7QKO a 7QL6 (con carbamilcolina), superpuestas con 0,13 nm de desviación cuadrática media (desplazamiento medio 0,09 nm, máximo 1 nm), así que el cambio apenas se ve. Es una ilustración, no la trayectoria real, y 7QL6 no está asignada a abierto o desensibilizado. Ciclo de unos 7 s: se unen las dos acetilcolinas, cambia la forma, entra sodio, se sueltan y el receptor vuelve al reposo

Sitios de unión

Valor: Dos, unos 4 nm sobre la membrana, junto a γ y δ^{3, 11, 18}
Simplificación: Acetilcolina puesta donde está la carbamilcolina en 7QL6, con un giro de diseño; en estas coordenadas quedan a unos 3 nm sobre la superficie de la membrana dibujada

Sodio por el receptor

Valor: Unos 20 000 iones por milisegundo por canal abierto³
Simplificación: 26 esferas de sodio en bucle, que bajan por el poro y salen por las ventanas laterales; número y ritmo de diseño

Densidad de receptores

Valor: Unos 10 000 por µm² en la cresta^{1, 3}
Simplificación: Red hexagonal cada 10,5 nm en dos franjas de la cresta junto al pliegue central (unos 1300); solo en las crestas, no en la parte alta de las paredes. Los vecinos se dibujan simplificados: doce en bloques de 100 piezas y el resto con una elipse por subunidad

Canal de sodio del axón (Nav1.6)

Valor: Nav1.6 humano con β1, inactivado, de unos 14 × 11 × 10 nm (8FHD). En motoneuronas no se ha comprobado qué subtipo domina^{4, 11}
Simplificación: Una cuenta por aminoácido; los sensores de voltaje, rotulados «Sensor del voltaje» (en amarillo), son las cuentas de la membrana a más de 3,4 nm del eje, un criterio geométrico. Se pone en el axón cerca del botón, no en el segmento inicial; cuatro vecinos en bloques. Densidad: no consta. La subunidad β1, en ocre, se rotula «Pieza auxiliar». En el dibujo se rotula «Canal de sodio»

Apertura del Nav1.6

Valor: No hay estructura abierta en lo leído: 8FHD es inactivada⁴
Simplificación: Solo un brillo en el poro al pasar la onda; la forma no cambia

Canales de sodio del músculo (Nav1.4)

Valor: Se concentran en el fondo de los pliegues; estructura humana con β1 (6AGF)^{1, 11, 17}
Simplificación: Bloques de 26 piezas sacados de 6AGF, cada 40 nm en el fondo de los tres pliegues centrales; densidad no consta. De lejos, un destello en el fondo de esos tres pliegues

Onda en los pliegues

Valor: La corriente de los receptores despolariza los pliegues y abre los canales de sodio del fondo¹
Simplificación: Una banda de luz que baja de la cresta al fondo en unos 2 a 4,5 s, según la parada

Acetilcolinesterasa

Valor: Monómero de unos 7 × 7 × 5 nm con una garganta de 0,5 nm de ancho y 2 nm de hondo (1EA5, torpedo, 1,8 Å); anclada a la lámina basal^{1, 11, 12, 20}
Simplificación: Una sola, entre las dos capas de la malla, sin la cola de colágeno; densidad no consta. La mitad que mira a la cámara se abre por corte para ver la garganta. La garganta se rotula «Entrada de la enzima»

Hidrólisis

Valor: La enzima corta la acetilcolina en colina y acetato; la colina vuelve al terminal^{1, 12}
Simplificación: La molécula se parte por el enlace éster; los fragmentos se alejan por caminos de diseño, en unos 8 s

Ritmo

Valor: Todo el relevo, del calcio al cierre del canal, cabe en una fracción de milisegundo a unos pocos milisegundos^{3, 6, 24}
Simplificación: Cada paso dura varios segundos en el dibujo: es una cámara lenta. Con movimiento reducido no se anima nada y cada parada muestra un momento fijo

Referencias

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Nervio y músculo

Llega el impulso

Entra el calcio

La vesícula se abre

El hueco

El receptor se abre

Se apaga

Lo que no se sabe

El músculo responde