Синапс — функциональный контакт специализированных участков плазматических мембран двух возбудимых клеток. Состоит из пресинаптической мембраны, синаптической щели и постсинаптической мембраны. Мембраны клеток в месте контакта имеют утолщения в виде бляшек — нервных окончаний. Нервный импульс, достигший нервного окончания, не в состоянии преодолеть возникшее перед ним препятствие — синаптическую щель. Здесь электрический сигнал преобразуется в химический. Пресинаптическая мембрана содержит специальные канальные белки, которые реагируют на мембранный потенциал, изменяя свою конформацию, и формируют канал. В результате ионы Са2+ проходят через пресинаптическую мембрану по градиенту концентраций в нервное окончание. Градиент концентраций Са2+ создается работой Са2+-зависимой АТФазы — кальциевым насосом. Повышение концентрации Са2+ внутри нервного окончания вызывает слияние 200–300 имеющихся там везикул, заполненных ацетилхолином, с плазматической мембраной. Далее ацетилхолин секретируется в синаптическую щель путем экзоцитоза и присоединяется к рецепторным белкам, расположенным на поверхности постсинаптической мембраны. При взаимодействии с ацетилхолином белок-рецептор изменяет свою конформацию, формируя натриевый канал. Катионная селективность канала обеспечивается тем, что ворота канала сформированы отрицательно заряженными аминокислотами. Таким образом повышается проницаемость постсинаптической мембраны для натрия и возникает новый импульс. Деполяризация постсинаптической мембраны вызывает диссоциацию комплекса «ацетилхолин — белок — рецептор», и ацетилхолин освобождается в синаптическую щель. Как только ацетилхолин оказывается в синаптической щели, он подвергается быстрому гидролизу под действием ацетилхолинэстеразы. Образуется промежуточный фермент-субстратный комплекс, в котором ацетилхолин связан с активным центром фермента через серин.
Пептиды выполняют функцию как нейромедиаторов, так и гормонов. Имеют в своем составе от 3 до нескольких десятков аминокислотных остатков. Функционируют только в высших отделах нервной системы. Классификация: 1) нейрогипофизарные гормоны (вазопрессин, либерины, статины) — одновременно и гормоны, и медиаторы; 2) гастроинтестинальные пептиды (гастрин, холецистокинин). Гастрин вызывает чувство голода, холецистокинин вызывает чувство насыщения, стимулирует сокращение желчного пузыря и функцию поджелудочной железы; 3) опиатоподобные пептиды (пептиды обезболивания, эндорфины). Взаимодействуют с теми же рецепторами, что и опиаты (морфин), имитируя их действие; 4) пептиды сна. Молекулярная природа не установлена. Введение животным вызывает сон; 5) пептиды памяти (скотофобин). Накапливается в мозге крыс при тренировке на избегание темноты; 6) пептиды — компоненты ренин-ангиотензиновой системы. Введение ангиотензина-II в центр жажды головного мозга вызывает появление этого ощущения и стимулирует секрецию антидиуретического гормона.