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Esse tipo de comunicação é bem mais complexo e lento em relação à sinapse elétrica, mas é muito importante para funções como o pensamento, memória e controle muscular.
 Como ocorre a sinapse química:
1. Chegada do impulso elétrico: Quando um impulso nervoso (potencial de ação) chega ao final de um neurônio (na terminação axônica), ele provoca a abertura de canais de cálcio (Ca²⁺) na membrana da célula.
2. Liberação dos neurotransmissores: O cálcio entra na célula e faz com que vesículas cheias de neurotransmissores (substâncias químicas como a dopamina, serotonina, etc.) se fundam com a membrana do neurônio. Como resultado, os neurotransmissores são liberados na fenda sináptica (o espaço entre os neurônios).
3. Difusão dos neurotransmissores: Os neurotransmissores se espalham e se ligam a receptores na membrana do neurônio seguinte (ou de outra célula, como uma célula muscular).
4. Resposta na célula pós-sináptica: Quando os neurotransmissores se ligam aos receptores, eles geram uma resposta na célula alvo. Essa resposta pode ser de dois tipos:
· Excitatória: A célula fica mais propensa a gerar um novo impulso nervoso.
· Inibitória: A célula fica menos propensa a gerar um impulso.
5. Reciclagem dos neurotransmissores: Depois que os neurotransmissores agem, eles são retirados da fenda sináptica. Isso pode ocorrer por recaptação (quando os neurotransmissores voltam para o neurônio original) ou por degradação (quando enzimas quebram os neurotransmissores).
Em resumo: A sinapse química é como uma "ponte" entre duas células nervosas, onde um impulso elétrico se transforma em um sinal químico (neurotransmissor) para passar a mensagem à célula seguinte.

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