hÜcre ve sİnİrsel İletİ -...
TRANSCRIPT
HÜCRE VE SİNİRSEL İLETİ
Prof Dr. Muzaffer ÇOLAKOĞLU
Hücre ve
Organelleri
Hücre ve Organelleri
Hücrede ekzositoz ve endositoz
Hücre
Organelleri
Çekirdek ve
Endoplazmik
Retikulum
MİTOKONDRİ
Dış Membran
İç Membran
Membranlar Arası Boşluk
Matriks
Krista
Mitochondria
Matrix
Inter membrane space
Inner membrane Outer membrane
mtDNA
Ökaryotların* Orijini Membranla çevrili organellerin kökenini açıklayabilecek iki popüler inceleme
alanı vardır:
1 Mitokondri ve kloroplastların kökenini açıklayan ve Lynn Margulis
(Margulis, 1981) tarafından popülerize edilen Endo-simbiyosis teorisi.
2 İç membran oluşturan plazma membranı üzerine çalışmalar.
* (çekirdek ve diğer organelleri membran ile çevrili hücreler)
Kloroplast
Endoplazmik Retikulum
Çekirdek
Golgi Cisimciği
Mitokondri
Çekirdek ve DNA
Çekirdekte
RNA
Sentezi
Hücre ve Organellerinin
Membranları
Membran Yapısı
Hücre içi ve dışı arasındaki kimyasal
ve elektriksel farklar
Membran Sükun Potansiyeli
Membran Yapısı
Membran Yapısı
Membran Kanal Proteinleri
Ligand
Kapılı
Kanal
Proteinleri
Sodyum-Potasyum Pompası depolarizasyon
sonrasında repolarizasyon’u sağlamak için daha
büyük hızla çalışır
Kas hücresi, Motor nöron ve Nöronlarda
Membran Sükun Potansiyeli
Hücre tipine göre – 5 ile – 100 mV arasında değişir.
Tipik bir sükun potansiyeli iskelet kası hücrelerinde – 90 mV’tur.
Nöronlarda genellikle – 40 ile – 75 mV arasındadır.
Motor nöronlarda ise tipik olarak – 70 mV’tur.
Sükun Potansiyelinin
Korunması Sodyum/Potasyum (Na+-K+) pompası (3 Na+
dışarı çıkarılırken, 2 K+ içeriye alınır)
Negatif yüklü büyük proteinler nöronun içinde kalır
Sızma Kanalları – K+ dışarı sızarken, çok az Na+ içeri sızar – Bunun nedenlerinden biri, Na+ sızma kanallarından
daha fazla K+ sızma kanalı olmasıdır
– Bu nedenle sodyum-potasyum pompası istirahatte bile çalışarak ATP tüketir.
“Hep yada Hiç” Prensibi
Hücreye ulaşan uyaran şiddeti eşik düzeyin
üzerindeyse, sinirsel uyaran tam şiddette
oluşur ve tüm hücre boyunca aynı hızda
yayılır.
Eğer uyaran yeterince güçlü değilse,
hücrede sinirsel uyaran oluşmaz.
İyon Kanalları
İyon kanalları spesifik iyonların hücre plazması koşulları uygun
olduğunda membranından geçmesine izin verir.
Bu iyonlar yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona
doğru “yokuş aşağı” hareket ederler.
Aynısı pozitif yüklü alana hareket eden anyonlar ve negatif yüklü
alana hareket eden katyonlar için de geçerlidir.
İyon kanalları elektiksel veya kimyasal olarak açılabilirler.
Sinirsel Uyarı Oluşumunu Sağlayan
Olayların Sıralaması (A)
Sükun halindeki membrana kimyasal veya mekanik bir uyarı
uygulandığında membran potansiyeli -90 mV’tan -70 mV’a
yaklaşır ve ligand kapılı Na+ kanallarının aktivasyon kapıları
açılır.
Böylece Na+ hücre içine akar (depolarizasyon). Bu durum, çok
sayıda voltaj kapılı Na+ kanalının açılmasına ve çok hızlı bir Na+
girişine neden olur.
Sinirsel Uyarı Oluşumunu Sağlayan
Olayların Sıralaması (B)
Bunun sonucunda membran potansiyeli büyük bir hızla -70 mV’dan +35 mV’a döner ve hızlı Na+ geçişi olan noktada bir aksiyon potansiyeli oluşturur.
Oluşan bu sinirsel uyaran sinir hücresi akson ucuna doğru yayılır (Gövdeye yönelenlerde geriye akson ucuna döner).
Na+ ‘a geçirgenlik sonlanır ve K + geçirgenliği artar,
K + hızla dışarı çıkar (repolarizasyon) ve hücre içi tekrar negatifleşir.
Sinirsel Uyarı Oluşumunu Sağlayan
Olayların Sıralaması ©
Geçici olarak hiperpolarizasyon meydana gelir (çok fazla
K+ dışarı çıkar)
– Elektriksel potansiyel sükun potansiyeline göre daha da
negatifleşir (-110 mV gibi)
K + ‘a geçirgenlik normale döner (Sükun potansiyeli tekrar
sağlanmış olur)
Not: Kapılar saniyenin sadece on binde birkaçı
kadar süre için açık kalır.
Sinirsel Uyarı Oluşumunu Sağlayan
Olayların Sıralaması (D)
–90
–70
+35
Refrakter Periyot
Uyarılabilen hücrelerde, aksiyon potansiyeli başladıktan sonra,
bir süre için kuvvetli bir uyaran gelse bile yeni bir aksiyon
potansiyeli oluşamaz (Refrakter Periyod)
Buna göre, saniyede 10 – 100 uyaran oluşabilir
Sinir Sisteminin Temel Fonksiyonları
Duysal Fonksiyon
– İç ve dış uyaranların algılanması
Yorumlayıcı Fonksiyon
– Analizler, depolama, duysal informasyonlara
dayalı karar verme
Motor Fonksiyon
– Yorumlanmış bilgiye ait yanıt oluşturma
Sinir Sistemi
Tüm sinir sistemi milyarlarca nöron ve nörogliya’dan (destek
hücreleri) oluşur
Yapısı
– Beyin
– Omur İlik
– Kraniyal ve spinal sinirler ve bunların dalları
– Gangliya, enterik pleksuslar ve duysal reseptörler
Sinir Sistemi
Afferent (duysal) Nöronlar – Uyaranları MSS’ye taşırlar
Efferent (Motor) Nöronlar – Uyaranları MSS’den çevreye
(periferiye) taşırlar
Internöronlar – omur ilikte afferent ve efferent nöronlar
arasında sinir iletisi sağlar (Internuncial)
Gangliya beyin ve omur ilik dışında bulunan küçük sinir
dokusu parçalarıdır
Periferik Sinir Sisteminin Bölümleri
Somatik Sinir Sistemi (İstemli)
– Baş, gövde ve uyluklardaki duysal reseptörlerden MSS’ye
enformasyon götüren duysal nöronlar
– Uyaranları iskelet kaslarına götüren motor nöronlar
Otonomik Sinir Sistemi (istemsiz)
― Duysal sinirleri iç organlardaki reseptörlerden gelen enformasyonu
MSS’ye iletir
― Daha sonra, motor nöronlar enformasyonu MSS’den düz kaslara,
kalp kasına, salgı bezlerine vb. iletirler
Otonomik SS Bölümleri
İki bölümden oluşur:
Sempatik
– Dövüş/Kaç (kişiyi stresli durumlarla başa çıkmaya
hazırlar)
Parasempatik
– İstirahat/Sükunet (genellikle sempatik sinir sisteminin
zıttı yanıtlar oluşturur)
Nöronlar
– Sinir Sisteminin Fonksiyonel Birimleridir
– Birkaç Tipi vardır
– Sinirsel Uyaranları İletirler
– Elektriksel Olarak Uyarılabilirler
– Yapılarında bulunanlar:
Hücre Gövdesi
Akson
Dendritler
Sinir Hücresi
Hücre Gövdesi – Çekirdek sitoplazmayla
çevrilidir
– Lizozomlar,
Mitokonriler, Golgi
Kompleksleri ve
protein üretimi için
Kaba ER içerirler
– Mitotik özellikleri
yoktur
Sinir Hücresi
Nöronun uyarı alan uçlarıdır
İmpulsları hücre gövdesine doğru iletir
Kısa ve çok dallıdır
Dendritler de organel içerir
Dendritler
(küçük dallar)
Akson
İmpulsları hücre
gövdesinden diğer nöron,
kas veya salgı hücresine
doğru iletir
Aksonda organeller içerir
“Akson Tepesi” – aksonun
hücre gövdesi ile birleştiği
yerdir
“ilk kısım” aksonun
başlangıcıdır
Akson tepesi ile ilk kısım
arasındaki kavşak “tetik
zonu” dur
Miyelin Kılıf
– Sinir hücresi için bir kılıftır
– Lipid (white matter) ve Proteinden oluşur
– Aksonu izole eder ve sinir ileti hızını arttırır
– Schwann hücresi (PSS)
– Oligodendritler (MSS)
Multiple Sclerosis
– Miyelin kılıfların otoimmun yıkımı
Miyelin Oluşumu
Uzunluğu 1mm
100 tabakaya kadar
Nörolemma (Schwann kılıfı) hasarlanmış nöronların rejenerasyonuna yardım eder
Sinir Hücresi
Ranvier Düğümü
– Miyelin kılıf arasındaki
boşluklardır
– Her Schwan hücresi iki
Ranvier düğümü
arasındaki bir akson
bölümünü sarar
Sinir Hücresi
Akson Ucu
– İki nöron veya bir nöron
ile bir effektör hücre
arasındaki bağlantı
(iletişim) kısmıdır
Sinir Hücrelerinin Onarılması
Nöronların onarılması için:
– Miyelinli olmaları,
– Gövdelerinin sağlam olması,
– İşlev gören Schwann hücreleri olması gerekir
Sinir Hücrelerinin Onarılması
MSS’deki aksonların Nörolemma’ları yoktur, bu yüzden aksonal hasarda canlılıklarını koruyamazlar
MSS’deki hasarlı nöronlar aynı zamanda hızla nedbe dokuya dönerler (astrositlerin proliferasyonu)
Sinir Hücresi
Onarımı
Sürekli veya Saltovari İleti
Sürekli (Miyelinsiz)
Saltovari (Miyelinli)
Akson Kalınlığı ve İleti Hızı
A fibrilleri
– Büyük, miyelinli, hızlı ileten (130 m/sec)
Dokunma, basınç, bazı motor nöronlar
B fibrilleri
– Orta büyüklükte, miyelinli, orta hızlı (20 m/sec)
– Otonomik, beyin, omurilik
C fibrilleri
– Küçük, miyelinsiz, yavaş (.5 m/sec)
– Kalp, düz kas, salgı bezleri
Terminoloji Sinaps
– Nöronların veya bir nöron ile bir effektör organın birbirleri ile iletişim kurmak için oluşturdukları kavşak
Sinaptik Çukur
– Nöronlar arasındaki boşluk (Sinaps içinde)
– Elektriksel impulslar sinaptik çukurda yayılamazlar
Sinaptik Vezikül
– Presinaptik nöronda bulunan içinde nörotransmiter madde bulunan kesecikler
Terminoloji
Presinaptik Nöron
– Sinirsel uyaranı getiren nöron (sinapstan önceki nöron)
Postsinaptik Nöron
– Sinirsel uyaranı alan nöron (sinapstan sonraki nöron)
Nörotransmitter
– Hücrede uyarılmayı başlatan madde
– Sinirsel uyaranın sinaptik çukuru geçmesi için gereklidirler
Asetilkolin
vezikülleri
İletinin Yönü
Tek Yön
– Sinaptik veziküller sadece pre-sinaptik
sinir uçlarında bulunurlar
– Sadece post-sinaptik nöron
nörotransmitterler için reseptörlere
sahiptir
Nörotransmiter
Asetilkolin
– Uyarıcı bir nörotransmiter’dir
– Bazı yerlerde inhibitör de olabilir
– Asetilkolin esteraz enzimi ile
parçalanır
Terminoloji Sinaptik Yorgunluk
– Motor nöron ile Kas hücresi arasındaki
sinaptik yorgunluğa Nöromüsküler veya
Periferik Yorgunluk denir
– Pre-sinaptik nöronda nörotransmiter
madde azalmasıyla meydana gelir. İleti
yavaşlar veya durur.
İntegrasyon
– Post-sinaptik nöron tarafından tüm
input’ların birleştirilip buna uygun bir
yanıt oluşturulması
Nöronal Devreler
Nöronlar
komplike
ağlar
oluştururlar
Ayrılan Devreler
– Bir pre-sinaptik nöron
birden fazla post-
sinaptik nöronla sinaps
yapar
– Beyindeki birkaç nöron
omur ilikteki pek çok
nöronu uyarabilir
– Birkaç duysal nöron
beyindeki pek çok alanı
uyarabilir
Birleşen Devreler
Birkaç pre-sinaptik nöron bir post sinaptik nöronla sinaps yapar
Bu tip devreler post-sinaptik nöronun etkili bir şekilde uyarılmasını veya inhibisyonunu sağlar
Beyindeki pek çok alan bir efektör organı etkileyebilir
Kapalı Devreler
Uyaran bir nöronu, o da diğer birini uyarır. Bu iletim son nöron ilk nöronu uyarana kadar devam eder
Solunum, kısa süreli hafıza, uyanma, yürüme
Parallel After-discharge Devre
(Ayrılan Birleşen) Tek bir pre-sinaptik nöron
ortak bir post-sinaptik nöronla sinaps yapan bir grup nöronu uyarır.
Birinci ve sonuncu nöronlar arasındaki değişik sayıdaki sinapslar sinyal iletiminde gecikmelere neden olur Ayrılan, paralel ve birleşen devrelere benzer
Matematik, bilgisayar vb. gibi hassas aktivitelerde kullanılır
Omur İlik
Tanımlar Sinir
– PSS’deki bir demet nöron fibrili
Dorsal Kök Ganglia’sı
– Duysal nöronların hücre gövdelerini içerir
Nöro-müsküler bağlantı ve kassal
kasılmanın başlaması
Bir kas hücresinde kasılmanın başlaması için:
- Motor nörondan sinirsel uyarı gelmesi ve - Aksiyon potansiyeli oluşması gerekir
Uyaran ile kasılma arasındaki bağlantıya: UYARILMA-KASILMA KENETİ denir (eksitasyon-kontraksiyon bağıntısı)
Bilinçli kontrol
Sinir (>1 akson)
Akson 1 hücre
KAS
KAS FİBRİLLERİ
NÖROMUSKÜLER
KAVŞAK
Motor Son
Plak
1. Aksonal aksiyon potansiyeli
Motor
son plak
Sinaptik Çukur
(SinaptikYarık) 2. Ca++ akson
ucuna girer
Sinaptik vezikül
3. Sinaptik vezikül asetilkolini hücre
dışına bırakır (egzositoz)
4. Asetilkolin motor son
plaktaki reseptörlere bağlanır 5. Sarkolemma depolarize olur
(aksiyon potansiyeli )
- kas kasılması olur
- fibrildeki tüm miyofibriller hep
yada hiç kanununa göre kasılır
6. Kolinesteraz Asetilkolini parçalar
- sarkolemma repolarize olur
- refrakter periyot
Aksiyon potansiyeli üç basamakta gerçekleşir
1. Depolarizasyon
2. Yayılma
3. Repolarizasyon
Sarkolemmada Aksiyon
Potansiyellerinin Oluşması
Sükun durumunda, membran
polarizedir
– Hücre dışında Na+
– Hücre içinde K+ fazladır
Membran depolarizasyonunda
– Na+ hızla içeri girer
Memebranın komşu bölgeleri depolarize olur
– Na içeri girer ve membranın içi pozitifleşir (+)
– Voltaj kapılı Na kanalları açılır
Depolarizasyon dalgası membran boyunca tüm yönlere yayılır
– Bu ileti T-tüpleri ile hücrenin içine girer
Takibeden repolarizasyonda
– Na kanalları kapanır
– K kanalları açılır
– Refrakter periyod = uyarana yanıt alınmaz:
Depolarizasyon alanlarında
Kas hücresi tekrar repolarize oluncaya kadar uyarılamaz
Transvers tüpler
(T-tüpleri)
1. Akson - aksiyon potansiyeli
3. Asetilkolin salınır
2. Ca++ içeri girer
Ca++
6. SR’den Ca++ salınır
Ca++
4. Sarkolemma – aksiyon potansiyeli
5. Uyaran T-tüplerinden
sarkoplazmik retikuluma
yayılır
7. Kasılma döngüsü başlar
Figure 6.6
Slide 6.5B
Kas Hücresinin Sinirsel Aktivasyonu