HÜCRE VE SİNİRSEL İLETİ -...

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