Sinir Sistemindeki Hücrelerin Yapısı ve İşlevleri. Bölüm 2

Transkript

1 Sinir Sistemindeki Hücrelerin Yapısı ve İşlevleri Bölüm 2

2 Ders Planı Sinir Sistemideki Hücreler Bir Nöron İçerisinde İletişim Nöronlar Arasında İletişim

3 Sinir Sistemindeki Hücrelerin Yapı ve İşlevleri Davranış beynin birincil işlevidir. Vücudumuz çevresel olayları ve hareket üretmeye özelleşmiş diğer hücreleri saptamaya özelleşmiş hücreler içerir. Karmaşık yapıdaki hayvanlar çevrelerindeki olaylara otomatik bir biçimde tepki vermezler; algılayıp Harekete geçmenin yanısıra olayları hatırlar ve karar da verirler. Çevreden elde edilen duyusal bilgi DUYUSAL NÖRONlar (sensory neurons) adı verilen ve bu işe özelleşmiş hücreler tarafından bir araya getirilir. Hareket kasların kasılması ile gerçeklesir, bu da MOTOR NÖRONlar (motor neurons) tarafından kontrol edilir. Duyusal nöronlar ile moto nöronlar arasında INTERNÖRONlar (interneurons) yer alır. İmnternöron sinir devreleri algılama, öğrenme, hatırlama, karar verme ve karmaşık davranışların kontrolünden sorumludur. İnsan sinir sisteminde tahminen 100 milyar nöron yer alır. Sinir sistemi Merkezi Sinir Sistemi (Central Nervous System (CNS)) ve Çevresel Sinir Sitemi (Peripheral Nervous System (PNS)) olarak iki ana yapıya ayrılır. 3

4 Nöronlar Nöron sinir sisteminin bilig-işleyen ve bilgi-ileten bileşenidir ve esas olarak şu kısımları barındırır: Hücre gövdesi (Cell body or soma) Dendiritler (Dendrites) Akson (Axon) Terminal düğmecikleri (Terminal buttons) Soma, çekirdek ve hücrenin yaşamsal süreçleri ile ilgili yapıları içerir. Dendritler, somadan çıkacak biçimde dallanmış bir yapıya sahiptir ve diğer hücrelerin akson terminallerinden bilgi alır. Akson, somadan terminal düğmeciklerine bilgiyi aktaran ince silindirik bir yapıdadır. Terminal düğmecikleri, akson dalının ucundaki düğme görünümlü yapılardır; diğer bir nöronla sinaps oluşturur ve o nörona bilgi gönderir. Bir multipolar hücrenin ana yapıları.. 4

5 Nöronlar Çiftkutuplu nöron (Bipolar neuron) (duyusal bilgiyi iletir (görme, işitme, vs.)) -[Duyusal Sistem] Tekkutuplu Nöron (Unipolar neuron) (duyusal bilgiyi iletir (dokunma, işitme, vs.)) -[Duyusal Sistem] Çokkutuplu Nöron (Multipolar neuron) (en yaygın tip) Terminal Düğmeciği (Terminal button): Bir aksiyon potansiyeli akson üzerinden akarken nörotransmiter (NTM) adı verilen bir kimyasal salgılar. Bazı NTM ler hücre üzerindeki etkileri uyandırıcı (excitatory) iken, diğerleri ketleyicidir (inhibitory) ve bu da aksonda aksiyon potasiyelinin olup olmayacağını belirler. Bir nöron onlarca ve hatta yüzlerce diğer nörondan bilgi alabilir. (a) Çiftkutuplu nöron and (b) Tekkutuplu nöron 5

6 Nöronlar Bir nöron diğer nöronların aksonlarının terminal ayaklarından ve kendi akson terminal ayaklarının diğer nöronlarla yaptığı sinapslardan bilgi alır. Nöronlar arasındaki sinaptik bağlantılar.. 6

7 Hücre-içi Yapılar Hücre Zarı (Membrane) (hücrenin dış sınırını belirler, çift katmanlı lipid moleküllerinden oluşur.) Çekirdek (Nucleus) Çekirdekçik (Nucleolus) (ribozom üretiminden sorumludur) Ribozom (Ribosome) (protein sentezinde işlev görür) Kromozom (Chromoseme) (uzun DNA sarmalını içerir) DNA (=deoxsyribonucleic acid)(organizmanin genetik bilgisini taşır) Gen (Gene) (mrna nın üretimine neden olur) Çokkutuplu bir hücrenin iç yapısı. mrna (=messenger ribonucleic acid)(bulunduğu yerdeki bilginin kopyasını alır) 7

8 Protein Sentezi 1. Nucleolus ribozomları üretir. Ribozomlar protein sentezinde rol oynayan küçük yapılardır. 2. Kromozomlar (genler) mrna nın üretimine neden olur. 3. mrna bulunduğu yerdeki bilginin kopyasını alır 4. mrna çekirdek membranınından ayrılır ve ribozomlara tutunur. 5. Bu da belirli bir proteinin üretimine yol açar. Protein sentezi 8

9 Hücre-içi Yapılar Enzyme (kimyasal reaksiyonları kontrol eder, iki maddeyi birleştirir ya da bir maddeyi iki parçaya ayırır) Sitoplazma (Cytoplasm) (hücre içinde yer alan yarı sıvı madde) Mitokondriler (Mitochondria)(besinlerden enerji elde etmekten sorumlu organel) ATP (=adenosine triphosphat) (bir molekül, yıkılması enerji açığa çıkarır) Golgi Cihazı (Golgi apparatus) (bazı karmaşık moleküller burada birleştirilir, genel olarak bir paketleme servisi gibi çalışır) Egzosaytosis (Exocytosis) (bir maddenin kesecikler aracılığıyla salgılanmasıdır; bu süreç nörotransmitterlerin salgılanma sürecidir) Lizozom (Lysosome) (golgi cihazı tarafından üretilen ve içerisinde atıkların yıkımını sağlayan enzimleri içeren küçük keseciklerdir) Endoplasmic reticulum (bir depo işlevi görür, ek olarak, sitoplazma içerisinde kimyasalların taşınması için bir kanaldır.) Mikrotüpler (Microtubules) (hücre iskeletini oluşturur ve maddelerin hücre içinde taşınmasında rol oynar.) Çokkutuplu bir hücrenin iç yapısı. 9

10 Axoplasmic Taşıma Terminal ayakları sadece hücre gövdesinde üretilen bazı maddelere gereksinim duyarlar. Dolayısıyla, bu maddeleri axoplasma içerisinde taşımanın etkili ve hızlı bir yolu olmalıdır. Bu süreç maddelerin mikrotüpler içerisinden terminal ayaklarına taşınmasınailişkin olduğunda buna (anterograde axoplasmic transport) adı verilir. Terminal ayaklarından somaya doğru olduğunda ise buna (retrograde axoplasmic transport) adı verilir. Anterograde A.T. Kinesin ile sağlanırken, retrograde A.T. Dynein ile sağlanmaktadır. Anterograde A.T. Oldukça hızlıdır (günde 500mm ye kadar çıkabilir), öte yandan retrograde A.T., anterograde transport hızının ancak yarısına ulaşabilmektedir. Axoplasmic transport. 10

11 Sinirsel İletişim Sinirler binlerce bireysel sinir lifinden oluşan desteler halindedir. Hepsi de sağlam, koruyucu bir zar ile sarılmış durumdadır. Mikroskop altında bakıldığında bunlar telefon kablosu gibi görünürler. Sinir lifleri sinir üzerinden mesaj iletiminde bulunurlar; bu duyu organından beyine olabileceği gibi beyinden de kas ya da bir salgı bezine doğru da olabilir. Nerves. BV=blood vessel; A=bireysel aksonlar. 11

12 Sinirsel İletişim Uyandırıcı Sinapslar (Excitatory Synapses) Geri çekme refleksi sinir sisteminin nasıl yararlı bir işleve sahip olduğunu göstermek için iyi bir örnek olabilir. Örnekte, hücre tekkutuplu bir nörondur. Bu aynı zamanda uyandırıcı sinaps etkisine iyi bir örnek oluşturmaktadır. Geri çekme refleksi 12

13 Sinirsel İletişim Ketleyici Sinapslar (Inhibitory Synapses) Uyarılma, ketleme ile karşıt tepki ilişkisine sahiptir (bu örnekte ketleyici etki beyinden gelmektedir). Böylesi bir nöral devre omiriliğe gönderdiği bilgi ile geri çekme refleksini ketler ve böylece örnekte sıcak tencerenin yere düşmesi önlenmiş olur. The role of inhibition. Beyindeki nöron aktif hale geçtiğinde, ketleyici nöronu uyandırır ve böylece geri çekme refleksi bloklanır. 13

14 Destek Hücreleri Nöronlar CNS in toplam hacminin sadece yarısını oluşturmaktadır. Geri kalanı çeşitli tipteki destek hücrelerinden oluşur. Nöronlar aralıksız bir biçimde besin ve oksijenle desteklenmek durumundadırlar; aksi taktirde hızlı bir şekilde ölürler. Nöronlar öldüklerinde yerine yenisi gelmez. Glia 1. Glia hücreleri merkezi sinir sisteminin destek hücreleridir. 2. Glia hücreleri sinir hücrelerinin etrafını sarar ve onları yerlerinde tutarlar. 3. Glialar diğer nöronlarla iletişimde bulunur, bazı kimyasalların tedarik edilmesini sağlarlar. 4. Glialar nöronları birbitinden yalıtırlar 5. Yaşlanma, kötü kullanım ya da yaralanma sonucunda ölen sinir hücrelerini ortadan kaldırırlar. Structure and location of astrocytes. 14

15 Destek Hücreleri Glia Birkaç glia hücre tipi bulunmaktadır: 1. Astrocyte (star cell) 2. Oligodendrocytes ASTROCYTES Nöronlara fiziksel destek sağlarlar. Beyin içerisindeki kirlilik yaratan maddeleri temizlerler. Nöronların etrafını saran sıvının kimyasal kompozisyonunun kontrol altında tutulmasına yardımcı olurlar. Nöronların gelişmesine katkıda bulunurlar. Kılcal damarlardan glükozu alır, lactate e yıkarlar. Sonra, lactate i nöronun etrafını saran sıvının içerisine salarlar. Nöronlar lactate i alır, mitokondrilerine taşır ve enerji için kullanırlar. Bu da nöron için hızlı enerji demektir; çünkü, lactate glükozdan daha hızlı metablize olur. Astrocytes ın yapısı ve yeri. Astrocyte lar glikojen adı verilen küçük bir miktarda karbonhidratı depolarlar. [Glycogen Glucose Lactate] 15

16 Destek Hücreleri Glia 1. Astrocyte (star cell) 2. Oligodendrocytes ASTROCYTES (devam...) Astrocytes aynı zamanda nöronları yerinde tutan bir ağ (matrix) oluşturur. Sinapsşarı izole eder. Phagocytosis (hücre yeme) yoluyla kirlilik yaratan partikülleri temizlerler. OLIGODENDROCYTES Oligodendrocytes merkezi sinir sisteminde (CNS) yer alır. Ana işlevleri aksonlara destek sağlamak ve miyelin kılıfı (80% lipid and 20% protein) üretmektir. Miyelin kılıfı aksonları birbirinden yalıtır. Miyelin oligodendrocytes tarafından aksonunetrafını saran bir tüp şeklinde üretilir. Aksonun göreli olarak çıplak kalan kısmına node of Ranvier adı veriler. Bir oligodendrocyte. 16

17 Destek Hücreleri Microglia Microglia glia hücrelerinin en küçüğüdür. Phagocytes olarak işlev görür. Beyinde bağışıklık sisteminin bir temsilcisi gibidir. Beyni mikroorganizmaların istilasından korur. Schwann Hücreleri CNS nde oligodendrocytes aksonları destekler ve miyelin kılıfı üretir. PNS nde ise, bu işi Schwann hücreleri yerine getirir. Tek bir schwann hücresi aksonun etrafını defalarca sarar. CNS nde oligodenrocytes birkaç aksonu saracak biçimde kürek şeklinde uzantılar geliştirir. PNS de ise, Schwann hücresi sadece bir akson için miyelin sağlar. Schwann hücreleri aksonların (filizlenme=sprouting) yoluyla yeniden gelişimine rehberlik eder. Myelin oluşumu. (a) Oligodendrocyte. (b) Schwann hücresi. 17

18 Kan-Beyin Engeli Paul Ehrlich hayvanın dolaşım sistemine mavi boya enjekte ettiğinde, beyin ve omurilik dışındaki bütün dokuların maviye döndüğünü keşfetti. Oysa, boya ventriküllere enjekte edildiğinde mavi renk bütün merkezi sinir sistemine yayılmaktaydı. O halde, kan ile beyindeki hücrelerin etrafını saran sıvı arasında bir bariyer olmalıydı. Bazı maddeler bu bariyeri aşabilirken diğerleri geçememektedir, dolayısıyla bariyer seçici geçirgendir (selectively permeable). Örneğin, CNS in ana yakıtı olan glükoz kılcal duvarlardan aktif bir biçimde geçer, bunları özel bazı proteinler kılcal duvarlarından geçirirler. Kan-beyin bariyerinin varlığı bu sıvının kompozisyonun regüle edilmesini kolaylaştırmaktadır. Bazı beyin alanlarında bariyer göreli olarak daha geçirgendir (örneğin area postrema, burası beyinde kusma tepkisinin kontrol edildiği yerdir). Kan-beyin bariyeri. 18

19 Bir Nöron İçerisinde İletişim Aksonların Elektriksel Potansiyelinin Ölçülmesi Mürekkepbalığı aksonu sahip olduğu 0.5mm kalınlık ile en büyük memeli aksonundan yüzlerce kez daha geniştir. Bu akson acil durum tepkilerini kontrol eder (tehlike durumunda ani kasılma gibi). Mikroelektrot: Oldukça ince elektrot, genellikle bireysel olarak nöronlardaki aktiviteyi kaydetmek için kullanılır. Cam elektriği iletmediği için, cam elektrot elektriği ileten bir sıvı ile doldurulur (potyasyum klorid çözeltisi gibi). Aksonun içi dışarısına göre negatif yüklüdür. İç-dış farkı 70mV tur, dolayısıyla membran içinde -70mV tur. Bu elektriksel yüke membran potansiyeli (membrane potential) adı verilir. Membran boyunca elde edilen bu elektriksel yüke dinlenme potansiyeli (resting potential) adı verilir. Elektriksel yükün ölçülmesi. 19

20 Bir Nöron İçerisinde İletişim Aksonların Elektriksel Potansiyelinin Ölçülmesi Mürekkepbalığı aksonu sahip olduğu 0.5mm kalınlık ile en büyük memeli aksonundan yüzlerce kez daha geniştir. Bu akson acil durum tepkilerini kontrol eder (tehlike durumunda ani kasılma gibi). Mikroelektrot: Oldukça ince elektrot, genellikle bireysel olarak nöronlardaki aktiviteyi kaydetmek için kullanılır. Cam elektriği iletmediği için, cam elektrot elektriği ileten bir sıvı ile doldurulur (potyasyum klorid çözeltisi gibi). Aksonun içi dışarısına göre negatif yüklüdür. İç-dış farkı 70mV tur, dolayısıyla membran içinde -70mV tur. Bu elektriksel yüke membran potansiyeli (membrane potential) adı verilir. Membran boyunca elde edilen bu elektriksel yüke dinlenme potansiyeli (resting potential) adı verilir. Bir akson, membran potansiyeli kaydedilirken uyarılır. 20

21 Bir Nöron İçerisinde İletişim Membran Potansiyeli Depolarize edici uyarıcının gücünü artırdılar. Her uyarıcı kısa bir süre için membran potansiyelini biraz daha fazla depolarize etmekteydi. 4 te membran potansiyeli aniden kendisini tersine çevirdi. Böylece, akson içi poziti olurken dışı negatife döndü. Kısa bir an için hiperpolarize olduktan sonra membran potansiyeli hızla normale döndü. Tüm bu süreç sadece 2ms. sürmüştü. Membran potansiyelindeki bu oldukça hızlı tersine dönme durumuna aksiyon potansiyeli (action potential) adı verilir. Aksiyon potansiyelini tetikleyen voltaj düzeyine ise, uyarılma eşiği (treshold of excitation) adı verilir. An action potential. 21

22 Bir Nöron İçerisinde İletişim Aksiyon Potansiyeline Neden Olan Nedir? Membran Potansiyeli Neden Var? Bu elektriksel yük birbirine zıt iki güç arasındaki dengenin sonucudur. 1. Yayılma (The force of diffusion) 2. Elektrostatik Basınç (The force of electrostatic Pressure) 1. Yayılma (The force of diffusion): Moleküllerin yüksek yoğunlukta olduğu alanlardan düşük yoğunlukta oldukları alanlara doğru hareketi. Moleküller her zaman hareket halindedirler, fakat hareket hızları ısıyla orantılıdır. Sadece mutlak sıfır durumunda [0 K (kelvin) = C] moleküllerin hareketi durur. 2. Elektrostatik Basınç (The force of Electrostatic Pressure): Bazı maddeler su içerisinde çözüldüğünde, her biri birbirine zıt elektriksel yüklere sahip iki parçaya (iyon) ayrılırlar. Bu iyonize madde çözeltisine elektrolit (electrolyte) adı verilir. İyonlar iki tiptedir: Pozitif yüklü katyonlar (cations) ve negatif yüklü anyonlar (anions). Bu bakımdan elektrostatik basınç, zıt elektriksel yüke sahip bu atomik parçacıkların arasındaki çekim gücü ve aynı yüktekiler arasındaki itme gücüdür. 22

23 Bir Nöron İçerisinde İletişim Hücre-içi sıvıda (Intracellular Fluid) ve Hücre-dışı sıvıda (Extracellular Fluid) İyonlar Intracellular fluid ve Extracellular fluid farklı ionlar içermektedir. Dolayısıyla, bu iyonların katkısıyla oluşan yayılma ve elektrostatik basınç membrane potansiyeline zemin hazırlamaktadır. Birkaç önemli iyon bulunmaktadır: 1. Organik anyonlar (negatif yüklü proteinler) (A - ), sadece hücre-içi sıvıda bulunurlar. 2. Klor iyonları (Cl - ), her iki sıvıda da bulunmakla beraber, en fazla extracellular sıvıda bulunurlar. 3. Sodyum iyonları (Na + ), her iki sıvıda da bulunmakla beraber, en fazla extracellular sıvıda bulunurlar. 4. Potasyum iyonları (K + ), her iki sıvıda da bulunmakla beraber, en fazla intracellular sıvıda bulunurlar. 23

24 Bir Nöron İçerisinde İletişim Hücre-içi ve Hücre-dışı sıvıda İyonlar (Ions in the Extracellular and Intracellular Fluid) The relative concentration of some important ions inside and outside the neuron and the forces acting on them. 24

25 Bir Nöron İçerisinde İletişim Hücre-içi ve Hücre-dışı sıvıda İyonlar (Ions in the Extracellular and Intracellular Fluid) Bir sodyum-potasyum taşıyıcısı. 25

26 Yayılma ve elektrostatik basınç etkilerinin her ikisi birden Na + u hücre içerisine iter. Fakat membran bu iyona çok fazla geçirgen değildir ve sodyum-potasyum taşıyıcıları sürekli olarak Na + u dışarıya pompalayarak intracellular Na + düzeyini düşük tutmaktadır. Peki, membran bir anda Na + a geçirgen olursa ne olur? Bu pozitif yüklü iyonların içeriye hücumu membran potansiyelini radikal bir biçimde değiştirir. Ardından Na + iyonları hücre içine hücum eder (FD&EP etkileriyle) ve K + iyonları hücrenin dışına hücum eder (FD&NoEP etkileriyle). Aksiyon Potansiyeli (Action potential): Bir akson üzerinde bilginin aktarılmasınatemel hazırlayan kısa elektrik itkisi. Aksiyon Potansiyeli Bir sodyum-potasyum taşıyıcısı. 26

27 İyon Kanalları Membran çift katmalı lipid moleküllerinden oluşmuştur ve içerisinde çok farklı tipte proteim molekülleri yüzmektedir. Bir protein molekülü tipi vardır ki, bunlar iyonların hücreye giriş ve çıkışları için bir geçit oluştururlar. Bu moleküller iyon kanallarını (ion channels) oluştururlar. Her açık sodyum kanalı saniyede 100 milyon iyon alabilmektedir. Bunun gibi en azından 75 farklı iyon kanalı bulunmaktadır. Bir sodyum-potasyum taşıyıcısı. 27

28 İyon Hareketleri (The Movements of Ions) 1. Na+ difüzyon ve elektrostatik basıncın baskısıyla membrana doğru hücum eder. Bu kanallar voltaj-bağımlı iyon kanalları (voltagedependent ion channels) oldukları için membran potansiyelindeki değişikliklerle açılır. Pozitif yüklü sodyum iyonlarının içeriye doğru akışı membran potansiyelinde hızlı bir değişime neden olur, -70 ten +40 mv a. 2. Membran voltaj-bağımlı potasyum kanallarına sahiptir, ama bu kanallar voltaj-bağımlı sodyum kanallarından daha az duyarlıdır. Bu yüzden, açılmaya başlamadan daha yüksek düzeyde br depolarizasyona ihtiyaç duyarlar. Yani, sodyum kanallarından daha sonra açılırlar. 3. Tepe noktasında (1ms) sodyum kanalları, membran dinlenme potansiyeline ulaşıncaya kadar bir daha açılamaz. Bu nedenle hücreye daha fazla Na + giremez. Aksiyon potansiyeli sürecindeki iyon hareketleri 28

29 İyon Hareketleri (The Movements of Ions) 4. Membrandaki voltaj-bağımlı potasyum kanalları açılır, K + iyonları membranın içerisinden serbest bir şekilde hareket etmeye başlar. Bu sefer aksonun içerisi pozitif yüklü hale gelir ve bu şekilde K + yayılma ve elektrostatik basınçla hücre dışına atılır. Katyonların bu dışarı atımı membran potansiyelinin kendi normal değerine geri dönmesine neden olur. Bu şekilde potasyum kanalları yeniden kapanmaya başlar. 5. Potasyum kanlları kapanır ve daha fazla potasyum hücreden ayrılmaz. 6. Membranın dışındaki K + iyonların birikimi geçici bir hiperpolarizasyona yol açar. Bu ekstra iyonlar etrafa dağılmaya devam eder de membran potansiyeli -70mV a geri döner. Aksiyon potansiyeli sürecindeki iyon hareketleri 29

30 Aksiyon Potansiyelinin İletimi (Conduction of the Action Potential) Şimdi mürekkep balığı aksonu kullanarak axondan aşağı mesaj hareketini inceleyelim. Aksiyon potansiyeli akson üzerinde akarken büyüklük bakımında sabit kalır. Ya hep ya hiç yasası (All-or-none law): bir aksiyon potansiyeli ya gerçekleşir ya da gerçekleşmez. Bir kez tetiklendiğinde aksonun sonuna kadar iletim gerçekleşir. Aksiyon potansiyelinin iletimi. 30

31 Aksiyon Potansiyelinin İletimi (Conduction of the Action Potential) Eğer aksiyon potansiyeli ya hep ya hiç durumu ise nasıl olur da sürekli şekilde değişebilen bilgiyi temsil edebilir? (örneğin, bir uyarıcının gücü) Ateşleme Oranı (Rate of firing): Aksiyon potansiyellerinin üretilme oranı (örneğin, Güçlü-zayıf kasa ilişkin daralma, parladonuk ışık algısı). Oran yasası (The rate law). 31

32 Aksiyon Potansiyelinin İletimi (Conduction of the Action Potential) Eşikaltı depolarizasyon (Subtreshold depolarization): Bir aksiyon potansiyeli üretmek için çok küçüktür. Pasiftir, ne sodyum ne de potasyum kanalları açılır ya da kapanır. Akson bir elektrik kablosu gibi hareket eder. Sinyal, sızıntı ve direnç yüzünden gittikçe zayıflar. Sinyal büyüklük bakımından düştüğü için bu durum azalan iletim (decremental conduction) olarak adlandırılır. Azalan iletim (Decremental conduction). Eşitaltı depolarizasyon aksona uygulandığında membran potansiyelindeki bozulma uyarıcı elektrodun yakınında en büyüktür ve aksonda daha uzak mesafelere gittikçe kademeli olarak küçülür. 32

33 Aksiyon Potansiyelinin İletimi (Conduction of the Action Potential) Atlamalı İletim (Saltatory conduction): Aksonun miyelinli bölümleri hücredışı sıvıdan yalıtılmış olduğu ve tek açık bölümü de Ranvier boğumu olduğu için aksiyon potansiyeli Ranvier boğumlarında Na+ tarafından yeniden üretilir Azalan iletimi, aksiyon potansiyelinin yeniden üretilmesi takip eder. Atlamalı iletimin avantajarı: 1. Atlamalı iletim ekonomik olarak avantajlıdır: Çok daha az Na + pompalanması gerekir. 2. Atlamalı iletim hızlıdır: Boğumlar arası taşıma iletimin hızını arttırır. Atlamalı iletim (Saltatory conduction). Miyelinli bir aksondan aşağı aksiyon potansiyelinin yayılım göstermesi. 33

34 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Taşımanın yönü (aksoplazmik taşıma bakımından) Sinapsların Yapısı (Structure of Synapses) Sinaptik boşluk 200 Å (angstroms) genişliğindedir. Postsinaptik kalınlaşmaya reseptörlerin varlığı neden olur. Bir sinapsın detayları. 34

35 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Taşıyıcı Maddenin Salımı (Release of Transmitter Substance) Taşıyıcı maddenin salınımı oldukça hızlı bir olaydır, sadece bir kaç milisaniyede gerçekleşir Olayın gerçekleştiği an üzerinde çalışmak amacıyla, 4K (-270 C) derecedeki saf bir bakır blok kullanılarak dondurma işlemi yapılabilir. Sinapsın bir kesitin gösteren -elektron mikroskoptan elde edilmiş- bir fotograf. 35

36 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Taşıyıcı Maddenin Salımı (Release of Transmitter Substance) Presinaptik membranın salınım alanı voltaj-bağımlı kalsiyum kanallarını içerir. Terminal düğmenin membranı sonlanan bir aksiyon potansiyeli tarafından depolarize edildiğinde kalsiyum kanalları açılır. Nörotransmiter salımı (Release of neurotransmitter). Aksiyon potansiyeli kalsiyum kanallarını açar. Ca +2 iyonları içeri girer ve sinaptik keseciklerin membranına yapışık proteine bağlanır. Kaynaşma gözenekleri açılır ve taşıyıcı madde sinaptik boşluğa salıverilir. Taşıyıcı madde membranı terminal düğmeciğinki ile kaynaşır. 36

37 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Reseptörlerin İyonik Reseptörler Tarafından Aktivasyonu (Activation of Receptors by Ionotropic Receptors): Doğrudan Yöntem (The Direct Method) Ionotropic receptors. Ion channels opens when a molecule of neurotransmitter attaches to the binding site. 37

38 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Reseptörlerin Metabotropik Reseptörler Tarafından Aktivasyonu (Activation of Receptors by Metabotropic Receptors):Dolaylı Yöntem (The Indirect Method) Metabotrobik Reseptörler (Metabotropic receptors). Reseptörler ve iyon kanalları birbirinden farklı yerleşimlere sahiptir. Nörotransmiter molekülü receptörün bağlanma alanına tutunduğu zaman iyon kanallarını açan kimyasal süreçleri başlatır. 38

39 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Postsinaptik Potansiyeller (Postsynaptic Potentials): Nöral entegrasyon (Neural Integration) UPSP=Uyandırıcı PostSinaptik Potansiyeller (EPSPs=Excitatory PostSynaptic Potentials) KPSP=Ketleyici PostSinaptik Potansiyeller (IPSPs=Inhibitory PostSynaptic Potentials) Uyandırıcı ve ketleyici sinapslar tarafından üretilen depolarizasyonların ve hiperpolarizasyonların ölçülmesi. 39

40 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Postsinaptik Potansiyeller (Postsynaptic Potentials): Nöral entegrasyon (Neural Integration) UPSP=Uyandırıcı PostSinaptik Potansiyeller (EPSPs=Excitatory PostSynaptic Potentials) KPSP=Ketleyici PostSinaptik Potansiyeller (IPSPs=Inhibitory PostSynaptic Potentials) Nöral entegrasyon (Neural integration). Uyandırıcı ve ketleyici sinapsların postsinaptik nörondaki aksiyon potansiyellerinin üretilmesi üzerindeki etkisi. 40

41 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Postsinaptik Potansiyeller (Postsynaptic Potentials): İyonik Hareketler (Ionic Movements) Postsinaptik potansiyeller sürecindeki iyonik hareketler. 41

42 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Postsinaptik Potansiyelin Sonlanması (Termination of the Postsynaptic Potential) Geri Alım (Reuptake). Sinaptik boşluğa salıverilen nörotransmiter moleküllerinin terminal düğmeciklerine geri taşınması. 42

43 Sinaptik İletim (Synaptic Transmission) Postsinaptik Potansiyelin Sonlanması (Termination of the Postsynaptic Potential) Asetilkolinin asetilkolinesteraz tarafından yıkımı ve kolinin geri alımı. 43