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 Outer membrane Inner membrane Matrix mtdna Inter membrane space
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) Mitokondri Endoplazmik Retikulum Çekirdek Kloroplast Golgi Cisimciği
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) +35 70 90
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 Dendritler (küçük dallar) Nöronun uyarı alan uçlarıdır İmpulsları hücre gövdesine doğru iletir Kısa ve çok dallıdır Dendritler de organel içerir
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 postsinaptik 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 postsinaptik 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 NÖROMUSKÜLER KAVŞAK KAS FİBRİLLERİ
Motor Son Plak
1. Aksonal aksiyon potansiyeli Sinaptik vezikül Sinaptik Çukur (SinaptikYarık) 2. Ca ++ akson ucuna girer Motor son plak
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 2. Ca ++ içeri girer Ca ++ 3. Asetilkolin salınır 4. Sarkolemma aksiyon potansiyeli 5. Uyaran T-tüplerinden sarkoplazmik retikuluma yayılır Ca ++ 6. SR den Ca++ salınır 7. Kasılma döngüsü başlar
Kas Hücresinin Sinirsel Aktivasyonu Figure 6.6 Slide 6.5B