a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Átírás

1 Egy idegsejt működése a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Nyugalmi potenciál Az ionok vándorlása 5. Alacsonyabb koncentráció ioncsatorna membrán Passzív Aktív 3 tényező határozza meg: 1. Koncentráció gradiens 2. Elektromos gradiens 3. Ion pumpa Magasabb koncentráció Pozitív oldal Negatív oldal 1

2 Donnan egyensúly 6. Külső tér Szemipermeábilis hártya Belső tér Steady state K-ionokra (dinamikus állandóság) 7. Egy hipotetikus sejtben: csak a K mozog szabadon Kezdeti állapot K SEJT K K K K K K K K K K K K K K KÜLSŐ TÉR Steady state: K (dinamikus állandóság) 8. Egy hipotetikus sejtben: csak a K mozog szabadon Steady state K K K K K SEJT K K K K K K KÜLSŐ TÉR K K K K 2

3 Egyensúlyi potenciál - steady state K -ra 9. Sejten kívüli tér Alacsony K szint Elektromos mező grádiens Ion pumpa Eredő: elektro-kémiai erő Magas K szint Koncentráció grádiens Sejten belüli tér Az egyensúlyi potenciál egy ionra nézve az a feszültség, ahol nincs nettó ionáramlás a membránon keresztül. Nyugalmi potenciál 10. Na /K pumpa 70 mv koncentráció gradiens nyomás 70 mv elektrosztatikus nyomás elektrokémiai erő 90 mv koncentráció gradiens nyomás 70 mv elektrosztatikus nyomás 70 mv elektrosztatikus nyomás 50 mv koncentráció gradiens nyomás Definíció: A nyugalmi potenciál a nem-stimulált gerjeszthető sejtek membránjának két oldala közötti feszültség. Nyugalmi potenciál 11. Plazma membrán Voltméter 70 mv Mikroelektród sejten kívül Mikroelektród sejten belül Axon Neuron 3

4 Transzport fehérjék A transzport fehérjék típusai 12. A. Ion csatornák passzív transzport I. Specifikus csatornák -K, Na, Ca 2, Cl - II. kation-szelektív csatornák B. Ion pumpák aktív transzport 12. A transzport fehérjék típusai A. Ion csatornák passzív transzport I. Szivárgó csatornák nem-szabályozott II. Szabályozott csatornák - Feszültség-függő csatornák - Ligand-szabályozott csatornák - Foszforiláció-szabályozott csatornák - Feszülés/nyomás szabályozott csatornák - Gap junction csatornák B. Ion pumpák aktív transzport 4

5 Szabályozott ion csatornák 13. Roderick MacKinnon 2003 Kémiai Nobel Díj az ioncsatornák szerkezeti és funkcionális tanulmányozásáért" Ligand-szabályozott Feszültség-függő Extracelluláris tér Citoplazma Foszforiláció-szabályozott Kapu Feszülés-függő foszforiláció összehúzódás foszforiláció citoszkeleton zárt nyitott 14. konnexon Konnexin monomer Gap junction Plazma membrán Intercelluláris tér 2-4 nm-es tér Hidrofil csatorna konnexonok Gap junction zárt nyitott citoplazma membrán citoplazma membrán Extracelluláris tér A konnexonok átívelik a két membránt konnexinek Na -K -pumpa 15. Extracelluláris tér Citoplazma K ATP Na K Na Nagy K permeabilitás K Na Na K Kicsi Na permeabilitás Na 5

6 K -csatornák 16. Csatorna pórus S1 S2 S3 S4 S5 S6 H5 monomer S4 szegmens: feszültség szenzor Tetramer szerkezet K -csatorna család 17. Depolarizáció-aktivált, nem-inaktiválódó K csatorna Pórus-képző domén Depolarizáció-aktivált, inaktiválódó K csatorna Depolarizáció- és Ca 2 -aktivált K csatorna Ca 2 -kötő hely Ciklikus nukleotid-aktivált kation csatorna Ciklikus nukleotid-kötő hely Inward rectifier K csatorna Mg 2 poliamin blokkoló hely Na /Ca -csatornák Extracelluláris tér Csatorna pórus Domén I Domén II Domén III Domén IV S1 S2 S3 S4 S5 H5 S6 Citoplazma Inaktivációs kapu S4 szegmens: feszültség szenzor α -alegység 6

7 Na -csatorna 19. Domén I Domén II Domén III Domén IV külső Plazma membrán belső pórus Plazma membrán Domén I Domén II A feszültség-szabályozott ioncsatornák működése 20. Térszerkezet változás Aktivációs kapu Nyitva Zárva Csatorna pórus betömése Inaktivációs kapu Nyitva Zárva A feszültség szenzor működése 21. Na Na Na Na Na Na Feszültség szenzorok Aktivációs kapu 7

8 Serkentés, EPSP érző neuron Na Na az izmokhoz Serkentő szinapszisok Mikroelektród a motor neuronban mv Motor neuron Idő (ms) EPSP (excitatory post-synaptic potential): serkentő poszt-szinaptikus potenciál Gátlás, IPSP 23. Cl - Cl - Gátló preszinaptikus neuron Gátló szinapszis Mikroelektróda a motor neuronban mv Motor neuron Idő (ms) IPSP (inhibitory post-synaptic potential): gátló poszt-szinaptikus potenciál 8

9 Serkentés és gátlás 24. Gátló preszinaptikus neuron Serkentő preszinaptikus neuron Motor neuron IPSP EPSP IPSP EPSP Serkentés - gátlás 25. Na Na K K Cl - Cl - Cl - Cl - Na Na Külső tér Sejt membrán Depolarizáció Belső tér K K K K Serkentés - gátlás 26. Na Na K K Cl - Cl - Cl - Cl - Na Na Külső tér Sejt membrán Hiperpolarizáció Belső tér K K K K 9

10 A stimulus összegződése 27. Térbeli összegződés Időbeli összegződés A minden vagy semmi alapelv 28. IPSP EPSP küszöb IPSP EPSP küszöb Az Ingerület Kódja 28b. enciál (mv) Membrán pote Gyenge inger Közepes inger Erős inger Nincs akciós potenciál közepes gyakoriságú akciós potenciál sűrű akciós potenciál 10

11 Az akciós potenciál terjedése 29. Axon 1 Na Axon szegmens K 2 Na K K 3 Na K Az akciós potenciál terjedése Na 4 K Na További Na csatornák nyílnak ki, K a K csatornák még zárva vannak A Na csatornák bezárnak, a K csatornák kinyílnak EREDÉSI DOMB 2 Na Akciós potenciál 3 5 Na Egy stimulus kinyithat néhány Na csatornát (epsp); ha túllépi a küszöböt: akciós potenciál generálódik 4 2 Küszöb potenciál 1 5 Nyugalmi potenciál 6 A K csatornák lassan zárnak be: rövid túllövés 1 Axon 6 Visszatérés a nyugalmi állapothoz Nyugalmi állapot: feszültség-függő Na és K csatornák zárva vannak Az akciós potenciál terjedése 31. Depolarizáció Repolarizáció Nyugalmi állapot Nyugalmi állapot Túllövés idő Plazma membrán Nyugalmi állapot Na csatorna K csatorna Depolarizáció Repolarizáció Túllövés 11

12 Az akciós potenciál terjedése 32. Ugráló impulzusok 33. Mielin hüvely Ranvier befűződés Ranvier befűződés Terjedő szignál 34. Dendritek preszinaptikus végződések Összegződés Sejttest Sejtmag Tüzelés kezdeményezés Axon domb Mielin hüvely Impulzus terjedés Axon végződések Transzmitter kiválasztás 12