Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

Átírás

1 Egy idegsejt működése a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

2 Nyugalmi potenciál

3 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

4 Donnan egyensúly 6. Külső tér Szemipermeábilis hártya Belső tér

5 Steady state K-ionokra (dinamikus állandóság) 7. Egy hipotetikus sejtben: csak a mozog szabadon Kezdeti állapot SEJT KÜLSŐ TÉR

6 Steady state: (dinamikus állandóság) 8. Egy hipotetikus sejtben: csak a mozog szabadon Steady state SEJT KÜLSŐ TÉR

7 Egyensúlyi potenciál - steady state -ra 9. Sejten kívüli tér Alacsony szint Elektromos mező grádiens Ion pumpa Eredő: elektro-kémiai erő Magas szint Koncentráció grádiens Sejten belüli tér Az egyensúlyi potenciál egy ionra nézve az a feszültség, ahol nincs nettó ionáramlás a membránon keresztül.

8 Nyugalmi potenciál 10. Na + / 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.

9 Nyugalmi potenciál 11. Plazma membrán Voltméter 70 mv Mikroelektród sejten kívül Mikroelektród sejten belül Axon Neuron

10 Transzport fehérjék

11 A transzport fehérjék típusai 12. A. Ion csatornák passzív transzport I. Specifikus csatornák -, Na +, Ca 2+, Cl - II. kation-szelektív csatornák B. Ion pumpák aktív transzport

12 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

13 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

14 zárt nyitott 14. konnexon Konnexin monomer Plazma membrán Gap junction 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

15 Na + - -pumpa 15. Extracelluláris tér ATP Citoplazma Na + Na + Nagy K+ permeabilitás Na + Na + Kicsi Na+ permeabilitás Na +

16 -csatornák 16. Csatorna pórus S1 S2 S3 S4 S5 S6 H5 monomer S4 szegmens: feszültség szenzor Tetramer szerkezet

17 -csatorna család 17. Depolarizáció-aktivált, nem-inaktiválódó csatorna Pórus-képző domén Depolarizáció-aktivált, inaktiválódó csatorna Depolarizáció- és Ca 2+ - aktivált csatorna Ca 2+ -kötő hely Ciklikus nukleotid-aktivált kation csatorna Ciklikus nukleotid-kötő hely Inward rectifier csatorna Mg 2+ poliamin blokkoló hely

18 Na + /Ca + -csatornák Extracelluláris tér Csatorna pórus Domén I Domén II Domén III Domén IV S1 S2 S3 S4 S5 S6 H5 Citoplazma Inaktivációs kapu S4 szegmens: feszültség szenzor -alegység

19 Na + -csatorna 19. Domén I Domén II Domén III Domén IV külső Plazma membrán belső pórus Plazma membrán Domén I Domén II

20 A feszültség-szabályozott ioncsatornák működése 20. Térszerkezet változás Aktivációs kapu Nyitva Zárva Csatorna pórus betömése Inaktivációs kapu Nyitva Zárva

21 A feszültség szenzor működése 21. Na + Na + Na + Na + Na + Na + Feszültség szenzorok Aktivációs kapu

22 Akciós potenciál

23 Serkentés, EPSP érző neuron Na + Na + Akciós potenciál az izmokhoz Serkentő szinapszisok Mikroelektród a motor neuronban mv Motor neuron Idő (ms) EPSP (excitatory post-synaptic potential): serkentő poszt-szinaptikus potenciál

24 Gátlás, IPSP 23. Akciós potenciál 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

25 Serkentés és gátlás 24. Gátló preszinaptikus neuron Serkentő preszinaptikus neuron Motor neuron IPSP EPSP Akciós potenciál IPSP EPSP

26 Serkentés - gátlás 25. Na + Na + Cl - Cl - Cl - Cl - Na + Na + Külső tér Sejt membrán Depolarizáció Belső tér

27 Serkentés - gátlás 26. Na + Na + Cl - Cl - Cl - Cl - Na + Na + Külső tér Sejt membrán Hiperpolarizáció Belső tér

28 A stimulus összegződése 27. Térbeli összegződés Időbeli összegződés

29 A minden vagy semmi alapelv 28. IPSP EPSP küszöb Akciós potenciál IPSP EPSP küszöb

30 Membrán potenciál (mv) Az Ingerület Kódja 28b Gyenge inger Közepes inger Erős inger Nincs akciós potenciál közepes gyakoriságú akciós potenciál sűrű akciós potenciál

31 Az akciós potenciál terjedése 29. Axon Akciós potenciál 1 Na + Axon szegmens Akciós potenciál 2 Na + Akciós potenciál 3 Na +

32 Az akciós potenciál terjedése Na + 4 További Na + csatornák nyílnak ki, a csatornák még zárva vannak 2 Na + Na+ Akciós potenciál EREDÉSI DOMB 3 A Na + csatornák bezárnak, a csatornák kinyílnak 5 Na+ Egy stimulus kinyithat néhány Na+ csatornát (epsp); ha túllépi a küszöböt: akciós potenciál generálódik 2 Küszöb potenciál 1 Nyugalmi potenciál A csatornák lassan zárnak be: rövid túllövés 1 Axon 6 Visszatérés a nyugalmi állapothoz Nyugalmi állapot: feszültség-függő Na + és csatornák zárva vannak

33 Az akciós potenciál terjedése 31. Depolarizáció Repolarizáció Nyugalmi állapot Nyugalmi állapot Túllövés idő Plazma membrán Nyugalmi állapot Na + csatorna csatorna Depolarizáció Repolarizáció Túllövés

34 Az akciós potenciál terjedése 32.

35 Ugráló impulzusok 33. Mielin hüvely Ranvier befűződés Ranvier befűződés

36 Terjedő szignál 34. Dendritek preszinaptikus végződések Összegződés Sejttest Sejtmag Tüzelés kezdeményezés Axon domb Mielin hüvely Impulzus terjedés Axon végződések Transzmitter kiválasztás