SİNAPTİK İLETİM Dr. Ayşe DEMİRKAZIK.

... konulu sunumlar: "SİNAPTİK İLETİM Dr. Ayşe DEMİRKAZIK."— Sunum transkripti:

1 SİNAPTİK İLETİM Dr. Ayşe DEMİRKAZIK

2 About this Chapter How cells communicate
Electrical and chemical signals Receptor types and how they function Local regulation of cells Modification of receptors and signals Homeostatic balance depends on communication Feedback regulates integration of systems

3 Cell to Cell Conduction: the Synapse
Electrical synapses: gap junctions Very fast conduction Example: cardiac muscle Chemical synapses Pre synaptic terminal Synthesis of Neurotransmitters Ca2+ releases Neurotransmitters Synaptic cleft Postsynaptic cell: Neurotransmitter receptors

4 Cell to Cell Conduction: the Synapse

5 Synapses

6 Types of Synapses Axodendritic – synapses between the axon of one neuron and the dendrite of another Axosomatic – synapses between the axon of one neuron and the soma of another Other types of synapses include: Axoaxonic (axon to axon) Dendrodendritic (dendrite to dendrite) Dendrosomatic (dendrites to soma)

7 Electrical Synapses Electrical synapses:
Are less common than chemical synapses Correspond to gap junctions found in other cell types Are important in the CNS in: Arousal from sleep Mental attention Emotions and memory Ion and water homeostasis

8 Chemical Synapses Specialized for the release and reception of neurotransmitters Typically composed of two parts: Axonal terminal of the presynaptic neuron, which contains synaptic vesicles Receptor region on the dendrite(s) or soma of the postsynaptic neuron

9 Overview of Cell to Cell Communication:
Chemical Autocrine & Paracrine: local signaling Endocrine system: distant, diffuse target Electrical Gap junction: local Nervous system: fast, specific, distant target

10 Gap Junctions and CAMs Protein channels - connexin
Direct flow to neighbor Electrical- ions (charge) Signal chemicals CAMs Need direct surface contact Signal chemical Figure 6-1a, b: Direct and local cell-to-cell communication

11 Paracrines and Autocrines
Local communication Signal chemicals diffuse to target Example: Cytokines Autocrine–receptor on same cell Paracrine–neighboring cells Figure 6-1c: Direct and local cell-to-cell communication

12 Long Distance Communication: Hormones
Signal Chemicals Made in endocrine cells Transported via blood Receptors on target cells Figure 6-2a: Long distance cell-to-cell communication

13 Long Distance Communication: Neurons and Neurohormones
Electrical signal down axon Signal molecule (neurotransmitter) to target cell Neurohormones Chemical and electrical signals down axon Hormone transported via blood to target Figure 6-2 b: Long distance cell-to-cell communication

14 Long Distance Communication: Neurons and Neurohormones
Figure 6-2b, c: Long distance cell-to-cell communication

15 Figure 6-3: Signal pathways
Signal molecule (ligand) Receptor Intracellular signal Target protein Response Figure 6-3: Signal pathways

16 Figure 6-4: Target cell receptors
Receptor locations Cytosolic or Nuclear Lipophilic ligand enters cell Often activates gene Slower response Cell membrane Lipophobic ligand can't enter cell Outer surface receptor Fast response Figure 6-4: Target cell receptors

17 Presinaptik-postsinaptik kavramı
Bir sinapsta postsinaptik olan bir nöron Bir başka sinapsta presinaptik olabilir Sinir sisteminin tek bir organizasyonunda birçok presinaptik ve postsinaptik nöron olabilir

18 Yaptığı uyarıya göre sinaps türleri
Uyarıcı sinaps; postsinaptik nöronu eksite eden, uyaran sinapstır...yani AP oluşturmasını kolaylaştırır İnhibe edici sinaps; postsinaptik nöronu inhibe eden sinapstır

19 iki farklı kimyasal sinaps eksitatör inhibitör
Postsinaptik membranda çalışan sinyal iletme mekanizması tipi ve Reseptörün etkilediği kanalın tipi sinyalin formunu belirler Postsinaptik membrandaki transmitter etkisi iki tür olabilir; Uyarıcı İnhibe edici

20 İyon kanalları postsinaptik nöronun birinci etkilenme yolu
Na kanallarının açılması; nöronu uyarır, yani Na kanallarını açan NT eksitatördür Cl- kanallarının açılması; nöronu inhibe eder, yani Cl- kanallarını açan NT inhibitördür Katyon kanalları; çoğunlukla Na, bazen de K ve Ca iyonlarının geçişine izin verir Anyon kanalları; en çok Cl olmak üzere diğer bazı anyonları da geçirebilir

21 Postsinaptik nöronda eksitasyon
Sodyum iyon kanallarının açılması Eksitasyonun en sık kullanılan şeklidir Klorür iyon kanallarının baskılanması Potasyum iyon kanallarının baskılanması Eksitatör reseptör sayısının artması İnhibitör reseptör sayısının azalması Hücre içi metabolik değişiklikler Hücre aktivitesini uyarmak için yapılan değişiklikler

22 Postsinaptik nöronda inhibisyon
Klorür iyon kanallarının açılması Potasyum iyon iletiminde artış Eksitatör reseptör sayısının azalması İnhibitör reseptör sayısının artması Hücresel metabolik fonksiyonları inhibe eden düzenlemeler

23 EPSP Eksitatör PostSinaptik Potansiyel
Presinaptik eksitatör nörotransmitter salınımı Postsinaptik eksitatör reseptörlerin uyarılması Na iyon kanallarının açılması Na geçirgenliğinin artması Elektrokimyasal olarak Na’un hücre içine akışının artması EPSP’nin oluşması

24 Potansiyelin anlamı Tek başına bir EPSP aksiyon potansiyeli oluşturmak için yeterli değildir Amplitüdün büyümesi için iki yol vardır; Birçok terminalden eş zamanlı deşarjların olması Aynı terminalden kısa aralıklarla deşarjın tekrarlanması

25 AP’nin oluşması EPSP yeterli büyüklüğe ulaştığında AP ortaya çıkar
AP’nin başlangıç yeri akson başlangıç segmentidir

26 IPSP İnhibitör PostSinaptik Potansiyel
Presinaptik inhibitör nörotransmitter salınımı Postsinaptik inhibitör reseptörlerin uyarılması K ve Cl kanallarında ortaya çıkan değişiklikler K iyonlarının dışarı akması Cl iyonlarının içeri akması IPSP’nin oluşması (hiperpolarizasyon)

27 Yavaş postsinaptik potansiyeller
EPSP ve IPSP’ye ek olarak; Yavaş formlar da vardır K geçirgenliğindeki düşüşe bağlı olarak yavaş EPSP K geçirgenliğindeki artışa bağlı olarak da yavaş IPSP’ler oluşur

28 Sumasyon Spasyal-uzaysal
Bir postsinaptik nöron; Çeşitli presinaptik nöronlardan aynı zamanda impulslar alır ve bu EPSP’ler toplanırsa

29 Sumasyon Temporal-zamansal
Bir postsinaptik nöron; Uygun aralıklarla Aynı presinaptik sinapstan deşarjlar alır Ve bu EPSP’ler toplanırsa

30 EPSP ve IPSP

31 İnhibitör ve Eksitatör potansiyeller

32 diverjans-dağılma Bir nörondan gelen impulsların sinapslar sayesinde pekçok nörona ulaşmasına denir Bu sayede bir nöron çok geniş alanlarda etkili olabilir

33 konverjans-toplanma Bir postsinaptik nöron binlerce presinaptik nörondan gelen uyarıların etkisi altında olabilir Bu binlerce farklı nöronun impulslarının bir hücreyi etkilemesine konverjans denir

34 sinapslarda inhibisyon
1.Direkt inhibisyon; Bir IPSP tarafından nöronda meydana getirilen inhibisyondur Postsinaptik deşarj olmadan gerçekleşir 2.İndirek inhibisyon; Nöronda AP oluştuktan sonra oluşan inhibisyondur Refrakter periyod, ard hiperpolarizasyon döneminde nöron indirekt olarak inhibe durumdadır

35 Presinaptik inhibisyon
Bazen bir presinaptik AP henüz sinaptik aralığa ulaşamadan aksoaksonal sinaps tarafından söndürülür Klor iletkenliğinde artış K dışa akışında artma Ca’un hücreye girişi için gerekli potansiyele ulaşılamaz GABA’nın en çok kullandığı inhibisyon yolu

36 Negatif feed back inhibisyon
Nöronlar kendi kendilerini de inhibe edebilirler Akson kollateralleri, ara nöronlarla sinaps yapar Bu ara nöronlar sinyalin çıktığı nöronu ve/veya başka nöronları inhibe ederler Renshaw hücreleri (nöronları)...

37 Renshaw hücre inhibisyonu

38 Membrane Receptor Classes
Ligand- gated channel Receptor enzymes G-protein-coupled Integrin

39 Membrane Receptor Classes
Figure 6-5: Four classes of membrane receptors

40 Figure 6-8: Biological signal transduction
Transforms signal energy Protein kinase Second messenger Activate proteins Phosporylation Bind calcium Cell response Figure 6-8: Biological signal transduction

41 Figure 6-7: Signal amplification
Small signal produces large cell response Amplification enzyme Cascade Figure 6-7: Signal amplification

42 Figure 6-10: Tyrosine kinase, an example of a receptor-enzyme
Receptor Enzymes Transduction Activation cytoplasmic Side enzyme Example: Tyrosine kinase Figure 6-10: Tyrosine kinase, an example of a receptor-enzyme

43 G-Protein-coupled Receptors
Hundreds of types Main signal transducers Activate enzymes Open ion channels Amplify: adenyl cyclase-cAMP Activates synthesis

44 G-Protein-coupled Receptors
Figure 6-11: The G protein-coupled adenylyl cyclase-cAMP system

45 Transduction Reviewed
Figure 6-14: Summary of signal transduction systems

46 Novel Signal Molecules
Calcium: muscle contraction Channel opening Enzyme activation Vesicle excytosisNitric Oxide (NO) Paracrine: arterioles Activates cAMP Brain neurotransmitter Carbon monoxide (CO)

47 Novel Signal Molecules
Figure 6-15: Calcium as an intracellular messenger