Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Aksiyon potansiyeli

14,393 views

Published on

Aksiyon potansiyellerinin oluşumu, iletilmesi, kaynak ve hedef hücrede meydana getirdiği değişikiliklerin fizyolojik incelemesi.

Published in: Health & Medicine
  • Be the first to comment

Aksiyon potansiyeli

  1. 1. Aksiyon PotansiyeliAksiyon Potansiyeli Özgün ÖzalayÖzgün Özalay Ege Üniversitesi – Sinirbilim ABDEge Üniversitesi – Sinirbilim ABD www.ozgunozalay.comwww.ozgunozalay.com
  2. 2. Aksiyon Potansiyeli ● Aksiyon potansiyelinin anahtar elemanı olan “Voltaj Kapılı İyon Kanalları” taşınan bilginin çeşitliliği açısından çok önemli. ● Bu konudan önce Aksiyon Potansiyeli(AP)'nin temel 4 özelliğinden bahsedelim.
  3. 3. AP nin 4 Temel Özelliği 1) Eşik seviyesi 2) “Ya hep ya hiç” 3) Kayıpsız ileti 4) Etkisiz periyod
  4. 4. Bugün bildiklerimizi nasıl öğrendik? ● Na ve K geçirgenliğinin AP'ne neden olduğunu düşündüler ve “Voltaj Kıskacı-Voltage Clamp” kullanarak, deneyler yaptılar.
  5. 5. Voltaj Kıskacı – Voltage Clamp Membran potansiyeli ölçülür İstenilen değer ile karşılaştırılır Değerler farklıysa axona akımı arttır/azalt Dengeleyici akım değeri Kısa devre (axial direnç) Yüksek iletken kablolar Membrandaki “İyonik” ve “Kapasitif” özellikleri ayrı ayrı inceleme Uygulanan akımların “Membran Potansiyaline” (Vm) etkisi kaydedilir.
  6. 6. Deney Sonuçları 10 mV uyarımda “Sızıntı Akımı” Büyük bir depolarizasyon sonrası toplam akım.Sızıntı akımı başlamadan önce “içeriye” doğru, daha sonra “dışarıya” doğru bir akım. Tetradoxin ile Na kanalları Tetraetilamonyum ile K kanalları bloke edilmiş Böylece AP'nin iki farklı karakterdeki iyon kapısı tarafından temelde kontrol edildiği gösterilmiş oldu.
  7. 7. Na ve K kanalını kapatan ilaçlar Na kanal blokerleri Tetradoxin ve Saxitoxin (Yüksek affinite)-Hızlı kanallar- K kanal blokerleri 4-Aminopyridine ve Tetraethylamonium (Düşük affinite)
  8. 8. -50 ile +75 mV arası iyon dengeleri K akımı, membran potansiyeli yükselmeye devam ettiğinde artarken, Na akımı denge potansiyeli geçildiğinde (>55mV) hücre dışına çıkma eğilimi gösterir.
  9. 9. Na Kanallarındaki fark ne? Na kanallarının K kanallarınından bir farkı da “inaktivasyon” süreçlerinin farklı olmasıdır. Uzun süreli bir uyaran verildiğinde, hızlı bir inaktivasyon sürecine sahip olmayan K kanalları uzun süre açık kalırken Na kanalları inaktive oluyor. Na kanallarındaki hangi sistem buna neden oluyor?
  10. 10. 1)Dinlenme Potansiyeli Aktivasyon kapısı KAPALI İnaktivasyon kapısı AÇIK 2)Aktif olduğunda Aktivasyon kapısı AÇIK İnaktivasyon kapısı AÇIK 3)İnaktive olduğunda Aktivasyon kapısı AÇIK İnaktivasyon kapısı KAPALI Bu şekilde Na kanalları, K kanallarına göre çok daha hızlı inaktif olurlar. Peki Na ve K kanalları birlikte nasıl çalışıyor?
  11. 11. K-Na kanalları K kanallarının biraz daha geç aktive olması nedeniyle AP eğrisi hafif sağa doğru kaymıştır. Yine geç kapanan K kanalları nedeniyle hiperpolarizasyon kısa bir süre için, Vm dinlenme potansiyelinin altına düşer(Ek değerine yaklaşır). Kanalların kapanmasıyla, membran dinlenme potansiyeline döner. Mutlak etkisiz dönem (absolute refractory period) Görece etkisiz dönem (relative refractory period) (Yaklaşık 5-10 ms)
  12. 12. Peki ya eşik değeri? Herşeyin dereceli(graded) değişim gösterdiği bir sistemde “Eşik değeri” ilk bakışta ilginç gelebilir. Aslında bu olay tamamen akımların birbiriyle yarışmalarının bir sonucu. Membran depolarizasyonu arttıkça içeriye olan Na akımı ile birlikte dışarıya K ve Sızıntı akımları da artar. Ancak Na kanallarının hızlı etkileri sebebiyle bir noktadan sonra; Na K L(sızıntı) > = Eşik (threshold)
  13. 13. Na-K nereye kadar? Sinir sistemimizde işlenen veri miktarını ve çeşitliliğini düşününce, tek başına Na ve K kanalları yeterli değil. Pek çok sinir hücresinde bahsettiğimiz temel sistem ortak bulunsa da pek çok çeşitlilik mevcut;  Voltaj kapılı Ca kanalları (çoğu hücrede)  Voltaj kapılı Cl kanalları (bazı ve kas hücrelerinde)  Na ve K geçirgen Hiperpolarize Aktive Katyon (HCN) kanalları (-30-40 mV) Bunların yanı sıra her bir kanalında farklı çeşitleri bulunmaktadır. Bunlardan 4 tanesi sinir sistemi açısından önemlidir; 1) Yavaş aktive olan K kanalları 2) Ca aktivasyonlu K kanalları (Daha negatif potansiyellerde K geçişini sağlar) 3) A tipi K kanalı (Aynı Na kanalları gibi hızlı tepki verir) 4) M tipi K kanalı (Küçük depolarizasyon ile uyarılır, yavaş, ACh ile bloke olur) Bunların yanı sıra sinir sisteminde voltaj kapılı Na kanallarının 8, Ca kanallarının 5 ana alt-tipi mevcuttur.
  14. 14. Sitoplazmik etkenler Sitoplazmik faktörler sinir hücresinin uyarılabilirliğini etkileyebilir. En önemli faktörlerden Ca; Dinlenme halindeki bir sinir hücresinin sitoplazmik ortamda düşük, hücre dışı ortamda yüksek konsantrasyonda bulunur. Depolarizasyon dalgası oluştuğunda, membrana yakın yüksek seviyede Ca varsa;  Hücre içine düşük dinlenme değerinde çok fazla Ca akımı olur.  Potansiyel Ca aktivasyonlu K kanalları açılır, K akımı oluşur.  Aynı zamanda Ca konsantrasyonu NT salınımı etkileyecektir.
  15. 15. Nöronun farklı bölgelerinin uyarılabilirliği Dendritler; Çok çeşitli voltaj kapılı iyon kanalları vardır (Ca,K,Na,HCN). Aktive olduklarında sinaptik potansiyeli hücre gövdesine iletirler. İletimin hızı, zamanı, şekli hücreye özgüdür. Akson tepeciği; AP için en düşük eşik değerine sahiptir. Çünkü voltaj kapılı Na kanallarının en yoğun olduğu bölgedir. Ayrıca dinlenme potansiyelinin küçük farklılaşmalarına tepki gösteren iyon kanalları mevcuttur. Sinir hücresinin farklı bölgelerinde farklı uyarılma sistemleri aktiftir.
  16. 16. Farklı Tip Nöronların Uyarılabilirliği Voltaj kapılı kanallar arasında K kanalları en fazla çeşitlilik gösterir. Farklı tip nöronların uyarılabilirliğini belirlemede K kanalları anahtar rol oynar. Nöronun taşıdığı kanalların kompozisyonundaki çeşitliliği (kanalların birbirine oranı) de uyarılabilirliği etkiler. Bazı nöronlar sadece tek bir AP ile uyarılırken bazı nöronları uyarmak için “spike train” tipinde bir uyarı gerekebilir. Örn: Bazı Ca ve HCN kanallarının bulunması “pacemaker” uyarıların oluşmasına neden olur (stimulusun olmadığı zamanlarda bile uyarılabilirlik). Çoğu nöron artan uyarana tepkiyi azaltırken, bazı hücreler (duyma sistemimizdeki) çok kısa “etkisiz dönem” geçirip yüksek frekanslara hızlı bir şekilde duyarlı hale gelebiliyor.(hızlı voltaj kapılı K kanalları sayesinde)
  17. 17. A tipi K kanalları Hiperpolarize durumda “gecikmiş cevap” Ca kanalları Hiperpolarizasyon dan sonra hızlı reaktive olan kanallar 20 mV potansiyelden sonra seri ateşleme yapar. M tipi K kanalları + NT M tipi kanallar seri ateşlemeye izin vermezken ACh ile M tipi kanallar bloke oluyor ve seri ateşleme izlenir. HCN ve Ca kanalları Thalamocortical yoldaki nöronlar, uyarı olmadan spontan AP oluştururlar.
  18. 18. Bu kanallar nasıl açılıyor? Yapılan patch-clamp çalışmalarında verilen uyarılara (Ip) farklı Na kanallarının farklı zamanlarda farklı şiddette tepki verdiği görülmüş. Ancak önemli olan nokta hepsinin “Ya hep ya hiç” şeklinde tepki vermesi. Kanalların sadece açık ve kapalı durumları mevcut, arada bir geçirgenlikleri yok. Sinyal çeşitliliği, kanalın özelliklerinden çok hücrede bulunan farklı tip voltaj kapılı kanalın bulunmasından kaynaklanıyor.
  19. 19. Bu kanallar nasıl açılıyor? Depolarizasyon uygulandığında Na akımına ters yönde bir “g” akımı(gating) oluştuğu gözlenmiş. Bu da kanal içindeki (+) yüklü, aktivasyon kapısını açan bir parçacığın hareketini sağlar. Membran potansiyelindeki değişikliklere göre bu parçacık aktivasyon kapısının açılmasını sağlar.
  20. 20. K,Na ve Ca kanalları akraba mı? Tüm voltaj kapılı katyon kanalları gözenek şeklinde, herbiri 6 transmembrane-segmenti olan, α-alt ünitelere sahiptir (S1-S6). 7. bir “P maddesi” S5-S6 arasındadır ve kanalın seçici filtresi görevini yapar. (+) yüklü S4 segmenti voltaj sensörü olabilir mi? Na ve Ca kanallarında polipeptid zinciri halinde K kanalları 4 alt üniteden ve tek bir gözenekten oluşuyor.
  21. 21. X-Işını Cyrstallographic Çalışmalar K kanalları üzerinde yapılmış. 2 bölümden oluşuyor; 1) Periferde, voltaj algılayan S1-S4 2) Merkezde, gözenek(pore) oluşturan S5-P-S6 S6 helixinin açık kalması için Glycin molekülüne tutunabileceği düşünülüyor. Başka bir soru da; Membran üzerinde fırtınalar koparken bu kanallar nasıl adapte oluyor?
  22. 22. Kanal tiplerinin çeşitliliği ve genetik mekanizmalar Farklı nöronların geniş ölçekli AP oluşturma mekanizmaları, ve tek bir nöronun farklı girdilere uygun yeni AP kalıpları oluşturması, sinir sisteminde çok çeşitli iyon kanallarının var olmasından kaynaklanmaktadır. Sadece K için bile, çok farklı tiplerde (M tipi, A tipi, Ca aktivasyonlu), farklı membran potansiyellerine duyarlı ve farklı NT modülatörlü pek çok voltaj-kapılı kanal vardır. Voltaj-kapılı kanalların bu çeşitliliğinden 5 önemli mekanizma sorumludur; 1) Tek bir kanalın alt-ünitelerini birden fazla gen kodlayabilir (Memelilerde Na için 8 farklı gen gösterilmiş). 2) K kanalının 4 alt ünitesi farklı genler tarafından kodlanabilir. 3) Tek bir gen parçalanarak alt-üniteleri kodlayan mRNA 'da varyasyona neden olabilir. 4) Alt-ünite kodlayan RNA, kimyasal modifikasyona uğrayabilir, etkilenen tek nükleotid, ilgili amino asidin alt-ünitedeki kompoziyonu değiştirecektir. 5) Bir tip alt-ünite, diğer ek(accessory) alt üniteler ile birleşebilir.

×