SİNİR DOKUSU

SİNİR
DOKUSU
Doç.Dr. Ayşegül Telci

Elektrik uyarıların iletilmesi yoluyla, beden, duyular ve
çevre arasında iletişimi sağlayan ağ yapısıdır

İleti nöron denilen özelleşmiş sinir hücreleri tarafından
sağlanır, nöron gelen binlerce uyarıya tek bir yanıt verir

Uyarıların beyne büyük bir hızla iletilmesi sinir sisteminin
tasarımı sayesindedir
Nöron

Hücre gövdesi (soma): Nukleus burada yer alır, biyosentezler
burada olur

Dendritler: Diğer hücrelerden gelen sinyalleri alır

Akson: Diğer hücrelere sinyal iletisi, mm-m uzunluğunda

Normal bir erişkin beyninde 1011 nöron bulunur

Beyinde nöronlar arasına yerleşmiş, nöronlardan sayıca
10 kat fazla glia hücreleri bulunur

Glia hücreleri nöronlardan farklı olarak bölünebilir ve
elektriksel yalıtımı sağlar
Glia Hücreleri

Schwann hücresi (PSS)

Oligodendrosit (MSS)

Mikroglia (MSS makrofajları)

Ependim hücresi (MSS’in epitel benzeri hücreleri)

Astrosit (MSS’te en bol bulunan hücre)
Sinaps

Nöronlar arasında bilgi aktarımı, iki nöronun bağlantı
kurduğu ve impulsun bir nörondan diğerine geçtiği
sinaps bölgelerinde olur

Nöron aksonu diğer nöronun dendriti ile iletişim
bölgeleri oluşturur

Akson boyunca ilerleyen elektriksel potansiyel değişim
dalgalanmalarına aksiyon potansiyeli denir

Aksiyon potansiyeli sinapslarda nörotransmitterler
aracılığı ile kimyasal iletiye çevrilir

Kimyasal ileti bir sonraki hücrede yeni bir aksiyon
potansiyeli başlatır

Uyarının presinaptik bölgeye ulaşması ile nörotransmitter
denilen kimyasal ileti maddesi iki nöron arasındaki sinaps
aralığına salınır

Postsinaptik bölgeye ulaşan nörotransmitter plazma
membranındaki reseptörüne bağlanır ve o hücrede
elektriksel potansiyel değişimine sebep olur

Elektriksel uyarı (aksiyon potansiyeli) bilginin hızla, uzun
mesafeler kat ederek iletilmesini,

Kimyasal ileti ise iki nöron arasında bilginin geçişini sağlar

Her nöronda plazma membranının iki tarafındaki pozitif ve
negatif yüklerin farklılığı nedeni ile membran boyunca
elektriksel potansiyel farkı vardır
Dinlenme Membran Potansiyeli

Sinir hücresinin dinlenme durumunda elektriksel dağılım
hücre içinde negatif, hücre dışında pozitif olacak
şekildedir

Hücre dışında Na+ ve Cl- , hücre içinde K+ ve organik
anyonlar daha fazladır

Bu iyonik dağılım sonucunda dinlenme potansiyeli ortaya
çıkar

Bu elektrik potansiyel farkı 60-70 mV’tur

Hücre dışı 0 kabul edildiğinde hücre içindeki negatif yük
-70 mV’tur

Kimyasal konsantrasyon farkı ve membranın iki yüzü
arasındaki elektrik yük farkına bağlı elektrostatik güç
iyonların hareketini belirler (K+ ve Cl-)

Na+ için her iki güç de Na+ u hücre içine yönlendirecek
şekilde hareket eder

Na+- K+ dağılımının korunması Na+- K+ pompası ile sağlanır

Her iki katyon da gradyanların tersine
yönlendirildiğinden enerji (ATP) harcanması gerekir

Hücre membranının iki tarafı arasındaki potansiyel farkı
hücre içine iyon alınması ve hücre dışına iyon çıkışı ile
bozulur

Yük farkının azalmasına depolarizasyon, artışına
hiperpolarizasyon denir

Sinir uyarısı sonucu potansiyel farkının geçici olarak hızla
değişmesi iyon kanalları ile sağlanmaktadır

İki tür iyon kanalı vardır:
- Açılıp kapanabilen (gated)
- Sürekli açık olan (non-gated)

Sürekli açık olanlar dış faktörlerden bağımsız çalışır

Açılıp kapanabilen kanallar ise elektriksel ve kimyasal
uyarılara duyarlıdır
Aksiyon Potansiyeli

Uyarı geldiğinde Na+ kanalları lokal olarak açılır ve
hücrenin dinlenme membran potansiyeli değişerek
depolarize olur

Yeterli depolarizasyona ulaşıldığında aksiyon potansiyeli
tetiklenir

Depolarizasyon, bazı voltaja duyarlı Na+ kanallarının
açılmasına ve membranın Na+ a karşı geçirgenliğinin
artmasına yol açar

Membran boyunca pozitif yüklerin hareketi ile hücre
içinde pozitif yük artarak daha fazla depolarizasyon
meydana gelir

Membranın repolarizasyonunu sağlayan ve aksiyon
potansiyelini sonlandıran iki mekanizma vardır:
- Depolarizasyon devam ederken Na+ kanallarının
kapanması (inaktivasyon)
- Voltaja duyarlı K+ kanallarının geç açılması

Hücreden dışarıya doğru net pozitif yük akışı hücre
dinlenme potansiyeline ulaşıncaya kadar devam eder
Nörotransmitter

Nörotransmitterler, presinaptik membrandan sinaps
aralığına salınan ve postsinaptik membran potansiyelinde
değişikliklere yol açan küçük moleküllerdir

Nörotransmitter molekül, postsinaptik membranda
reseptörlerine bağlanarak uyarıcı = eksitatör veya
inhibe edici etki oluşturur

Transmembran yerleşim gösteren reseptörün
konformasyonu nörotransmitterin bağlanması ile değişir
- İyonotrofik reseptör: Voltaja duyarlı kanalların
açılması veya kapanmasına yol açar
- Metabotrofik reseptör: Hücre içi ikinci habercilerin
kaskadını başlatır

Nörotransmitterler hücre gövdesinde sentezlenir, akson
terminaline taşınır, burada veziküller içinde depolanır

Aksiyon potansiyeli oluştuğunda lokal Ca2+ artışının etkisi
ile veziküllerden ekzositoz ile sinaps aralığına salınırlar
Nörotransmitterler yapısal özelliklerine göre
3 sınıfa ayrılır:
Nörotransmitter
Fonksiyonu
Sentez enzimi
Asetilkolin
Başlıca Uyarıcı
Kolin asetiltransferaz
Dopamin
Uyarıcı ve İnhibitör
Tirozin hidroksilaz, dopa dekarboksilaz
Epinefrin
Uyarıcı
Dopamin-β-hidroksilaz (oksidaz)
Biyoaktif aminler
Norepinefrin
Uyarıcı
Dopamin-β-hidroksilaz
Triptofan hidroksilaz
Serotonin
Uyarıcı
Amino asitler
Glutamat
Uyarıcı
Glisin
Başlıca inhibitör
γ-Aminobütirat (GABA)
İnhibitör
Glutamat dekarboksilaz
Asetilkolin (ACh)

Kolin ve asetil KoA’dan, kolin asetiltransferaz enzimi
katalizi ile sentezlenir

Nörotransmitter olarak ACh sentezleyen nöronlara
kolinerjik nöronlar denir

Genel olarak eksitatör etki gösterir

Presinaptik membrana uyarı (aksiyon potansiyeli) gelir

Presinaptik membranda Ca2+ kanalları açılır

Ca2+ iyonları ekstrasellüler aralıktan hücre içine geçer,
Ca+2 konsantrasyonu hızla artar

Ca2+ iyonlarının artışı sinaptik veziküllerin ekzositozunu,
yani sinaptik aralığa çıkışını uyarır

Sinaptik aralığa salınan ACh postsinaptik membrandaki
reseptörüne bağlanır

ACh-rp bağlanması kas hücresinde postsinaptik Na+
kanallarının açılmasına ve sarkolemma depolarizasyonuna
neden olur

Sarkolemmanın içeriye doğru uzantısı olan transvers
tübüllerden, ilişkili olduğu sarkoplazmik retikuluma bu
depolarizasyon yayılır

Depolarizasyon ile SR’dan sarkoplazmaya Ca2+ salınır

Sonuç: Kas kontraksiyonu

Repolarizasyon için, ACh
kavşaktan uzaklaştırılır

Postsinaptik membranda
bulunan
asetilkolinesteraz
enzimi tarafından kolin
ve asetat’a ayrılır

Beyin vücut ağırlığının %2’sini oluşturur

Kardiyak atımın %15’i beyine ulaşırken, vücut oksijen
tüketiminin %20’si beyinde gerçekleşir ve total vücut
glukozunun %25’i beyinde kullanılır

Glukoz normal fizyolojik koşullarda beyin için tek ve
zorunlu enerji kaynağıdır:
– Enerjinin büyük bir kısmı iyonik gradyanın sağlanması,
– Geri kalanı nörotransmitter ve çeşitli moleküllerin
sentezi için kullanılır

Beyinde birçok kompleks yapıda lipid bulunmasına rağmen
bunlar metabolik işlev göstermeyip yapısal fonksiyona
sahiptir

Kan-beyin bariyerinin sınırlı geçirgenliği, fizyolojik
koşullarda beynin glukoz dışındaki molekülleri enerji
kaynağı olarak kullanmasını engeller

Ancak açlık ve diyabette veya bebeklik döneminde
asetoasetat ve 3-hidroksibütirat gibi keton cisimleri
beyinde enerji kaynağı olarak kullanılabilir
GÖRME BİYOKİMYASI

Bir organizmanın duyu sistemi çevreden aldığı uyarıları
elektrik sinyallerine çevirir

İnsan görme sisteminde uyarı, görünür spektrumdaki
(400-700 nm) ışıktır

Primer duyu hücreleri retinadaki çomak ve koni
hücreleridir

Retinadaki bu fotoreseptör hücreler isimlerini
karakteristik biçimlerinden almıştır

İnsan retinası renkli görme için özelleşmiş 3 milyon koni
hücresi,

Loş ışıkta görme için özelleşmiş 100 milyon çomak hücresi
içerir
Çomak Hücresi

Çomak hücresinin yapısı iki bölümde incelenir:

Silindirik yapıdaki dış segment 1000 kadar membran disk
içerir

Bu diskler plazma membranının invajinasyonları olmakla
birlikte membrandan fiziksel olarak ayrıdırlar

Dış segment iç segmente bağlayıcı cilium ile bağlıdır

İç segmentte nukleus, Golgi, ER, mitokondriler gibi hücre
bileşenleri bulunur

İç segmentin en iç bölgesinde çok sayıda vezikül içeren
sinaps cismi bulunur

Işık yokluğunda plazma membranındaki Na+ kanalları açıktır

Dış segmentten iç segmente diffüze olan sodyum iyonları
Na+- K+ ATP az pompası ile hücre dışına atılır

Işık varlığında dış segmentteki Na+ kanalları kapanır,
sodyum iyonlarının içeri geçişi azalır, plazma membranı
hiperpolarize olur

Işık, dış segmentin membran disklerindeki ışığa duyarlı
bileşikleri aktive eder

Fotokimyasal olarak uyarılmış moleküller enerjilerini bir
seri enzimatik olayla aktararak plazma membranının
hiperpolarizasyonuna yol açar
11-cis-Retinal

Görme sisteminin ışık absorbe eden molekülü 11-cisretinaldir

β-karoten bağırsak mukozasında oksidatif ayrılmaya
uğrayarak 2 molekül retinal oluşturur

Memeliler A vitamini sentezleyemez
Rodopsin

Disk membranını 7 α-heliks ile geçen integral membran
proteinidir

Çomak hücrelerinde 11-cis-retinal, apoprotein opsine
kovalent olarak bağlanarak rodopsini oluşturur

Fotonu absorplayan 11-cis-retinal, all-trans-retinal’e
izomerize olur

Rodopsin 350-620 nm deki ışığı absorbe eder

Fotonu absorbe eden rodopsin aktive olur ve düzenleyici
protein olan transdusinin α alt birimi ile etkileşir

Transdusin bir G proteindir, 3 alt birimden oluşmuştur (α,
β, γ), α birimi inaktif durumda GDP, aktif durumda GTP
bağlar

Transdusin GTP bağladığında α alt birimi βγ alt
birimlerinden ayrılır

Tα:GTP kompleksi fosfodiesterazın inhibitör γ alt birimini
bağlar, böylece αβ dimerini aktive eder

Aktive fosfodiesteraz ikinci haberci cGMP’ı 5’-GMP’a
hidroliz eder

Sodyum kanallarını açık tutan, dış segment sitozolündeki
cGMP’nin yüksek konsantrasyonda oluşudur

Işıkta ise cGMP düşük, sodyum kanalları kapalıdır
* Hiperpolarizasyon sinaps cismine doğru ilerler,
postsinaptik membranda nörotransmitter salınımını inhibe
ederek sinyali sinir iletisine çevirir
Orijinal sinyal olan tek bir fotonun rodopsin tarafından
absorpsiyonu ışıkla kontrol edilen enzimatik bir kaskadla 1
milyon kez amplifiye edilir ve sodyum kanalları kapanır
*
Nöronların plazma membranının depolarizasyonundan
farklı olarak, çomak hücresi plazma membranının
hiperpolarizasyonu nörotransmitter salınımını inhibe
ederek orijinal sinyali sinir iletisine çevirir

γ alt biriminin αβ dimeri ile birleşmesi PDE’ı inaktive eder

Aktive rodopsinin transdusini tekrar aktive etmesini
önlemek için rodopsin kinaz rodopsini fosforile eder

Fosforile rodopsin de inhibitör protein arrestine bağlanır,
böylece transdusini reaktive edemez

Guanilat siklaz cGMP sentezini katalizler