Sinir Sistemindeki Hücrelerinin Yapısı ve İşlevleriBölüm 2
Sinir Sistemindeki Hücrelerinin Yapısı ve İşlevleri
Bölüm 2
Ders Planı
Sinir Sistemideki Hücreler Bir Nöron İçerisinde İletişim Nöronlar Arasında İletişim
3
Sinir Sistemindeki Hücrelerin Yapı ve İşlevleri Davranış beynin birincil işlevidir. Vücudumuz çevresel olayları ve hareket üretmeye özelleşmiş diğer hücreleri saptamaya özelleşmiş hücreler içerir. Karmaşık yapıdaki hayvanlar çevrelerindeki olaylara otomatik bir biçimde tepki vermezler; algılayıp Harekete geçmenin yanısıra olayları hatırlar ve karar da verirler. Çevreden elde edilen duyusal bilgi DUYUSAL NÖRONlar (sensory neurons) adı verilen ve bu işe özelleşmiş hücreler tarafından bir araya getirilir. Hareket kasların kasılması ile gerçeklesir, bu da MOTOR NÖRONlar (motor neurons) tarafından kontrol edilir. Duyusal nöronlar ile moto nöronlar arasında INTERNÖRONlar (interneurons) yer alır . İmnternöron sinir devreleri algılama, öğrenme, hatırlama, karar verme ve karmaşık davranışların kontrolünden sorumludur. İnsan sinir sisteminde tahminen 100 milyar nöron yer alır. Sinir sistemi Merkezi Sinir Sistemi (Central Nervous System (CNS)) ve Çevresel Sinir Sitemi (Peripheral Nervous System (PNS)) olarak iki ana yapıya ayrılır.
4
Nöronlar Nöron sinir sisteminin bilig-işleyen ve bilgi-ileten bileşenidir ve esas olarak şu kısımları barındırır: Hücre gövdesi (Cell body or soma) Dendiritler (Dendrites) Akson (Axon) Terminal düğmecikleri (Terminal buttons) Soma, çekirdek ve hücrenin yaşamsal süreçleri ile ilgili yapıları içerir. Dendritler, somadan çıkacak biçimde dallanmış bir yapıya sahiptir ve diğer hücrelerin akson terminallerinden bilgi alır. Akson, somadan terminal düğmeciklerine bilgiyi aktaran ince silindirik bir yapıdadır. Terminal düğmecikleri, akson dalının ucundaki düğme görünümlü yapılardır; diğer bir nöronla sinaps oluşturur ve o nörona bilgi gönderir. Bir multipolar hücrenin ana yapıları..
5
Çiftkutuplu nöron (Bipolar neuron) (duyusal bilgiyi iletir (görme, işitme, vs.)) -[Duyusal Sistem] Tekkutuplu Nöron (Unipolar neuron) (duyusal bilgiyi iletir (dokunma, işitme, vs.)) -[Duyusal Sistem] Çokkutuplu Nöron (Multipolar neuron) (en yaygın tip) Terminal Düğmeciği (Terminal button): Bir aksiyon potansiyeli akson üzerinden akarken nörotransmiter (NTM) adı verilen bir kimyasal salgılar. Bazı NTM’ler hücre üzerindeki etkileri uyandırıcı (excitatory) iken, diğerleri ketleyicidir (inhibitory) ve bu da aksonda aksiyon potasiyelinin olup olmayacağını belirler. Bir nöron onlarca ve hatta yüzlerce diğer nörondan bilgi alabilir. (a) Çiftkutuplu nöron and (b) Tekkutuplu nöron Nöronlar
6
Nöronlar arasındaki sinaptik bağlantılar.. Bir nöron diğer nöronların aksonlarının terminal ayaklarından ve kendi akson terminal ayaklarının diğer nöronlarla yaptığı sinapslardan bilgi alır. Nöronlar
7
Hücre-içi Yapılar Hücre Zarı (Membrane) (hücrenin dış sınırını belirler, çift katmanlı lipid moleküllerinden oluşur.) Çekirdek (Nucleus) Çekirdekçik (Nucleolus) (ribozom üretiminden sorumludur) Ribozom (Ribosome) (protein sentezinde işlev görür) Kromozom (Chromoseme) (uzun DNA sarmalını içerir) DNA (=deoxsyribonucleic acid)(Organizmanin genetik bilgisini taşır) Gen (Gene) (mRNA’nın üretimine neden olur) mRNA (=messenger ribonucleic acid)(bulunduğu yerdeki bilginin kopyasını alır) Çokkutuplu bir hücrenin iç yapısı.
8
Protein Sentezi Nucleolus ribozomları üretir. Ribozomlar protein sentezinde rol oynayan küçük yapılardır. Kromozomlar (genler) mRNA’nın üretimine neden olur. mRNA bulunduğu yerdeki bilginin kopyasını alır mRNA çekirdek membranınından ayrılır ve ribozomlara tutunur. Bu da belirli bir proteinin üretimine yol açar. Protein sentezi
9
Enzyme (kimyasal reaksiyonları kontrol eder, iki maddeyi birleştirir ya da bir maddeyi iki parçaya ayırır) Sitoplazma (Cytoplasm) (hücre içinde yer alan yarı sıvı madde) Mitokondriler (Mitochondria)(besinlerden enerji elde etmekten sorumlu organel) ATP (=adenosine triphosphat) (bir molekül, yıkılması enerji açığa çıkarır) Golgi Cihazı (Golgi apparatus) (bazı karmaşık moleküller burada birleştirilir, genel olarak bir paketleme servisi gibi çalışır) Egzosaytosis (Exocytosis) (bir maddenin kesecikler aracılığıyla salgılanmasıdır; bu süreç nörotransmitterlerin salgılanma sürecidir) Lizozom (Lysosome) (golgi cihazı tarafından üretilen ve içerisinde atıkların yıkımını sağlayan enzimleri içeren küçük keseciklerdir) Endoplasmic reticulum (bir depo işlevi görür, ek olarak, sitoplazma içerisinde kimyasalların taşınması için bir kanaldır.) Mikrotüpler (Microtubules) (hücre iskeletini oluşturur ve maddelerin hücre içinde taşınmasında rol oynar.) Hücre-içi Yapılar Çokkutuplu bir hücrenin iç yapısı.
10
Axoplasmic transport. Axoplasmic Taşıma Terminal ayakları sadece hücre gövdesinde üretilen bazı maddelere gereksinim duyarlar. Dolayısıyla, bu maddeleri axoplasma içerisinde taşımanın etkili ve hızlı bir yolu olmalıdır. Bu süreç maddelerin mikrotüpler içerisinden terminal ayaklarına taşınmasınailişkin olduğunda buna (anterograde axoplasmic transport) adı verilir. Terminal ayaklarından somaya doğru olduğunda ise buna (retrograde axoplasmic transport) adı verilir. Anterograde A.T. Kinesin ile sağlanırken, retrograde A.T. Dynein ile sağlanmaktadır. Anterograde A.T. Oldukça hızlıdır (günde 500mm’ye kadar çıkabilir), öte yandan retrograde A.T., anterograde transport hızının ancak yarısına ulaşabilmektedir.
11
Nerves. BV=blood vessel; A=bireysel aksonlar. Sinirsel İletişim Sinirler binlerce bireysel sinir lifinden oluşan desteler halindedir. Hepsi de sağlam, koruyucu bir zar ile sarılmış durumdadır. Mikroskop altında bakıldığında bunlar telefon kablosu gibi görünürler. Sinir lifleri sinir üzerinden mesaj iletiminde bulunurlar; bu duyu organından beyine olabileceği gibi beyinden de kas ya da bir salgı bezine doğru da olabilir.
12
Uyandırıcı Sinapslar (Excitatory Synapses) Geri çekme refleksi sinir sisteminin nasıl yararlı bir işleve sahip olduğunu göstermek için iyi bir örnek olabilir. Örnekte, hücre tekkutuplu bir nörondur. Bu aynı zamanda uyandırıcı sinaps etkisine iyi bir örnek oluşturmaktadır. Geri çekme refleksi Sinirsel İletişim
13
The role of inhibition. Ketleyici Sinapslar (Inhibitory Synapses) Uyarılma, ketleme ile karşıt tepki ilişkisine sahiptir (bu örnekte ketleyici etki beyinden gelmektedir). Böylesi bir nöral devre omiriliğe gönderdiği bilgi ile geri çekme refleksini ketler ve böylece örnekte sıcak tencerenin yere düşmesi önlenmiş olur. Beyindeki nöron aktif hale geçtiğinde, ketleyici nöronu uyandırır ve böylece geri çekme refleksi bloklanır. Sinirsel İletişim
14
Destek Hücreleri Nöronlar CNS’in toplam hacminin sadece yarısını oluşturmaktadır. Geri kalanı çeşitli tipteki destek hücrelerinden oluşur. Nöronlar aralıksız bir biçimde besin ve oksijenle desteklenmek durumundadırlar; aksi taktirde hızlı bir şekilde ölürler. Nöronlar öldüklerinde yerine yenisi gelmez. Glia Glia hücreleri merkezi sinir sisteminin destek hücreleridir. Glia hücreleri sinir hücrelerinin etrafını sarar ve onları yerlerinde tutarlar. Glialar diğer nöronlarla iletişimde bulunur, bazı kimyasalların tedarik edilmesini sağlarlar. Glialar nöronları birbitinden yalıtırlar Yaşlanma, kötü kullanım ya da yaralanma sonucunda ölen sinir hücrelerini ortadan kaldırırlar. Structure and location of astrocytes.
15
Destek Hücreleri Glia Birkaç glia hücre tipi bulunmaktadır: Astrocyte (star cell) Oligodendrocytes ASTROCYTES Nöronlara fiziksel destek sağlarlar. Beyin içerisindeki kirlilik yaratan maddeleri temizlerler. Nöronların etrafını saran sıvının kimyasal kompozisyonunun kontrol altında tutulmasına yardımcı olurlar. Nöronların gelişmesine katkıda bulunurlar. Kılcal damarlardan glükozu alır, lactate’e yıkarlar. Sonra, lactate’i nöronun etrafını saran sıvının içerisine salarlar. Nöronlar lactate’i alır, mitokondrilerine taşır ve enerji için kullanırlar. Bu da nöron için hızlı enerji demektir; çünkü, lactate glükozdan daha hızlı metablize olur. Astrocyte’lar glikojen adı verilen küçük bir miktarda karbonhidratı depolarlar. Astrocytes’ın yapısı ve yeri. [Glycogen→Glucose→Lactate]
16
Bir oligodendrocyte. Destek Hücreleri Glia Astrocyte (star cell) Oligodendrocytes ASTROCYTES (devam...) Astrocytes aynı zamanda nöronları yerinde tutan bir ağ (matrix) oluşturur. Sinapsşarı izole eder. Phagocytosis (hücre yeme) yoluyla kirlilik yaratan partikülleri temizlerler. OLIGODENDROCYTES Oligodendrocytes merkezi sinir sisteminde (CNS) yer alır. Ana işlevleri aksonlara destek sağlamak ve miyelin kılıfı (80% lipid and 20% protein) üretmektir. Miyelin kılıfı aksonları birbirinden yalıtır. Miyelin oligodendrocytes tarafından aksonunetrafını saran bir tüp şeklinde üretilir. Aksonun göreli olarak çıplak kalan kısmına node of Ranvier adı veriler.
17
Myelin oluşumu. Oligodendrocyte. Schwann hücresi. Destek Hücreleri Microglia Microglia glia hücrelerinin en küçüğüdür. Phagocytes olarak işlev görür. Beyinde bağışıklık sisteminin bir temsilcisi gibidir. Beyni mikroorganizmaların istilasından korur. Schwann Hücreleri CNS’nde oligodendrocytes aksonları destekler ve miyelin kılıfı üretir. PNS’nde ise, bu işi Schwann hücreleri yerine getirir. Tek bir schwann hücresi aksonun etrafını defalarca sarar. CNS’nde oligodenrocytes birkaç aksonu saracak biçimde kürek şeklinde uzantılar geliştirir. PNS’de ise, Schwann hücresi sadece bir akson için miyelin sağlar. Schwann hücreleri aksonların (filizlenme=sprouting) yoluyla yeniden gelişimine rehberlik eder.
18
Kan-beyin bariyeri. Kan-Beyin Engeli Paul Ehrlich hayvanın dolaşım sistemine mavi boya enjekte ettiğinde, beyin ve omurilik dışındaki bütün dokuların maviye döndüğünü keşfetti. Oysa, boya ventriküllere enjekte edildiğinde mavi renk bütün merkezi sinir sistemine yayılmaktaydı. O halde, kan ile beyindeki hücrelerin etrafını saran sıvı arasında bir bariyer olmalıydı. Bazı maddeler bu bariyeri aşabilirken diğerleri geçememektedir, dolayısıyla bariyer seçici geçirgendir (selectively permeable). Örneğin, CNS’in ana yakıtı olan glükoz kılcal duvarlardan aktif bir biçimde geçer, bunları özel bazı proteinler kılcal duvarlarından geçirirler. Kan-beyin bariyerinin varlığı bu sıvının kompozisyonun regüle edilmesini kolaylaştırmaktadır. Bazı beyin alanlarında bariyer göreli olarak daha geçirgendir (örneğin area postrema, burası beyinde kusma tepkisinin kontrol edildiği yerdir).
19
Elektriksel yükün ölçülmesi. Bir Nöron İçerisinde İletişim Aksonların Elektriksel Potansiyelinin Ölçülmesi Mürekkepbalığı aksonu sahip olduğu 0.5mm kalınlık ile en büyük memeli aksonundan yüzlerce kez daha geniştir. Bu akson acil durum tepkilerini kontrol eder (tehlike durumunda ani kasılma gibi). Mikroelektrot: Oldukça ince elektrot, genellikle bireysel olarak nöronlardaki aktiviteyi kaydetmek için kullanılır. Cam elektriği iletmediği için, cam elektrot elektriği ileten bir sıvı ile doldurulur (potyasyum klorid çözeltisi gibi). Aksonun içi dışarısına göre negatif yüklüdür. İç-dış farkı 70mV’tur, dolayısıyla membran içinde -70mV’tur. Bu elektriksel yüke membran potansiyeli (membrane potential) adı verilir. Membran boyunca elde edilen bu elektriksel yüke dinlenme potansiyeli (resting potential) adı verilir.
20
Bir akson, membran potansiyeli kaydedilirken uyarılır. Bir Nöron İçerisinde İletişim Aksonların Elektriksel Potansiyelinin Ölçülmesi Mürekkepbalığı aksonu sahip olduğu 0.5mm kalınlık ile en büyük memeli aksonundan yüzlerce kez daha geniştir. Bu akson acil durum tepkilerini kontrol eder (tehlike durumunda ani kasılma gibi). Mikroelektrot: Oldukça ince elektrot, genellikle bireysel olarak nöronlardaki aktiviteyi kaydetmek için kullanılır. Cam elektriği iletmediği için, cam elektrot elektriği ileten bir sıvı ile doldurulur (potyasyum klorid çözeltisi gibi). Aksonun içi dışarısına göre negatif yüklüdür. İç-dış farkı 70mV’tur, dolayısıyla membran içinde -70mV’tur. Bu elektriksel yüke membran potansiyeli (membrane potential) adı verilir. Membran boyunca elde edilen bu elektriksel yüke dinlenme potansiyeli (resting potential) adı verilir.
Comments