chp7 receptors Flashcards
what is the function of Προσυναπτικοί υποδοχείς
- Ρυθμίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών από την προσυναπτική μεμβράνη
- Εντοπίζονται στη νευρική απόληξη, στο σώμα ή τους νευράξονες του νευρικού κυττάρου
- δεσμεύονται και ενεργοποιούνται από νευροδιαβιβαστές που απελευθερώνουν τα κύτταρα στα οποία παράγονται και εντοπίζονται
Name 2 types of receptors
- Οι ιονοτροπικοί υποδοχείς:
- συνδέονται με ένα κανάλι μέσα από το οποίο περνούν ιόντα (π.χ. Na+ και K+)
- Το κανάλι αποτελείται από 5 υπομονάδες τοποθετημένες κυκλικά - Οι μεταβοτροπικοί υποδοχείς:
- δεν συνδέονται με κανάλια, αλλά με ρυθμιστικές G-πρωτεΐνες
- μέσα στην κυτταρική μεμβράνη
- οι οποίες βοηθούν στη μεταφορά του σήματος
- Oι τελεστές είναι εκτελεστικές πρωτεΐνες που βοηθούν στη παραγωγή δεύτερων αγγελιοφόρων
give an example of metabotropic receptors and explain how these receptors work generally
Action:
- ρυθμίζουν ή τροποποιούν την τεράστια ποικιλία χημικών διεργασιών που πραγματοποιούνται στο εσωτερικό των νευρώνων
- για το λόγο αυτό η επίδραση που ασκούν ονομάζεται νευρορρύθμιση ή νευροτροποποίηση.
Examples —> mGluRs - Μεταβοτροπικοί γλουταμινικοί υποδοχείς
How is the strength of the neurotransmitter transmission determined
Η φυσιολογική ηλεκτρική απάντηση στην απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή αποτελεί μέτρηση της συναπτικής ισχύος.
—> Αυτή μπορεί να ποικίλλει και η μεταβολή μπορεί να διαρκεί για λίγα δευτερόλεπτα, λίγα λεπτά ή ακόμη για μεγάλη διάρκεια.
what are the 2 process that can occur after a neurotransmitter is released that will affect the διάρκειας μεταβολές στη συναπτική ισχύ
Μακράς διάρκειας μεταβολές στη συναπτική ισχύ μπορούν να προκληθούν από σύντομες περιόδους νευρωνικής δραστηριότητας, κυρίως σε δύο διαδικασίες:
- μακροπρόθεσμη ενδυνάμωση (long term potentiation, LTP), η οποία αυξάνει την συναπτική ισχύ
- μακροπρόθεσμη καταστολή (long term depression, LTD), που την μειώνει.
What are the 2 types of actions that the pre-synaptic neuron can release and cause + give examples of each receptor type
- Διεγερτική:
- όταν προάγουν την απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή,
- αδρενεργικοί και νικοτινικοί υποδοχείς της ακετυλοχολίνης. - Ανασταλτική:
- όταν αναστέλλουν την απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή
- α2 αδρενεργικοί, D2 και D3 ντοπαμινεργικοί, Μ μουσκαρινικοί, GABAβ του γ- αμινοβουτυρικού οξέος.
Define Μετασυναπτικοί υποδοχείς + give all the subtypes based on the δομή και το μηχανισμό μεταγωγής του σήματος
= receptors found in the μετασυναπτική μεμβράνη
- Ιονοτροπικούς υποδοχείς
—> οι νικοτινικοί υποδοχείς της ακετυλοχολίνης
—> οι GABAα υποδοχείς του γ-αμινοβουτυρικού οξέος - Μεταβοτροπικοί υποδοχείς
—> GABAβ υποδοχείς του γ-αμινοβουτυρικού οξέος
define ionotropic receptor (post synaptic)
= Είναι ιοντικοί δίαυλοι (κανάλια ιόντων) που ανοίγουν απευθείας από τη δέσμευση του αγωνιστή και έτσι, ιόντα μπορούν να διαπεράσουν και να εισέλθουν στο εσωτερικό του κυττάρου
define metabotropic receptors + what they consist of
= υποδοχείς που συνδέονται με G πρωτεΐνες
- Περιέχουν 7 διαμεμβρανικά τμήματα
- δεσμεύονται μέσω μιας G πρωτεΐνης
- ενεργοποιούν ενζυμικά συστήματα στην κυτταρική μεμβράνη,
- ρυθμίζουν διαύλους ιόντων ή ενεργοποιούν πρωτεΐνες - μεταφορείς.
Γιατί χρειάζονται τα κανάλια ιόντων (δίαυλοι ιόντων);
Τα ιόντα δεν μπορούν να περάσουν ελεύθερα την κυτταρική μεμβράνη γιατί είναι φορτισμένα
The effect of the ion channels:
—> Διαπερνούν την μεμβράνη με διευκολυνόμενη διάχυση (facilitated diffusion) μέσω των διαύλων (που δημιουργούνται από τις συμμετέχουσες πρωτεΐνες)
—> Οι συμμετέχουσες διαμεμβρανικές πρωτεΐνες επιτρέπουν έτσι τη δημιουργία μιας βαθμιδωτής συγκέντρωσης ιόντων μεταξύ της εξωκυτταρικής και της ενδοκυτταρικής πλευράς της κυτταρικής μεμβράνης
—> Μπορούν να ανοίγουν (ενεργή μορφή καναλιού) και να κλείνουν (ανενεργή μορφή καναλιού) και ελέγχουν τη ροή συγκεκριμένων ιόντων
name the 3 Είδη καναλιών (διαύλων) ιόντων
- Δίαυλοι ιόντων που ενεργοποιούνται από αλλαγές στο δυναμικό της
κυτταρικής μεμβράνης - Δίαυλοι ιόντων που ενεργοποιούνται μηχανικά, από πίεση στην
κυτταρική μεμβράνη - Δίαυλοι ιόντων που ενεργοποιούνται από δέσμευση προσδέτη
what are the cells involved in the αλλαγή του δυναμικού της κυτταρικής
μεμβράνης in the ion channels triggered by changes in the potential
Διεγέρσιμα κύτταρα
—> τα νευρικά κύτταρα και τα διάφορα είδη των μυϊκών κυττάρων
—> έχουν σημαντικό ρόλο στις φυσιολογικές διεργασίες και είναι στόχοι για φάρμακα
Explain the idea of the membrane potential and how the cell is at rest
Προϋπόθεση διεγερσιμότητας είναι η παρουσία ενός δυναμικού μεμβράνης
—> Συναντάται σε όλα τα ζωντανά ευκαρυωτικά κύτταρα
Σε μη-διεγέρσιμα κύτταρα:
- ο προσανατολισμός του δυναμικού μεμβράνης είναι πάντοτε τέτοιος ώστε το εσωτερικό του κυττάρου να είναι ηλεκτρικά αρνητικό έναντι του εξωτερικού
- The negative charge inside the cell επικρατεί και σε ευερέθιστα/διεγέρσιμα κύτταρα που δεν είναι επί του παρόντος διεγερμένα, δηλαδή είναι στο δυναμικό ηρεμίας τους (resting)
How is the membrane potential in διεγέρσιμα κύτταρα
Ο προσανατολισμός του δυναμικού της μεμβράνης αντιστρέφεται για ένα σύντομο χρονικό διάστημα κατά τη διάρκεια της διέγερσης = δυναμικό ενέργειας (action potential)
- Γίνεται αποπόλωση/ εκπόλωση (depolarization / depolarized cell)
- Eνεργοποιείται τοπικά σε ένα μικρό σημείο της κυτταρικής μεμβράνης
- Eξαπλώνεται γρήγορα σε ολόκληρη την κυτταρική μεμβράνη.
- διέγερση από ένα κύτταρο ενεργοποιεί διέγερση των γειτονικών κυττάρων μέσω ηλεκτρικών ή χημικών συζεύξεων.
—> παρέχει τα πιο γρήγορο μέσο μεταγωγής σήματος και επικοινωνίας εντός (εσωτερικό) του κυττάρου (ενδοκυτταρική επικοινωνία) αλλά και μεταξύ των κυττάρων (διακυτταρική επικοινωνία).
What is the main feature that allows for the δυναμικά μεμβράνης
Εξαρτώνται από την ύπαρξη βαθμίδωσης ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης (διαβαθμισμένη / βαθμιδωτή συγκέντρωση ιόντων).
List all the είδη ιόντων που διαμορφώνουν τη μορφή ηρεμίας αλλά και του δυναμικού ενέργειας των κυττάρων
- Κ+
- Nα+
- Cα2+
- Cl-
Η κατάσταση ηρεμίας και το δυναμικό ενέργειας έχουν δυνατότητες διάχυσης (diffusion potential). How can that happen (what is needed)?
It happens if:
- Η μεμβράνη είναι επιλεκτικά διαπερατή για ένα ή για μερικά είδη ιόντων
- Όταν ιοντικοί δίαυλοι ανοίγουν και κλείνουν —> οι μεταβαλλόμενες διαπερατότητες μπορούν να μετατοπίσουν το βάρος από το ένα ιόν στο άλλο (δηλαδή να μετακινηθούν ιόντα κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης)
—> Το σημαντικότερο είναι το παροδικό άνοιγμα των διαύλων νατρίου
Explain in which situations the change in the membrane permeability can happen, and in which situations it can’t
It can’t happen when:
- Μία βαθμίδωση ιόντων κατά μήκος μιας αδιαπέραστης μεμβράνης δεν θα δημιουργήσει οποιαδήποτε πιθανή διάχυση —> Δεν μπορούν να περάσουν
- εάν τα ανιόντα και κατιόντα επιτρέπεται να εξισορροπήσουν κανένα δυναμικό δεν μπορεί να υπάρξει σε μια μεμβράνη
ONLY WHEN με επιλεκτική διαπερατότητα για ένα είδος ιόντος, μια βαθμίδωση ιόντων θα δημιουργήσει ένα δυναμικό διάχυσης
which ion causes the επιλεκτική διαπερατότητα
αυτό συμβαίνει λόγω διαύλων διαρροής Κ+ (leaky)
Describe all the steps of forming the membrane potential in ion channels
- Η διαπερατότητα Na+ και Κ+ της κυτταροπλασματικής μεμβράνης υπό συνθήκες ηρεμίας (απλοποιημένα)
- τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Na+ είναι κλειστοί,
- δίαυλοι Κ+ «διαρροής» είναι ανοιχτοί.
- Μια πιθανή διάχυση υπάρχει μόνο για το K+, καθιστώντας το εσωτερικό του να είναι ηλεκτρικά αρνητικό —> το αρνητικό δεν μπορεί να περάσει από τον δίαυλο Κ+ λόγω επιλεκτικότητας
- Άνοιγμα τασεοελεγχόμενων διαύλων Na+ σε απόκριση ενός σήματος γίνεται αποπόλωση (= αντιστροφή του δυναμικού)
- Διάδοση του δυναμικού ενέργειας γίνεται από διαδοχικά ανοίγματα διαύλων νατρίου
—> Οι δίαυλοι είναι τασεοελεγχόμενοι
Does the δυναμικό της μεμβράνης πρέπει πραγματικά να αντιστραφεί για να ανοίξουν οι δίαυλοι νατρίου?
Το δυναμικό της μεμβράνης δεν πρέπει πραγματικά να αντιστραφεί για να ανοίξουν οι δίαυλοι νατρίου.
—> Μόλις η εξωτερικά προκαλούμενη αποπόλωση φθάσει σε μία τιμή με κατώφλι (ουδός ερεθίσματος) περίπου 55mV (από -90mV),
—> Οι δίαυλοι νατρίου θα αρχίσουν να ανοίγουν, και το δυναμικό ενέργειας θα ενεργοποιηθεί, προκαλώντας την αποπόλωση αυθόρμητα να ανέλθει σε περίπου + 50-60 mV
Explain the Στάδια αποπόλωσης (graph)
- δυναμικό ηρεμίας, διατηρείται από τους διαύλους Κ+ «διαρροής» (resting state)
- δυναμικό ενέργειας προκαλείται από το άνοιγμα των τασεοελεγχόμενων διαύλων Na+ (depolarization)
—> διαπερατότητα Na+ υπερβαίνει την διαπερατότητα Κ+
—> δυναμικό της μεμβράνης μετατοπίζεται προς το δυναμικό ισορροπίας Na+ - ταχεία μείωση λόγω των διαύλων Na+που κλείνουν, και τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι K+ αρχίζουν να ανοίγουν (peak)
- Οι συνδυασμένες διαπερατότητες των τασεοελεγχόμενων και των διαύλων Κ+ υπερβαίνει την μειωμένη διαπερατότητα Na+ και οδηγεί το δυναμικό πίσω προς το δυναμικό ισορροπίας K+ (hyperpolarization)
—-> Το σχήμα του δυναμικού ενέργειας οφείλεται στους διαύλους νατρίου που είναι ταχύτεροι τόσο στο άνοιγμα όσο και στο κλείσιμο.
—> η λειτουργία διαύλων νατρίου και καλίου είναι παρόμοιες
How does the δυναμικό ενέργειας στο προσυναπτικό νευρικό κύτταρο affect the neurotransmission
Επάγει την απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή (π.χ. ακετυλοχολίνη) μέσα στη συναπτική σχισμή.
- Ο νευροδιαβιβαστής συνδέεται με τον υποδοχέα του, π.χ. τον νικοτινικό υποδοχέα ακετυλοχολίνης (NAR)
- Το NAR είναι ένας ελεγχόμενος από προσδέτη δίαυλος
- θα ανοίξει και θα γίνει διαπερατό τόσο στο Κ+ και στο Na+
- Αυτό θα μετακινήσει το δυναμικό της μεμβράνης προς το μέσο όρο των δύο αντίστοιχων δυναμικών ισορροπίας.
- Κατά τη διαδικασία, θα πρέπει να υπερβαίνεται το επίπεδο πυροδότησης των παρακείμενων τασεοελεγχόμενων διαύλων νατρίου, για να ενεργοποιηθεί ένα πλήρες δυναμικό
Explain how the synapse works
- Δυναμικό ενέργειας διαδίδεται κατά μήκος του νευρικού άξονα (μετάδοση σήματος —> Διέγερση του προσυναπτικού κυττάρου)
- Ανοίγουν τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Cα++.
- Είσοδος του Cα++ προκαλεί την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή
- Ο νευροδιαβιβαστής συνδέεται με ένα υποδοχέα στο μετασυναπτικό κύτταρο, πολύ συχνά ένα ligand gated channel
- Ο δίαυλος ανοίγει και τοπικά αποπολώνει τη μεμβράνη.
- Η τοπική αποπόλωση παραλαμβάνεται από γειτονικά τασεοελεγχόμενους διαύλους και πολλαπλασιάζονται σε ολόκληρη την μεμβράνη του μετασυναπτικού κυττάρου
Describe generally the Δίαυλοι ιόντων που ενεργοποιούνται από το δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης
- εντοπίζονται σε κύτταρα ιστών που διεγείρονται ηλεκτρικά, νευρικά, μυϊκά και κύτταρα του ενδοκρινικού συστήματος
- η αλλαγή της ροής των ιόντων διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης είναι σημαντική για τη ρύθμιση της κυτταρικής λειτουργίας
- καθώς μια ώση μεταφέρεται σε ένα νευρικό κύτταρο, η μείωση του δυναμικού σε μια περιοχή της κυτταρικής μεμβράνης προκαλεί άνοιγμα διαύλων Na+ στις γειτονικές μεμβρανικές περιοχές, οι οποίες επίσης εκπολώνονται και συμβάλλουν στη μετάδοση της νευρικής ώσης
Οι ιοντικοί δίαυλοι που ενεργοποιούνται από μεταβολές του δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης είναι δίαυλοι:
- Na+
- Κ+
- Ca++
—> Αποτελούνται από υπομονάδες αλλά μία είναι η υπομονάδα (α) που σχηματίζει τον ιοντικό δίαυλο
Describe the subunits of the Ca2+ ion channels and describe each
- υπομονάδα α1:
- σχηματίζει τον πόρο
- ρυθμίζει την εκλεκτικότητα του διαύλου
- περιέχει ομόλογες περιοχές με έξι διαμεμβρανικές α έλικες.
- Η υπομονάδα β:
- ενδοκυτταρικά
- συμμετέχει στη διευθέτηση των υπομονάδων α1 στην κυτταρική μεμβράνη
- Η υπομονάδα γ:
- γλυκοπρωτεΐνη
- έχει 4 διαμεμβρανικά τμήματα
- Η υπομονάδα α2:
- γλυκοσυλιωμένη πρωτεΐνη
- που συνδέεται με την διαμεμβρανική υπομονάδα δ
- Υπομονάδα δ:
- παρέχει δομική στήριξη
- ενώ ρυθμίζει τον υποδοχέα από το δυναμικό και την απενεργοποίηση του
What are the Είδη δίαυλων Ca2+
- τύπου Τ:
- χαμηλού δυναμικού διέγερσης, low voltage
- ενεργοποιούνται σε χαμηλά δυναμικά (πιο αρνητικά από -50mV)
- τύπου Ν, L, P/Q και R:
- υψηλού δυναμικού διέγερσης, high voltage-activated
- σε πιο θετικές τιμές δυναμικού
- τύπου L εντοπίζονται στην καρδιά, καθώς και σε κύτταρα του νευρικού, ενδοκρινικού και σκελετικού μυϊκού συστήματος
- Όλοι οι δίαυλοι υψηλού δυναμικού εκφράζονται στη σπονδυλική στήλη
What are the physiological and pathophysiological functions that involve Ca2+ channels
Physiological:
- η μυϊκή σύσπαση
- η απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών
Pathophysiology:
- η συγγενής ημικρανία
- η στηθάγχη
- η επιληψία
- η υπέρταση
- η ισχαιμία
- κάποιες μορφές αρρυθμίας.
—> Έτσι τα φάρμακα μπορεί να έχουν στόχο αυτούς τους διαύλους
Give more info on Ca2+ ions generally and its concentration changes
= είναι από τα βασικότερα κυτταροπλασματικά μηνύματα που εμπλέκονται στη μεταγωγή σήματος.
—> Η συγκέντρωση τους στο κυτταρόπλασμα αυξάνεται παροδικά ή παρατεταμένα.
—> ένας αγωνιστής προκαλεί τοπική αύξηση της κυτταροπλασματικής συγκέντρωσης Ca++ στο κυτταρόπλασμα
—> Η αύξηση στη συγκέντρωση Ca++ προκύπτει από άνοιγμα διαύλων Ca++ της κυτταρικής μεμβράνης ή από απελευθέρωση Ca++ από υποκυτταρικά οργανίδια, και ρυθμίζεται από πολλά διαφορετικά συστήματα
where are the δίαυλοι Ca++ found + subtypes
- στην κυτταρική μεμβράνη
- στη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου:
- Ο υποδοχέας της ρυανοδίνης (ryanodine receptor, RYR)
- Ο υποδοχέας της τριφωσφορικής ινοσιτόλης (IP3R)
—> both κατανέμονται μαζί ή χωριστά, ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου
Explain how the RYR works (Activation/Deactivation + ligand/mechanism)
Activation/Deactivation:
Ενεργοποιούνται από την αύξηση της κυτταροπλασματικής συγκέντρωσης Ca++ —> Σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις αναστέλλονται.
Φυσιολογικός προσδέτηςτων and mechanism:
- η κυκλική διφωσφορική αδενυλική ριβόζη (cADPr)
- αυξάνει την ευαισθησία των RYR σε Ca++, με αποτέλεσμα την αύξηση της επαγόμενης από Ca++ απελευθέρωσης Ca++ στο κυτταρόπλασμα.
—> Δηλαδή το Ca++ επάγει την απελευθέρωση μεγαλύτερης ποσότητας Ca++
