Luvut 2-8 (Neural signaling) Flashcards
Passiivinen ja aktiivinen jännitemuutos
Aktiivinen = aktiopotentiaali Passiivinen = erinäköiset muutokset johtuen häiriöstä
Ionipitoisuuerot solukalvon molemmin puolin, ja mitä siitä seuraa?
Kaliumia (potassium) huomattavasti enemmän solun sisällä. Natriumin (sodium) kohdalla päin vastoin. Suurin ero on kalsiumissa, jota on 10000-kertaa enemmän solun ulkopuolella. Cloridia on myös enemmän solun ulkopuolella mutta ero ei ole niin huima. Kun pitoisuuserot pyrkii tasoittumaan, siitä syntyy jännitettä
Kalvosähköinen tasapaino
Solukalvolla kokoajan pieni “kahina” käynnissä. Koska puhutaan suolaliuoksista, niihin liittyy tietty varaus. Ionit liikkuessaan vie varausta mukanaan. Kalvolle syntyvä jännite on sellainen, että se tasaa ionien pitoisuuseroja (lepojännite).
Polarisaatio
Kalvon toisella puolella on enemmän varautuneita ioneja kuin toisella
Depolarisaatio & hyperpolarisaatio
Ionien epätasapaino yrittää tasoittua. Jostain syystä yhtäkkiä natriumia virtaa solun sisälle. Kun tasapaino alkanut syntymään, kaliumia virtaa ulos
Mikä tekee passiivisesta ja aktiivisesta muutoksesta erilaisen? Kummassakin virtaa ioneja solukalvon läpi?
Natrium ja kalium kanavat jännitesäädeltyjä kanavia. Jännitteen pitää mennä lähelle nollaa, jotta natriumkanavat aukeaisivat.
Repolarisaatio
Natriumakanava inaktivoituu. Kalium kanava alkaa reagoida.
Refraktoriaika
Natriumakanavan ominaisuus, inaktivoituminen, rajoittaa aktiopotentiaalin määrää solukalvolle. Sen pituus määrittää sen, milloin seuraava aktiopotentiaali tulee. Vaihtelee eri hermosoluissa.
Passiivinen johtuminen
Jännitehäiriön eteneminen, hiljenee pikkuhiljaa, joten viesti ei pääse kunnolla perille. Passiivista tapahtuu jos kanavat ovat sellaisia että niistä puuttuu “koneisto”
Sähköimpulssin aktiivinen johtuminen
Häiriö tarpeeksi iso, jolloin se toistuu myös seuraavaan hermosoluun. Signaali ei vaimene. Aikalukon ansiosta impulssi etenee vain yhteen suuntaan.
Myeliinituppi nopeuttaa signaalia
Mitä paksumpi hermo, sitä nopeammin aktiopotentiaali etenee. Häiriö hyppää tupen yli, ei siinä ei tapahdu mitään
Kontaktipinnat joidenka avulla hermosolut keskustelee
Synapsi: a) elektroninen synapsi - tiukka liitos jossa pieni rako (gap junction), jossa liitoksena kokoajan auki olevia ionikanavia > vuotaa (mm. astrosyytit, interneuronit) b) kemiallinen synapsi - molekyylit valottaa tiedon muutoksesta seuraavalle solulle.
Välittäjäaineen vapautuminen
Valmiina pakattuna rakkuloihin, jotka lähellä solukalvoa odottamassa impulssia. Kun sähköinen häiriö tulee solukavoon, kalsium-kanava aukeaa. Tämä ohjaa välittäjäainerakkulan sulautumista solukalvoon. Tällöin va pääsee vapautumaan suljettuun tilaan, ja sitoutuvat tiettyihin reseptoreihin, ja riippuen reseptorista, tapahtuu jotakin, yleensä natrium pääsee solun sisään. Usein sama va-rakkulan kalvo kuroutuu uudelleen. Usein myös va kierrätetään.
SNARE (snap receptor complex)
Väkäset solukalvossa jotka tarttuu toisiinsa ja tarttuu va-rakkulaan, kalsiumin vaikutuksesta va purkautuu rakkulasta
Hermovälittäjäaineet
Monipuolisia: Niitä on noin 100, sekä reseptoreja on iso joukko, joihin tarttuvat. -> todella laaja valikoima käyttää signaaleja. Sama välittäjäaine voi toisaalta sopia useisiin eri reseptoreihin. Tavallisimmat ovat pienimolekyylisiä, joku aminohappo runkona. Lisäksi on isompia välittäjäaineita, neuropeptidejä (useita aminohappoja kimpussa, 5-30). Lipidit. Kaasut.
Pienimolekyyliset va:t
Pieniä ja nopeita.1) eksitatoriset (mm. glutamaatti) 2) inhibitoriset (mm. gaba) 3) biogeeniset amiinit: katekoliamiinit (dopamiini, adrenaliini, noradrenaliini), monoamiinit (asetyylikoliini, serotoniini joka indoleamiini, histamiini joka imidatsoliamiini), puriinit (ATP).
Neuropeptidit
Isoja ja hitaita. 1) opioidipeptidit: beeta-endorfiini, endomorfiini, nosiseptiini, enkefaliinit 2) substance P: orexin, vasopressiini, oksitosiini
Lipidit
Esim. Endokannabinoidi. Lipidit ovat solukalvon fosfolipidejä, eli ne lohkaistaan solukalvosta.
Kaasut
Nitric oxide & carbon monoxide. Ovat hyvin yksinkertaisia välittäjäaineita, Eivätkä täytä kaikkia va ominaisuuksia.
Asetyylikoliinin kierrätys
Hermolihasliitosten välittäjäaine. Solu ottaa glukoosia sisään, ja mitokondriosta syntyy asetyylientsyymiä. Siihen yhdistetään koliini-molekyyli. Koliini-Asetyylitransferaasi tekee “työn”. Tämä entsyymin toiminta (sekä raaka-aineiden määrä) määrää, kuinka paljon ACh:ta syntyy. Vesikulaarinen asetyylikoliinin transportteri siirtää sen rakkulaan. Synapsikuilussa asetyylikoliini esteraasi hajottaa sen osasiin. Koliini kiertää solulle, ja otetaan sieltä takaisin sisään, ja on heti valmiina työhön.
Asetyylikoliinin tumakkeet
Aivoissa vain kahdessa tumakkeessa: Basaalisissa etuaivoissa ja aivosillan alueella. Kaulasta alaspäin sitä on kaikkialla.
Katekoliamiini tumakkeet
Noradrenaliini ja adrenaliini myös harvinainen aivoissa: noradrenaliini: aivosillassa (sinitumake), dopamiini: keskiaivojen substantia nigra (mustatumake)
Serotoniini tumakkeet
Aivorungon Raphe nuclei.
Histamiinin tumakkeet
Väliaivojen hypotalamuksen tumake
Glutamaatin kierrätys
Syntetisoidaan glutamiinista. Vapautuneen gluamaatin käsittely ulkoistettu astrosyyttiin, jossa se taas hajotetaan glutamiiniksi. GABA syntetisoidaan myös glutamiinista, sekä käsitellään myös astrosyytissä.
Välittäjäainereseptorit
Molekyylin säätelemät ionikanavat Va sitoutuu reseptoriin, jossa on solun sisäinen säätely-yksikkö, g-proteiini aktivoituu, sen alayksikkö vaikuttaa toiseen ionikanavaan tai sitten toiseen säätely-yksikköön, joka vaikuttaa ionikanavaan.
AMPA-reseptori
Pienimolekyyliset, nopea reseptori. Heti auki - perus kommunikaatiota. Tarvitsee kuitenkin polyamiinin toimiakseen.
NMDA-reseptori
Pitkä ionivirta. Ligandisäädelty ja jännitesäädelty - magnesiumtulppa, ja lähtee siitä vasta merkittävän muutoksen jälkeen. Erityinen merkitys - hermosolujen muovautuvuus sen säätelemä. Vaatii va:n ja riittävän jännitemuutoksen lisäksi glysiinin toimiakseen.
GABAa reseptori
Toiminta estää impulsin. Vapauttaa kloridia. Löydetty monta säätelevää sitoutumiskohtaa. Kaikki anesteetit vaikuttaa johonkin sen sitoutumiskohdista.
Metabotrooppiset reseptorit (G-proteiini-välitteinen)
Lähes kaikkiin monoamiineihin toimiva.
Autosynaptinen reseptori
Signaalia lähettävässä hermosolussa, eli mitä enemmän va:ta vapautuu, sitä enemmän alkaa neuroni jarruttamaan sen vapautumista. Yleensä g-proteiini-kytkeytyviä.
Solunsisäinen signalointi - reseptorin signaalinvälitys
1) Reseptori on kanava itsessään 2) Signaali kytkeytynyt g-proteiiniin 3) reseptorit jotka entsyymeitä 4) solun sisällä olevat reseptorit
G-proteiinikytkentäisten reseptorien solunsisäinen signaalinvälitys
Entsyymi joka aktivoituu, vapauttaa toisiolähetin, joka vaikuttaa solun sisäiseen signalointiin
Hermosolujen toisiolähetit
1) kalsium 2) cAMP ja cGMP 3) solukalvosta pilkotut molekyylit
Solun sisäinen signalointi - kalsium
Kalsiumtasapaino solun sisällä keskeinen asia. Voi tulla jännitesäädeltyä ionikanavaa pitkin, NMDA-reseptorista tai solun kalsiumvarastoista. Kuljetusproteiinit heittää ylimääräistä ulos
Solun sisäinen signalointi - sykliset molekyylit
Muuttavat ATP:tä rengasrakenteeksi g-proteiinille, mikä vie viestiä eteenpäin, yleensä jollekin entsyymille
Solun sisäinen signalointi - solukalvosta pilkotut molekyylit
Vapauttaa kalsiumia solun sisällä tai aktivoi toisen enstyymin joka vaikuttaa solun sisällä
Proteiinien säätely fosforylaation kautta
Jokaisessa toiminnallisesti tärkeässä proteiinissa on-off kytkentä. Proteiini voidaan liittää fosfaatti yhdisteeseen. Kinaasi ja fosfataasi enstyymit vaikuttavat onko proteiini liitettynä. Yleensä syklinen toisiolähetti aktivoi proteiinikinaasin. Kun kinaasi liittää sen fosfaattiryhmään, se tulee aktiiviseksi. Yleensä syntyy säätelyketjuja, kun aktiivinen proteiini vaikuttaa toisiin proteiineihin. Esim jos hermosolun pinnalla hermokasvutekijän reseptoriin tulee kasvutekijä, se aktivoi tyrosiinikinaasin. Tästä kolmenlaiset signaalit aktivoivat kinaasiketjuja, lopulta signaali pääsee tumaan, vaikutus kalsiumiin ja solun perustoimintoihin.
Signaalin ajallinen ja paikallinen vahvistuminen
G-proteiinivälitteinen signalointi aktivoi monia muitakin G-proteiineja (>signaalin vahvistuminen), ja ne aktivoi adenoniinisyklaasin. Se taas tuottaa paljon cAMPia (>vahvistuminen) joka aktivoi proteiinikinaasin ja se aktivoi lisää proteiinikinaaseja.
