Sinir hücrelerinde sinaptik iletinin temelleri hakkında sunum. Bir iletinin sinir hücresi boyunca nasıl taşındığı ve iletildiği, bu sırada hücre zarında meydana gelen değişiklikler ve bu değişikliklerin devamının sağlanması.

1. Sinaptik İletiSinaptik İleti
Özgün Özalay
Ege Üniversitesi – Sinirbilim ABD
www.ozgunozalay.comwww.ozgunozalay.com

2. Difüzyon Potansiyelleri
Zar iç-dış konsantrasyon farkı nedeniyle Na hücre
içine girmek K ise hücre dışına çıkma
eğilimindedir.
Na içeri hareketi zar içi potansiyeli (+)
K dışarı hareketi zar içi potansiyeli (-) yapar.
Bir iyonun zar boyunca net difüzyonunu
duraklatan, zarın iki tarafındaki difüzyon
potansiyeline, o iyon için Nernst Potansiyeli denir

3. Çeşitli İyonlar İçin
Difüzyon Potansiyeli
Zar çeşitli iyonlara geçirgen olduğunda , difüzyon potansiyelinin gelişimi
3 faktöre bağlıdır;
1) Herbir iyonun elektriksel yükünün çeşidi
2) Zarın herbir iyona geçirgenliği (P)
3) Herbir iyonun zarın iç(i) ve dış(d) tarafındaki konsantrasyonları (C)

4. 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.

5. Zar Potansiyeli
Kaydedici elektrot hücre zarının elektriksel
dipol tabakası denilen voltaj değişikliği
alanını geçerken potansiyel ani olarak
-90mV'a düşer.
Sinir lifinin içinde -90mV'luk normal bir
“dinlenim potansiyeli” yaratmak için çok az
sayıda iyonun transfer olması yeterlidir
(1/3M) ve (1/10K)

6. Sinirlerde Zar Dinlenim
Potansiyeli
Kalın sinir liflerinin dinlenim zar potansiyeli, sinir sinyallerinin iletilmediği dinlenim
durumunda, yaklaşık -90mV'tur. Bu, lifin içindeki potansiyelin, lifin dışında hücredışı
sıvıdaki potansiyele göre 90mV daha negatif olduğunu gösterir.

7. Na-K Pompası
Bu pompa, devamlı olarak Na hücre dışına, K
hücrenin içine pompalar.
Bu elektrojenik bir pompadır. Çünkü (+) yükleri
içeriden çok dışarıya pompalar (her 3 Na karşılık
2K).
İçeride oluşan (+) yük eksikliği nedeniyle hücre
zarının iç yüzü (-) yüklenir.
Ayrıca dinlenim durumundaki sinir zarında Na ve K
için çok büyük bir konsantrasyon farkı yaratır.

8. K Sızıntı Kanalları
Sinir hücre zarından dinlenim durumunda bile K
sızdırabilen kanallardır.
Na'a da geçirgendir ancak bu K'a göre 1000 kat azdır.
Geçirgenlikteki bu farklılık normal dinlenim zar
potansiyelinin saptanmasında önemlidir.

9. Normal Zar Dinlenim
Potansiyeli Kaynağı
K Difüzyon Potansiyelinin Katkısı;
Konsantrasyon farkları 35/1
Nernst denklemi uygulanırsa -94 mV

10. Normal Zar Dinlenim
Potansiyeli Kaynağı
Na Difüzyonunun Katkısı;
Tek başına Nernst denklemi
uygulandığında sonuç +61mV.
K'a geçirgenlik Na'a göre 100 kat
fazladır.
Diğer iyonlarla etkileşim olduğu için
Goldman denklemini uyguladığımızda
sonuç -86mV

11. Normal Zar Dinlenim Potansiyeli
Kaynağı
Na-K Pompasının Katkısı;
2 K iyonu için 3Na iyonu
pompaladığından, hücre içini (-) yapar.
Bunun toplam sonuca katkısı -4mV
kadardır
Sonuç: -90mV

12. Sinir Aksiyon Potansiyeli
Sinir sinyalleri, sinir lif zarı boyunca hızla
yayılan zar potansiyelindeki hızlı
değişimlerden oluşan aksiyon potansiyelleri
ile iletilir.
Her aksiyon potansiyeli, normal (-) zar
dinlenim potansiyelinden, (+) potansiyele ani
bir değişimle başlar ve hemen hemen aynı
hız ile tekrar (-) potansiyele dönerek sonlanır.

13. Sinir Aksiyon Potansiyeli
1) Dinlenim Evresi
Aksiyon potansiyeli başlamadan önceki zar dinlenim potansiyelidir. -90mV'luk
negatif bir zar potansiyeli vardır ve zar “polarize” durumdadır.
2) Depolarizasyon Evresi
Zar aniden Na'a karşı aşırı geçirgen hale gelerek, çok büyük miktarda (+) yüklü Na
iyonunun aksonun içine alınmasını sağlar. -90mV'luk (-) potansiyel, (+) iyonların
akımıyla birlikte hızla (+) yönde yükselir ve kaybolur.
3) Repolarizasyon Evresi
Zarın Na'a geçirgenliğinin çok arttıktan sonra kısa sürede Na kanalları kapanmaya
ve K kanalları açılmaya başlar. K iyonlarının hızla dışarı difüzyonu zar dinlenim
potansiyelinin tekrar (-) olmasını sağlar.

14. Voltaj Kapılı Na K Kanalları
Na Kanalları => Sinir zarının depolarizasyonu ve repolarizasyonunda önemli rol
oynarlar.
K Kanalları => Sinir zarının repolarizasyonun hızlanmasında önemli rol oynar

15. Na Kanallarının Aktivasyonu-
Deaktivasyonu
Bu kanal, birisi kanalın dışına yakın aktivasyon kapısı ve diğeri kanalın içine yakın
inaktivasyon kapısına sahiptir.
1) Kanalın aktivasyonu:
Zar potansiyeli dinlenim durumuna göre daha (+) değerlere yükseldiğinde (genelde
-70mV ile -50mV arasında) inaktivasyon kapısı açılır. Aktif durum.
Zarın Na'a geçirgenliği 500-5000 kat artmıştır.
Depolarizasyon evresi başlar.
2) Kanalın İnaktivasyonu:
Aktivasyon kapısının açılmasına
neden olan voltajın artması aynı
şekilde inaktivasyon kapılarını
kapatır.(1/10.000s).
Zarın Na'a geçirgenliği ilk haline
döner.
Repolarizasyon evresi başlar.

16. K Kanallarının
Aktivasyonu
Zar potansiyelinin -90mV'tan (+) değerlere yükselmesi K
kanallarını yavaşça açmaya başlar. Bu dönem Na kanallarına
göre daha yavaş olduğundan Na kanallarının inaktivasyon
kapılarının kapandığı döneme denk gelir.

17. AP Yaratan Olayların
Özeti
Dinlenim durumunda zarın K'a
geçirgenliği 50-100 kat fazladır.
K Sızıntı Kanalları

18. AP Nasıl Başlar?
Na kanallarını Pozitif bir
geribildirim döngüsü açar.
K kanallarını Negatif bir
geribildirim döngüsü açar.

19. Eşik Değer
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;
> = Eşik
(threshold)
L(sızıntı)K
Na

20. AP İlerlemesi
Oklar, zarın depolarize olmuş
bölgeleri ile dinlenim halindeki
bölgeler arasında gelişen “yerel
devreleri” göstermektedir.
Zar boyunca difüze olan Na
iyonlarının taşıdığı (+) yükaksonun
ortasından her iki yöne 1-3mm kadar
ilerler.
Bu olay zincirleme şekilde devam
eder ve depolarizasyon lif boyunca
iletilir. Sinir veya kas impulsu.

21. AP – Enerji
Metabolizması
Na ve K konsantrasyon farklarının tekrar oluşturulması
önemlidir.
Na-K pompası iyonları AP sonrası konsantrasyonlarına
getirmekten sorumludur.
Aktif metabolik bir süreçtir ve enerji ATP'den sağlanır.
Na-K pompası hücre içinde ki Na konsantrasyonuna
çok hassastır(3. Kuvveti derecesi).

22. AP Plato
Bazı durumlarda uyarılmış zar, depolarizasyondan hemen sonra repolarize olmaz,
bunun yerine potansiyel birkaç ms sivri potansiyele yakın bir düzlük(plato)çizer ve
ancak ondan sonra repolarizasyon başlar.(Kalp kası)
Hızlı Na kanalları
Yavaş Na-Ca kanalları
Yavaş K kanalları

23. Ritmik Aktivite
Ritmik aktivitenin oluşabilmesi için, zarın doğal durumda bile, Na veya
Ca(yavaş Na-Ca kanalları) iyonlarına yeterince geçirgen olması ve zarın
otomatik olarak depolarize olması gerekir.
Dinlenim potansiyelinin -60 ile 70mV arasında olduğu bir sinir hücresinde Na
kanallarının pozitif geribildirim mekanizmasıyla hızla depolarize olurlar.
K kanallarındaki geçirgenliğin artması, lifte hiperpolarize bir durum yaratır ve
bu sürede lif refrakter dönemdedir.

24. Miyelinli ve Miyelinsiz
Sinir Lifleri
Miyelin kılıf;
MSS'de Oligodendrositler
PSS'de Schwann hücreleri tarafından
oluşturulur.
Schwann hücresinin iç dilinin, aksonun
etrafında birkaç tur dönmesiyle kılıf oluşur.
Çoğu kez miyelin kılıf aksondan daha
kalındır.
Her 1-3 mm'de bir 2-3 mikrometre boşluk
olan alanlara Ranvier Boğumu adı verilir.
Çok iyi bir yalıtkandır, zardan iyon akımını
yaklaşık 5000 kat düşürür.

25. Sıçrayıcı İleti
Miyelinli sinirlerin kalın miyelin kılıfından hiçbir iyon geçemez.
AP sadece Ranvier boğumlarında gerçekleşir.
Elektrik akımları hem miyelin kılıfın dışında kalan hücredışı sıvıda hem de
aksoplazma boyunca boğumdan boğuma geçerek birbiri ardına boğumları
uyarır.
Sinir iletim hızını 5-50 kat
arttırır.
İletim için gereken iyon
transferinin azalmasıyla
gereken metabolik enerji de
azalmıştır(100 kat)
Miyelin kılıfın yalıtkanlık özelliği
zar kapasitansını 50 kat
düşürür ve böylece
repolarizasyon çok küçük iyon
transferleriyle gerçekleşebilir.

26. Uyarılma Eşiği ve Akut
Yerel Potansiyeller
Zayıf bir negatif elektriksel uyarı lifi uyaramaz.
Eşik değerin altındaki uyarılar akut yerel potansiyellere neden olur. Ancak bunlar AP
oluşturamadığı için akut eşikaltı potansiyeller olarak adlandırılır.

27. Nöronların Trofik
Desteği
Nörotrofinler, astrositler ve innerve edilen yapılardan salgılanır => Nöron
içine alınır => Retrograd taşıma ile hücre gövdesine taşınır => protein
yapımını destekler
Nörotrofinler, nöronlarda üretilir => Anterograd taşıma ile sinir
sonlanmalarına taşınır => Postsinaptik nöronun bütünlüğü sağlanır.