Ideg– és izomélettan (rövid kérdések)

A membrán fő vegyületei lipidek és fehérjék. A lipidek javarészt foszfolipidek, de tartalmaznak koleszterint és glikolipideket is. A lipidekben a foszfátcsoporthoz kis nitrogén tartalmú poláros vegyület kapcsolódhat  foszfatidilkolin, foszfatidilszerin, foszfatidiletanolamin.

A glikolipidek oligoszacharid oldalláncai extracellulárisan helyezkednek el, és főleg antigéntulajdonságokat kódolnak.

A koleszterint a lipidkontinuum zsírsavláncai közé ékelődve a membrán fluiditását csökkentik.

A fehérjék lehetnek integráns és perifériás fehérjék (csatornák, receptorok, enzimek).

A lipidek kettős réteget alkotnak, amelyben az apoláros zsírsavoldalláncaikat egymás felé irányítják. A citoplazma és az extracelluláris tér felé a poláros glicerintartalmú feji részek orientálódnak.

A facilitált diffúzió carrier-mediált transzportfolyamat, iránya a koncentrációgrádiensnek megfelelő. Energiát nem igényel, kinetikája megegyezik az aktív transzportéval. A transzporter az anyagra specifikus, kompetitív gátlás lehetséges. A transzporterek működése szaturációs kinetikát mutat, K_M-értékkel jellemezhető.

Közös: carrier-mediált transzport; kémiai specificitás, az anyag és a transzporter között kölcsönhatás van.

Eltérő: a facilitált diffúzió nem igényel ATP-t, az aktív transzport igen; a facilitált diffúzió a koncentráció-grádiens irányában, az aktív transzport ezzel ellentétes irányban zajlik.

Ca²⁺-pumpa a SER-ben, SR-ben, sarcoplazmában

H⁺/K⁺-pumpa a gyomor nyálkahártya sejtjeiben.

Na⁺/Ca²⁺-kicserélő a simaizom sarcolemmájában

SGLT a vékonybélhám sejtjeinek apikális felszínén.

Az inzulin receptor ligandkötésének hatására bizonyos sejtekben olyan szignáltranszdukció indul meg, aminek következtében az intracelluláris vezikulákba csomagolt GLUT-4 exocytózissal a sejtmembránba kerül, így fokozva a glukózfelvételt. A GLUT-4 facilitált diffúziót végez.

Ez a jelenség zsírszövetben és harántcsíkolt izomszövetben figyelhető meg.

Az apikális felszínen az SGLT-1 típusú transzporter vezi fel a glukózt, másodlagos aktív transzporttal, a [Na⁺]-grádiens által hajtottan. A bazális membránon át a plazmába a GLUT-2 típusú transzporter szállítja, facilitált diffúzióval.

Az apikális felszínen leggyakrabban szivárgó csatornákon keresztül, illetve másodlagos aktív transzporttal (szimport: SGLT, Na-AS-transzporter; antiport: Na⁺/Ca²⁺-exchanger) jut be, míg a basolaterális membránon a Na⁺/K⁺-pumpa transzportálja kifelé a grádiens ellenében.

Pl. K⁺-ra nézve:

Tízes alapú logaritmusra áttérve, és az állandókat behelyettesítve:

A Chord-konduktantia egyenletet használjuk (lásd 2. kérdés)

Azért, mert a membrán Na⁺-permeabilitása kicsiny, százszor kisebb, mint a K⁺-é.

A membránpotenciál-érték, amely mellett megnyílnak az akcióspotenciál kialakításáért felelős gyors feszültségfüggő Na⁺-csatornák.

A küszöbpotenciál alatti depolarizáció nem indít el AP-t, a küszöbpotenciál feletti viszont a tényleges depolarizáció mértékétől függetlenül ugyanolyan AP-t indít el.

A csatorna egy olyan integráns membránfehérje, amely két kapuval rendelkezik: egy extracelluláris aktivációs kapura, és egy intracelluláris inaktivációs kapura. Az előző nyugalmi helyzetben zárva van, az utóbbi nyitva. A küszöbpotenciál megjelenése esetén a külső, aktivációs kapu konformációváltozás következtében gyorsan megnyílik, így maximális Na⁺-influxot enged meg. A csúcspotenciál elérésekor a belső inaktivációs kapu szintén konformációváltozás hatására záródik, így a Na⁺-fluxus leáll.

Vagy serkent, vagy gátol, ami azt jelenti, hogy vagy depolarizál, vagy hiperpolarizál.

Tónusos jellegű: a inger alatt végig fennáll.

Kialakulását τ jellemzi (időkonstans).

Nincs refrakter fázisa.

Terjedése dekrementummal jellemezhető.

Azt az időt, ami ahhoz szükséges, hogy az áram bekapcsolását követően a membránpotenciál elérje a végleges változás 1/e részét, azaz 63%-át:

ahol R_m a transzmembrán-ellenállás, Ri a citoplazma ellenállása, C a membrán kapacitása.

Azt a távolságot, amely megtétele alatt a kiváltott elektromos potenciál az eredeti 1-1/e részére, azaz 63%-ra csökken:

ahol R_m a transzmembrán-ellenállás, Ri a citoplazma ellenállása.

A transzmembrán-ellenállás (R_m).

Fordított arányosság van közöttük, tehát minél nagyobb az axoplazma ellenállása, annál kisebb a terjedési sebesség.

Szigetelőként funkcionál, így a membrán nem érintkezik közvetlenül az extracelluláris térséggel. Ennek következtében lokális áram nem alakul ki, az áramveszteség minimális. Ennek köszönhetően az ingerületterjedés felgyorsul.

Ehhez járul hozz az is, hogy az internodium területén nagyon kevés gyors feszültségfüggő Na⁺-csatorna található, ugyanakkor lassú feszültségfüggő-csatorna pedig egyáltalán nem.

A Schwann-hüvelyes axon vezetését. Ebben az esetben AP csak a Ranvier-befűződések területén alakul ki, hiszen csak itt van elegendő mennyiségű gyors feszültségfüggő Na⁺-csatorna.

Ennek megfelelően az AP gyorsan, befűződésről befűződésre ugrálva terjed. Az internodiumok alatt a potenciál dekrementummal terjed, de az internodium végén mindig elég ahhoz, hogy a befűződésben AP-t generáljon.

Dekrementumal, ami azt jelenti, hogy az amplitúdója (a potenciálérték) egyre csökken. Elérve a Ranvier-befűzódést, még elégséges ahhoz, hogy megnyissa a gyors feszültségfüggő Na⁺-csatornákat, így AP-t generáljon.

Azért, mert az előttes terület refrakter stádiumban van, így nem ingerelhető.

Azt az időszakot, amig a membrán az AP után egyáltalán nem depolarizálható újra. Ez kb. az AP első 1/3-a.

Oka, hogy az összes gyors feszültségfüggő Na⁺-csatorna aktív, nyitott konformációt vesz fel, így nincs ami újabb potenciálemelkedést alakítson ki.

Azzal, hogy csak a posztszinaptikus membrán rendelkezik olyan receptormintázattal, ami képes a preszinaptikus membránból felszabadult transzmitter hatására jeltovábbításra.

Kétirányú is lehet.

Közvetlenül elektromos áram terjed az egyik sejtről a másikra.

Közvetlen kapcsolat van a két sejt citoplazmája között.

Nincsen szinaptikus késés.

A rektifikáció tisztítást, helyesbítést, finomítást jelent. Talán azt, hogy a sejtet potenciálisan károsító ionális változásokra protektív módon bezár (Ca²⁺, H⁺).

Megszűnik a működése. Ennek oka, hogy a transzmitterfelszabaduláshoz az extracelluláris térből származó Ca²⁺-jelre van szükség.

a preszinaptikus végbunkóban

a szómában, ahonnan axonális transzporttal jut a végbunkóba

Az axonterminálisban.

A szintézist a kolin-acil transzferáz (CAT) katalizálja, amikor is a glukóz-metabolizmusból származó acetil-KoA-ból és a többnyire extracelluláris eredetű kolinból képez ACh-t. Az acetil-KoA a mitokondriumban piruvátból származik, és citrátként transzportálódik a citoplazmába, ahol az ATP:citrát-liáz alakítja ki az ACh-t.

Nem alakul ki akcióspotenciál. Ennek magyarázata, hogy a neuromuszkuláris junkcióban posztszinaptikus membrán nem rendelkezik gyors feszültségfüggő Na⁺-csatornákkal, így az csak kémiai úton ingerelhető.

End Plate Pontial = véglemez potenciál. A neuromuszkuláris junkció posztszinaptikus membránjában lévő N-ACh receptor egy aspecifikus kationcsatorna, ami ligandkötésre nyílik. Ennek hatására minden egyértékű kationra nézve fokozódik a membrán permeabilitása, tehát Na⁺ áramlik be a sejtbe (és K⁺ ki), ami depolarizálja a posztszinaptikus membránt. Ez az EPP.

Miniatűr EPP. Az ACh vezikulákból szabadul fel, így a legkisebb ACh-mennyiség éppen egy vezikulányi, tehát kvantált. Az olykor spontán exocytozisra kerülő ACh mennyiség váltja ki a MEPP-t.

a kolinészteráz bénítása? → növeli, mert az ACh nem bomlik el a szinaptikus résből

a kuráre? → csökkenti (akár nuillára), mert lefoglalja az N-ACh receptorokat

Az acetlikolin-észteráz elbontja acetátra és kolinra. Az acetátot a posztszinaptikus sejt (izom) veszi fel, míg a kolint a preszinaptikus ideg veszi vissza (Na+-kotranszport), és újra felhasználja ACh szintézisére.

Ezenkívül el is diffundálódhat a szinaptikus résből, és megjelenhet a keringésben.

Denerváció után sokkal kisebb mennyiségű transzmitter is képes ugyanazt a posztszinaptikus választ kiváltani. Ennek az az oka, hogy denerváció után természetesen megszűnik a transzmitterfelszabadulás, amire a posztszinaptikus membrán a receptorok up-regulációjával válaszol. Így legközelebbi ligand expozícióra több „antenna” álla a rendelkezésre, a posztszinaptikus hatás kifejezettebbé válik.

Excitátoros Post Synaptikus Potenciál. Ez egy elektrotonusos jelenség, ami a posztszinaptikus membránon alakul ki. Az EPSP mindig depolarizációt jelent, tehát aktivál; a kialakulás mechanizmusa hasonló az EPP-nél leírtaknál, tehát Na⁺-influx, K⁺-efflux.

Inhibitoros Post Synaptikus Potenciál. Ez egy elektrotonusos jelenség, ami a posztszinaptikus membránon alakul ki. Az IPSP mindig hiperpolarizációt jelent, tehát gátol; a kialakulása hátterében Cl^-—permeabilitás emelkedése miatti Cl^--influx, vagy K⁺-permeabilitás emelkedése miatti K⁺-efflux állhat.

Úgy, hogy ha posztszinaptikus potenciál lecsengése előtt újabb PSP érkezik ugyanarra a helyre, akkor a kialakuló újabb potenciál amplitúdója magasabb lesz.

Az időkonstans határozza meg, hogy a membrán elektromos válasza meddig áll fenn, így tehát azt a frekvenciát is, amelynél az egyetlen bemenetre érkező synaptikus potenciálok hatásosan, azaz küszöbszintet elérő módon szummálódnak.

Úgy, hogy két különböző helyre egyidejűleg beérkező szinaptikus potenciálok szummálódnak, egy nagyobb amplitúdójú membránpotenciált elérve. A térkonstans határozza meg, hogy az egyidejűleg beérkező két szinaptikus bemenet milyen távol lehet egymástól ahhoz, hogy az egyes helyeken kialakuló szinaptikus potenciálok hatékonyan szummálódjanak.

A magyarázat a következő: a gerincvelői motoneuron szómáján körülbelül 6000 szinapszis végződik, melyek javarésze facilitáló EPSP-t vált ki rajta. Így a térbeli és időbeli szummációnak köszönhetően a szóma részlegesen depolariált állapotban van.

Olyan EPSP-k hatása a membránon, amelyek a különböző szummációk hatására AP-t ugyan még nem alakítanak ki, a posztszinaptikus membrán részlegesen depolarizált állapotban tartják.

Az, hogy a transzmitter szintézise nem képes tempót tartani a felszabadulással, így az kimerül.

biogén amin: dopamin, adrenalin

aminosav: glutamát, glycin

peptid: VIP, Substance-P

egyik előző csoportba sem sorolható: ACh, NO

GABA

Glycin

Olyan mediátor, amely a neurotranszmitter hatását befolyásolja. Általában hosszabb ideig tart a hatásuk, mint magának a neurotranszmitternek. A peptid neurotranszmittereket és a neuromodulátorokat közösen neuropeptideknek szokás nevezni.

a szimpatikus ganglionban? acetilkolin, és N-ACh-receptoron hat (aspecifikus kationcsatorna)

a paraszimpatikus posztganglionaris rostokban? acetilkolin, és M-ACh-receptoron hat (G-protein mediált jelpálya)

A passzív ioncsatornák az állandóan nyitva lévő, „szivárgó” csatornák, míg az aktív csatornák valamilyen stimulus hatására szenvednek konformációváltozást, és válnak nyitott csatornává. Az aktív ioncsatornán keresztül is passzív diffúzióval jutnak át az ionok!

Feszültségfüggő ioncsatornák: gyors feszültségfüggő Na⁺-csatorna a sarcolemmában;

Ligandfüggő ioncsatorna: N-ACh-receptor;

Mechanosenzitív ioncsatorna: Na⁺-csatorna a belsőfül szőrsejtjeiben.

Az integráns membránproteinnek azt a részletét, amely a membránon érkező potenciál hatására konformációváltozást szenved, így pórust nyitva az ec. és ic. Tér között, melyen keresztül az ionok az elektrokémiai grádiensüknek megfelelően áramolhatnak.

Ezek a szekvenciák általában töltéssel rendelkező aminosavakból állnak.

Aktin (kontraktilis)

Miozin (kontraktilis)

Troponin (szabályozó)

Tropomiozin (szabályozó)

A vázizomban a vékony filamentum tengelyében az F-aktin áll, amit globuláris aktin homodimérek, két egymás körül csavarodó lánca alkot. A lánc barázdáiba fekszik bele az tropomiozin, ami szintén két, csavarodott lánc, de az aktinnál jóval vékonyabb. A tropomiozinhoz meghatátorozott közönként kapcsolódik a három globuláris egységből álló troponin.

Simaizomban a vékony filamentum felépítése hasonló, azzal a különbséggel, hogy ott nincsen troponin.

Egy vastag filamentumot hat vékony filamentum vesz körül, melyek szabályos hatszög elrendezést mutatnak.

A T-tubulus a sarcolemma ujjszerű benyúlásai az izomrostok közé. Feladata az AP-ok rostközelbe juttatása. A SR terminális ciszternái az A- és I-csík határokon merőlegesen találkoznak a T-tubulusokkal. A centrálisan elhelyezkedő T-tubulus és a két oldalról közelítő terminális ciszterna alkotja a triádot. A terminális ciszternák és a T-tubulusok között történik meg az elektromechanikai csatolás; a terminális ciszternákból Ca²⁺ áramlik a sarcoplazmába (DHP-rianodin).

Relaxált izomban elfedi az aktinon a miozinkötő-helyeket, így megakadályozza az aktomiozin-komplex kialakulását. Kontrakció kezdetén az troponin-tropomiozin komplex kimozdul a helyéről, és „megengedi” az aktin-miozin asszociációt.

T: a többi troponin alegységet rögzíti a tropomiozinhoz.

C: Ca²⁺-kötőhely.

I: elfedi az aktinon a miozinkötő helyet.

Az aktomiozin komplex asszociált állapotban marad, amikor is a sliding már megtörtént. Most kellene disszociálniuk, hogy az új ciklus elkezdődhessen. A következmény az izom rigiditása (lásd hullamerevség).

Az, hogy a kontrakció során a sarcomerhossz úgy rövidül meg, hogy a kontraktilis filamentumok tényleges hossza nem változik. Ez úgy lehetséges, hogy a vastag miozin fliamentumok feji része lépegetve az aktin filamentumokon, mintegy maguk közé húzzák azokat. Ezzel a Z-vonalak közelednek egymáshoz.

A kontrakciós ciklusban szükséges az ATP az aktomiozin kompex disszociációjához. A ráta további lépéseinél már az ADP illetve a P_i játsza a szerepet.

A relaxáció is aktív folyamat, ATP nélkül az sem megy végbe, tekintettel arra, hogy a sarcoplazmából való Ca²⁺-eliminálás ATP-függő folyamat.

feszültségfüggő

ligandfüggő

Először extracelluláris eredetű, trigger Ca²⁺ érkezik, amely nem minden esetben szükséges a simaizom összehúzódásához, de ha van, akkor sem vált ki kontrakciót.

A kontrakciót kiváltó Ca²⁺ minden esetben a sarkoplazmás retikulumból származik.

A receptor ligandkötésére G_q-protein mediáción keresztül aktiválódik a membrán PLC enzime, amely a membránban lévő arachidonsavból IP₃-t és DAG-t hasít. A SR membránjában IP₃.érzékeny Ca²⁺ -csatornák vannak, melyek IP₃ jelenlétében nyitnak, és megtörténik a Ca²⁺ -kiáramlás.

A Ca²⁺ a kalmodulinhoz kötődik (egy kalmodulin molekula 4 Ca²⁺ -t köt), mire az aktiválódik.

A Ca²⁺-kalmodulin komplex a miozin könnyűlánc kinázhoz kapcsolódik, és így kialakul egy aktív komplex.

Ez a komplex a miozin egyik könnyúláncát foszforilálja, mitől annak megnő az affinitása az aktinhoz, és kialakul a az aktomiozin komplex.

A SR-ból felszabaduló Ca²⁺ -t megkötve aktiválja a miozin-könnyűlánc-kinázt, ami elindíthatja a kontrakciót.

A calsequestrin a SR lumenében elhelyezkedő Ca²⁺ -kötő fehérje, ami a sejten belüli Ca²⁺ -raktározást teszi lehetővé.

a: azt a feszülést, ami a kereszthídciklus → sliding útján, aktív energiafogyasztó mechanizmuson keresztül alakul ki

b: azt a feszülést, ami az izom előterhelése miatt annak rugalmas elemeiben keletkezik

Az az összehúzódás, amikor a kontrakció alatt az izom hossza nem változik, csak a benne ébredt feszülés fokozódik. Az összehúzódás ereje akkor maximális, amikor az aktív kereszthidak száma maximális.

Az az összehúzódás fajta, amikor az izomban ébredt erő a kontrakció alatt állandó, ellenben a hossza csökken. Az izotóniásan összehúzódó izom maximális teljesítménye a kontrakció sebességében mutatkozik meg, ami a leggyorsabb akkor, ha az előterhelés zérus.

az aktív kereszthidak számától

a miozinfej ATP-áz aktivitásától

2 – 2,5 μm közötti rosthossznál, ugyanis ekkor alakulhat maximális számú kereszthíd.

Rosthossz → kereszthidak száma.

Tetanusz alatt az izom folyamatos kontrakcióját értjük.

Komplett a tetanusz, ha a kontrakció alatt egyáltalán nem tapasztalható realxációs tevékenység, inkomplett a tetanusz, ha az egyes kontrakciók között részleges repolarizáció alakul ki.

Tekintettel arra, hogy az izom akcióspotenciálja már a rerfakter fázison túl van, mire a kontrakció egyáltalán beindul, az akcióspotenciálok megfelelő frekvenciában alkalmazott ismétlése a Ca²⁺ -szekvesztrációt gátolja, így a kontrakció folyamatossá válik.

Egyegységes vagy single-unit: erek, légutak izomzata, húgyutak, méhkürt, gyomor-bél rendszer.

Többegységes vagy multi-unit: belső szemizmok, ductus deferens, pilomotor izomzat, de a legnagyobb artériás és vénák fala is tartalmaz ilyet.

A kontrakció minősége az egyegységes simaizomban jellemzően fázisos, míg a többegységesben tónusos.

Az egyegységes simaizomzatot elektromos szinapszisok funkcionális szincíciummá egyesítik, míg a többegységes simaizomnál ilyen nincsen.

Az egyegységes simaizomban az akcióspotenciál nélkülözhetetlen a kontrakció kiváltásához, míg a többegységes simaizomnál ez nem esszenciális./sup/subsup ki), ami depolarizálja a posztszinaptikus membránt. Ez az EPP.

Miniatűr EPP. Az ACh vezikulákból szabadul fel, így a legkisebb ACh-mennyiség éppen egy vezikulányi, tehát kvantált. Az olykor spontán exocytozisra kerülő ACh mennyiség váltja ki a MEPP-t.

a kolinészteráz bénítása? -