Sinir Ve Kas

Organizmadaki bütün hücrelerde hücre zarının içiyle dışı arasında bir elektriksel potansiyel farkı vardır İstirahat zar potansiyeli denilen bu potansiyelin en belirgin olduğu dokular uyarılabilir dokulardır İstirahat zar potansiyeli –70 ila –90 mV arasındadır Vücuttaki kimyasal maddeler elektrikle yüklüdür, ve elektrikle yüklü maddelere iyon denir Sinir sistemi için önemli olan iyonlar sodyum (1 pozitif yüklü), potasyum (1 pozitif yüklü), kalsiyum (2 pozitif yüklü), ve klor (1 negatif yüklü) dur Bir nöron sinyal göndermediği zaman istirahat halinde denir, ve nöronun içi dışına oranla daha negatiftir Nöronun hücre zarının her iki tarafındaki iyonlar bu elektriksel dengesizliği dengeye getirmeye çalışırlar, ancak zar semipermeable olduğu için iyon kanallarından yalnızca bazı iyonlar geçebilir İstirahat halinde, potasyum ve klor iyonları zardan kolaylıkla geçebilirken, sodyumun geçmesi daha zordur Hücre içindeki negatif yüklü proteinler de zari geçemezler Bu seçici iyon kanallarına ek olarak hücre zarında bir de pompa vardır Sodyum-potasyum pompası denilen, enerji kullanan bu pompa 3 sodyum iyonunu hücre dışına atarken 2 potasyum iyonunu da hücre içine alır Sonuç olarak tüm güçler dengelendiği zaman, hücre potansiyeli ölçülecek olursa hücre içiyle dişi arasında yaklaşık –70 mV luk bir zar potansiyel farkı ölçülür, bu potansiyele istirahat zar potansiyeli denir İstirahat halinde nöronun dışında daha fazla sodyum, içinde ise daha fazla potasyum iyonu vardır


Sonuç olarak istirahat potansiyeli istirahat halinde nöronda ne olduğunu gösterirken aksiyom potansiyeli ise nöron bir bilgiyi bir başka hücreye iletirken nöronda ne olduğunu gösterir Aksiyon potansiyeli depolarizan akim tarafından oluşturulan elektrik aktivitesinin yayılmasıdır Depolarizasyon akimi –55 mV a ulaşınca bir aksiyon potansiyeli oluşur –55 mV eşik değerdir Eğer nöron bu kritik değere ulaşmazsa, aksiyon potansiyeli de ortaya çıkmaz Ayni şekilde, eşik değere ulaşılınca sabit büyüklükte bir aksiyon potansiyeli her zaman ortaya çıkacaktır Belirli bir nöron için aksiyon potansiyelinin büyüklüğü her zaman aynidir Ayni tür nöron için büyük ya da küçük aksiyon potansiyeli söz konusu değildir, aksiyon potansiyellerinin hepsi ayni büyüklüktedir Sonuç olarak bir nöron ya eşik değere ulaşmaz, ya da ulaşırsa tam bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkar, buna “YA HEP YA HİÇ” prensibi denir Aksiyon potansiyelinin sebebi, nöronun hücre zarındaki iyon değişimidir Uyarı önce sodyum kanallarının açılmasını sağlar Hücre dışında içine oranla daha fazla sodyum olması ve hücre içinin dışına oranla daha negatif olması sebebiyle sodyum kanalları açılınca sodyum hücre içine hücum eder Sodyum pozitif yüklü olduğu için hücre içine girince hücre içi pozitif olur ve hücre böylece depolarize olur Potasyum kanalları daha geç açılır, ve açılınca hücre içinde potasyum daha fazla olduğu için çok miktarda potasyum hücre dışına çıkar, yani hücre pozitif yük kaybeder ve dolayısıyla repolarize olur Potasyum kanalları açıldığı zaman sodyum kanalları da kapanmış olduğu için, repolarizasyona ters yönde etki eden bir güç de ortadan kalkmış olur Böylece istirahat halinde –70 mV olan hücre zari potansiyeli depolarizasyonda sodyum kapılarının açılmasıyla +30 mV, ve daha sonra sodyum kapılarının kapanarak potasyum kapılarının açılmasıyla tekrar – 70 mV a düşer Aslında repolarizasyonda zar potansiyeli –70 mV u biraz geçer Potasyum kapılarının biraz fazla açık kalmasından kaynaklanan bu duruma hiperpolarizasyon denir Sonuçta iyon konsantrasyonları normale döner ve istirahat zar potansiyeli de –70 mV a döner Zar potansiyeline bağlı sodyum kanalları ancak zar potansiyelindeki değişimler belli bir seviyeye ulaşırsa açılırlar Bu zar potansiyeli düzeyine ateşleme seviyesi yada eşik potansiyel denir Zarda aksiyon potansiyeli oluşturmayan elektriksel potansiyel değişiklikleri hücre zarında elektrotonik olarak yayılır Tek basına aksiyon potansiyeli oluşturamayacak uyarıların arka arkaya veya ayni hücrenin farklı bölgelerine ayni anda uygulanması halinde oluşan potansiyel değişiklikleri toplanarak, zar potansiyelinde aksiyon potansiyeli oluşturacak değişikliğin meydana gelmesi mümkündür Uyarılabilir bir hücrenin zarında aksiyon potansiyeli meydana gelirse, bu sırada oluşan elektriksel potansiyel değişikliği, zarın bu değişimin meydana geldiği kısmına komşu zar bölgelerini de uyarır ve aksiyon potansiyeli meydana getirir Bu uyarılma ve uyarma işleminin bütün hücre zari boyunca tekrarlanması sonucu aksiyon potansiyeli hücrenin yüzeyine yayılır Yani, Uyarılabilir hücreler, oluşan aksiyon potansiyelini iletebilme yeteneğine de sahiptir Aksiyon potansiyelinin oluşumu metabolik enerji gerektiren aktif bir olay değildir İyonların elektro kimyasal gradiyentinde saklanan enerjiyle ortaya çıkar Ancak, hücrenin uyarılabilirliğinin devamı için bu gradiyentlerin metabolik enerji kullanılarak yeniden oluşturulması gerekir Bu işlem sodyum-potasyum pompası tarafından gerçekleştirilir


Sinir hücresinin temel işlevi, oluşan ve iletilen aksiyon potansiyelleri aracılığı ile organizmanın çeşitli bölümleri arasındaki bilgi alışverişini sağlamaktır Kas hücresinde de bu hücrenin temel işlevi olan kasılmasının ortaya çıkması kas hücresi zarında aksiyon potansiyelinin oluşmasına bağlıdır


SİNİR DOKUSUNUN ÖZELLİKLERİ


İnsan vücudu trilyonlarca hücreden meydana gelmiştir Bu hücrelerden bir kısmı da nöron denilen sinir hücreleridir Nöronlar elektro kimyasal bir işlemle bilgi taşımak için özelleşmiş hücrelerdir İnsan beyninde yaklaşık 100 milyar nöron vardır Bu nöronlar değişik sekil ve büyüklüktedirler Bazıları sadece 4 mikron genişliğinde iken 100 mikron genişliğinde olanlar da vardır Nöronların vücuttaki diğer hücrelerle ortak olan özellikleri şunlardır


Hücre zarları vardır

Genleri içeren çekirdekleri (nükleus) vardır

Sitoplazma, mitokondri, ve diğer organelleri vardır

Ancak nöronlar şu özellikleri ile diğer hücrelerden ayrılırlar


Nöronlar denrit ve akson denilen özel uzantılara sahiptirler

Nöronlar birbirleriyle elektro kimyasal bir işlemle haberleşirler

Nöronlar sinaps gibi özel yapılar ve nörotransmitter gibi özel kimyasal maddeler içerirler

Nöronlar, nöron gövdesinden çıkan uzantılarının sayısına göre 3 'e ayrılırlar:


1Pseudounipolar Nöronlar:

2 Bipolar Nöronlar:

3 Multipolar Nöronlar:


Nöronların akson ve dendrit olmak üzere iki ana tipte uzantıları vardır Akson ve dendrit arasında önemli farklar vardır


Aksonlar:


Nöron gövdesinden bilgi alırlar

Yüzeyleri düzdür

Genellikle bir nöronda 1 tek akson vardır

Hiç ribozom yoktur

Myelinli olabilirler

Nöron gövdesinden uzakta dallanırlar

Dendritler:


Nöron gövdesine bilgi getirirler

Yüzeyi düz değildir (denritik spinler vardır)

Genellikle bir nöronda çok sayıda dendrit vardır

Ribozomları vardır

Myelinleri yoktur

Nöron gövdesi yakınında dallanırlar

Aksonların bir bölümü, nöron gövdesinden ayrıldıktan hemen sonra myelin denilen bir kılıfla sarılırlar Myelin kılıfı Schwan hücrelerinin oluşturduğu tabakalardan meydana gelmiştir Myelin tabakası aksonun seyri boyunca 0,2-2 mm de bir kesintiye uğrar, bu kesinti noktalarına Ranvier nodu adi verilir


“Bilgi bir nörondan diğerine sinapslar aracılığı ile geçer Sinaps iki nöronu birleştiren küçük bir aralıktır Bir sinaps şunlardan oluşur


Nörotransmitterler, mitokondri ve diğer hücre organellerini içeren presinaptik bir sonlanma

Nörotransmitterler için reseptörlerin bulunduğu bir postsinaptik uç ve,

Sinaptik aralık: Presinaptik ve postsinaptik uçlar arasındaki fiziki boşluk


Presinaptik uçtan salınan nörotransmitter sinaptik aralık boyunca yayıldıktan sonra postsinaptik uçtaki reseptörlere bağlanır Postsinaptik uç bir dendrit ise buna aksodendritik sinaps (sekil 2), eğer bir akson ise aksoaksonik sinaps (Sekil 3), ve eğer nöron gövdesi ise o zaman da aksosomatik sinaps (Sekil 4) denir


Nörotransmitter postsinaptik uçtaki reseptörlere bağlanınca, postsinaptik hücrenin uyarılabilirliginde bir değişikliğe sebep olur Bu değişiklik uyarıcı yönde, yani nöronun bir aksiyon potansiyeli oluşturmasını destekleyecek şekilde olabileceği gibi inhibe edici yönde de olabilir eğer uyarıcı olaylar yeteri sayıda olursa, postsinaptik nöronda yeni bir aksiyon potansiyeli oluşur ve mesaj iletilmiş olur Sinapslarda ileti her zaman tek yönde, presinaptik düğümden postsinaptik hücreye doğru iletilir Uyarının sinapstan geçişi yaklaşık 0,5 mili saniyelik bir gecikmeyle gerçekleşirKAS DOKUSUNUN ÖZELLİKLERİKas hücreleri, uyarılabilme özellikleri yani sıra, boyutlarını önemli ölçüde değiştirebilme ve bu sırada mekanik bir güç uygulayabilme yeteneğine de sahiptirler Bu özellik ile kas dokusu canlıların en önemli özelliği olan hareketin meydana gelmesinde rol oynarlar


İnsan vücudunda, iskelet kası, kalp kası, ve düz kas olmak üzere pek çok yönden birbirinden farklı üç tür kas dokusu bulunmaktadır İskelet kası (çizgili kas) çalışması sinir sistemi tarafından bilinçli olarak kontrol edilen kas guruplarını oluşturur Buna karşılık kalp kası ve düz kas dokuları ise bilinç dışı çalışırlar ve sinir sisteminin otonom sinir sistemi adi verilen bölümünün kontrolü altında çalışırlarİSKELET KASI:İskelet kası vücudun en büyük organıdır, çok sayıda kastan oluşmuştur Bu kasların her biri kollajen matris içine gömülmüş tek hücrelerden oluşmuştur Kasın her iki ucunda bu kollajen matris kası kemiğe bağlayan tendon haline dönüşür Kas hücreleri vücudun diğer hücrelerinin içerdiği yapıların çoğunu içerir Her hücre plazmalemma denilen bir hücre zari ile sarılmıştır İskelet kası hücreleri multinükleusludur ve 2 santimetre kadar uzun olabilirler Temel güç üretme bileşenleri aktin ve miyozin molekülleridir Bu miyoflamentler birbiri üzerinden kayabilen, iç içe geçmiş parmak seklinde düzenlenmişlerdir Güç oluşturmak için miyozin liflerindeki çapraz bağlar aktin lifleriyle birleşir ve iki flamenti birbiri üzerine çekecek şekilde art arda hareket eder Bu hareket bir kayığı ilerletmek için kürek çekmeye benzer


Kas lifi de denilen kas hücreleri miyofibrillerden oluşmuştur Myofibriller ise iskelet kasının kontraktil birimi olan sarkomerlerden oluşmuşlardır Myofibriller kabaca Kasın uzunluğundadırlar Sarkomer iki Z çizgisi arasında kalan bölümdür İnce flamentler Z çizgisine bağlanırlar İnce flamentler aktin ve düzenleyici proteinler olan troponin ve tropomyozinden oluşur Tropomiyozin ip seklinde bir proteindir, aktin üzerindeki miyozin bağlanma noktalarını kapatır Troponin ise globüler (küre seklinde) bir proteindir ve kalsiyum bağladığı zaman yapısal bir değişiklik geçirir ve tropomiyozini miyozin bağlanma noktalarından uzaklaştırır Kalın flamentler ise miyozin molekülünden oluşmuşturlar


Kas hücresinin zarına sarkolemma denir Bu zar A ve I bantlarının kesiştiği her yerde kas hücresi içine invajine olarak transvers tübülleri (t tübülleri) oluşturur Bu tübüller aksiyon potansiyelini kas hücresinin içine tasıma fonksiyonunu yerine getirir Sarkoplazmik retikulum hücrenin içinde bir zarla çevrilmiş kalsiyum depo yeridir Sarkoplazmik retikulum A ve I bantlarının kesiştiği yerde kese seklinde bir yapı oluşturur, t-tübüllerinin hemen altındaki bu yapıya terminal sisterna denir


Motor nöron innerve ettiği her bir kas lifi ile sinir-kas kavşağı denilen bir sinaps oluşturur Motor nöron ile innerve ettiği tüm kas liflerinin hepsine birden motor birim (motor ünite) denir İskelet kasının istirahat membran potansiyeli –80 ila –85 mV arasındadır Aksiyon potansiyelinin hücre zarını sodyuma karşı geçirgenliğini geçici olarak artırması sonucu membran potansiyelini +35 ila +50 mV civarlarına getirir


Eksitasyon-Kontraksiyon Çifti: Eksitasyon-Kontraksiyon Çifti eksitasyonu kontraksiyona götüren olaylar zinciridir Aksiyon potansiyeli kas lifinin uzunluğu boyunca hızla ilerlerken, Kasın içine doğru da t-tübülleri aracılığı ile daha yavaş olarak ilerler T-tübülleri birer kalsiyum kanalı olan dihidropiridin reseptörleri içerirler Bu reseptörler sarkoplazmik retikulumdaki kalsiyum salınma kanalı olan ryanodin reseptörlerine mekanik olarak bağlıdır Aksiyon potansiyeli kasa ulaşınca, t-tübül kalsiyum kanalları (dihidropiridin reseptörleri) sarkoplazmik retikulum kalsiyum kanallarının (riyanodin reseptörleri) mekanik olarak açılmasını sağlar Bunun sonucu olarak sitozolde artan kalsiyum troponine bağlanarak troponin-tropomyozin kompleksinde konformasyonel bir değişiklik oluşturarak aktin üzerindeki miyozin bağlanma yerlerinin açığa çıkmasına neden olur


Kasılma: İstirahat halinde miyozin molekülü, ATP nin yıkılımı ile yüksek enerjili hale gelir Aktin üzerindeki miyozin bağlayıcı alanların açığa çıkması ile yüksek enerjili miyozin aktine bağlanır ve aktomiyozin kompleksi meydana gelir Bu komplekse rigor kompleksi de denir Bu kontrakte çapraz bağlanmaya ATP bağlanınca, miyozinin aktinden ayrılmasına yol açar ve kas gevşemiş olur Kayan iplik modeli denen bu hipoteze göre, çapraz bağlanma hareketi ince ve Kalın flamentlerin birbirinin üzerinden kaymasını sağlar Ayni anda yapılan yüzlerce çapraz bağlanma hareketi sarkomerin kısalmasına yol açar I bandının kalınlığı azalır ve Kalın flament sarkomerin Z çizgilerine doğru kayar Miyozin ile aktin arasındaki bu kayma hareketi sarkomerin kısalmasına ve dolayısıyla kas lifinin kasılmasına yol açarak bir eklemi hareket ettirecek gücün doğmasını sağlar