İçindekiler
Kapalı kanalların rolü
Bir sinir impulsunun veya aksiyon potansiyelinin yayılması esasen bir zar olayıdır. Başlangıçta iki membran yüzeyi arasındaki elektrostatik gradyan nedeniyle, ardından iyonlara özgü koordineli geçirgenlik değişiklikleri gelir. Geçirgenlikteki bu değişiklikler kapılı kanallardan kaynaklanır. Daha önce gördüğümüz gibi, hem Na+ hem de K+ bir zardan geçebildiğinden, her biri için ayrı kanallar olmalıdır. Endokrin sistemle ilgili bazı kanallarda, kanalla ilişkili bir hormon, iyonların zardan geçebilmesi için kapının açılmasına neden olan allosterik bir değişiklik üretir. Aksiyon potansiyelinin üretilmesinden sorumlu transmembran potansiyeller voltaj kapılı kanallardır. Yani, zarın iki yüzeyi arasındaki elektrostatik gradyandaki değişikliklere göre açılır ve kapanırlar.
Mevcut sonuçlar, voltaj kapılı kanalların pozitif yük bölgelerine sahip olduğunu ve bu bölgelerin, zarın dışındaki benzer yüklerin elektrostatik itmesi ve içindeki yüklü iyonların elektrostatik çekimi tarafından pozisyonda tutulduğunu göstermektedir. Bir uyarı geldiğinde ve zarın belirli bir ölçüde depolarizasyonuna neden olduğunda, elektrostatik etkileşimler zayıflar ve bu bölgelerin konumu değişerek belirli iyon kanallarının açılmasını sağlar. Uyaran nöronu tetiklemeye yetecek bir eşiğe ulaştığında Na+ kanalları açılır. Öte yandan, K+ kanalları, yeterli miktarda Na+ iyonu girip zarı tamamen depolarize edene kadar açılmaz. Elektrostatik gradyan iyonik akımın bir sonucu olarak değişmeye devam ederse, kanallar kapanır.
Elektrostatik çekim ve difüzyonun rolü
İmpulsif iletim bir Na+ akışını ve ardından bir K+ akışını içeriyorsa, nöron başlangıçtaki iyonik dengesini nasıl yeniden kurar? Başka bir deyişle, fazla Na+’dan nasıl kurtulur ve kayıp K+’yı nasıl geri kazanırsınız? İyonların ilk dağılımı geri yüklenmezse, nöronlar sonunda impulsları iletme yeteneklerini kaybederler, ancak nöronlar, her impulstan sonra kısa bir direnç dönemi (yaklaşık 0,5-2,0 ms) dışında, impulsları süresiz olarak iletmeye devam edebilir.
Nöronları işlevsel hale getirmek için iki mekanizma vardır. Kısa vadede, nabzın geçişi ve zarın depolarizasyonu sırasında, elektrostatik çekim ve difüzyon, hücrenin dışındaki Na + ile içindeki K + arasındaki elektrokimyasal dengeyi hemen geri getirir. Bunun nasıl olduğunu anlamak için, aksiyon potansiyeli ile ilgili her olayın hücre zarına çok yakın bölgelerde meydana geldiğini akılda tutmak önemlidir. Statik sinir liflerinde, zarın diğer yüzeyindeki zıt yüklerle hücre zarına doğru çekilen serbest iyonlar, yüklerin zarın o bölgesinde yoğunlaşmasına neden olur; İki membran yüzeyi arasındaki elektrostatik gradyan, 105 V/5 cm gibi inanılmaz bir değere ulaşır. Membranın iki yüzeyi, karşıt yüzeydeki zıt yüklü iyonların elektrostatik kuvveti tarafından çekilen iyonlarla “kaplandığında”, bu yoğun yük tabakası, aynı zar yüzeyinden daha fazla iyonun buraya gelmesini engeller. Bir aksiyon potansiyeli, iyonların bir zardan geçmesine neden olduğunda, yalnızca zarın yüksek oranda yüklü iç ve dış yüzeylerine bitişik iyonların konsantrasyonları etkilenir. Bunun nedeni, geçirgenlik değişikliklerinin çok kısa ömürlü olması ve yalnızca en yakın iyonların zarı geçmek için zamana sahip olmasıdır. İyon konsantrasyonlarındaki hafif değişiklik, sodyum iyonlarının nöronlara difüzyonu ve her iki taraftaki sıvıya salınan K+ iyonları tarafından emilir. Bu, bir havuza bir damla mürekkep damlatmaya benzetilebilir: kısa bir süre için karanlık bir alan belirir; Ancak mürekkep büyük miktardaki sudan yayıldığı için bu hızla etkisini yitirir.
Aksiyon potansiyeli sona erdikten sonra hücreye giren sodyum iyonlarının sayısı, hücreden çıkan potasyum iyonlarının sayısını dengeler ve böylece dinlenme potansiyeline geri döner. Hücre zarındaki yerel elektrostatik gradyan, az sayıda iyon zarı geçtiğinde ve hücrenin içinde ve dışında nispeten büyük hacim boyunca hızla yayıldığında anında yeniden kurulur.
Nöronların zarında meydana gelen olaylar çok heyecan verici olmasına rağmen, bir aksiyon potansiyeli sırasında hücreye çok az miktarda, yaklaşık 10-12 mol Na+ girer. Bu nedenle, tek bir aksiyon potansiyelinin tüm hücredeki sodyum iyonu konsantrasyonu üzerindeki etkisi ihmal edilebilir düzeydedir. İç ve dış iyon rezervleri o kadar fazladır ki, yakın zamanda ölen bir nöron aksiyon potansiyellerini bir süre daha iletmeye devam edebilir. Ancak sonunda aksiyon potansiyeli kaybolmaya başlar ve iletim durur. Havuzumuzu mürekkeple kirletmeye devam edersek bir noktada renk değiştirmeye başlayacaktır. Aynı şekilde, sinir hücresindeki sıvının, hücreye sürekli olarak giren sodyumu yeterince seyreltemediği bir nokta vardır ve iki zar yüzeyi arasındaki sodyum konsantrasyon gradyanı çok küçük hale gelir. Bu nedenle, difüzyon ve elektrostatik çekim, nöronal işlevi sürdürme sorununa yalnızca kısa vadeli çözümlerdir.
sodyum-potasyum pompası
Öyleyse, aktif nöronların aksiyon potansiyellerini iletme yeteneğinin korunmasını sağlayan uzun vadeli olay nedir? Nöron zarının iki yüzeyi arasındaki elektrokimyasal gradyanı koruyan ve dinlenme potansiyelinden (ve dolayısıyla impulsları iletme yeteneğinden) sorumlu olan olay ne olursa olsun, kuvvetli pamuk koşusunu içermelidir; Bir hücre için, Na+’yı dışarı atmak için hem konsantrasyona hem de elektrostatik gradyana karşı hareket ettirilmelidir. Benzer şekilde, hücrenin kaybolan K+’yı kurtarmak için onu konsantrasyon gradyanına karşı hareket ettirmesi gerekir. Artık nöronların zarında yaklaşık bir milyon sodyum-potasyum değişim pompası olduğunu ve bunların güçlerini ATP tarafından sağlandığını biliyoruz. Bu pompalar, hücrelerin aktif olarak Na’yı dışarı atmasına ve K+’yı almasına izin verir. Bir pompa saniyede yaklaşık 200 Na+ ve 135 K+ değiştirir. Sodyum ve potasyum pompalarının geliştirilmesi, voltaja özgü iyon kanallarının geliştirilmesiyle birlikte nörotransmisyonun geliştirilmesinin temelini oluşturur.
kaynak:
https://www.sciencedirect.com
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]