View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Sveučilište u ZagrebuPrirodoslovno-matematički fakultet
143963 Animalna fiziologija
3. Komunikacija između stanica i tkiva
Prof.dr.sc. Dubravka Hranilović
Biološki odsjekZavod za animalnu fiziologiju
Rooseveltov trg 6Zagreb
dubravka.hranilovic@biol.pmf.hr
III Komunikacija između stanica i tkiva
Fizička komunikacija
STANICE TKIVA
1) izvanstanični matriks gel (intersticijska tekućina + proteoglikani) s 3 vrste proteina: - kolagen (fleksibilan, neelastičan)
- elastin (elastičan, u tkiva koja se rastežu)
- fibronektin (povezuje i daje čvrstoću)
2) Cell Adhesion Molecules (CAMs) na membrani stanica
povezuju stanice međusobno ili ih vežu za stanični matriks
3) Stanični spojevi: a) Prijanjajući spojevi dezmosomi – zadebljanja citoplazme (plak) + filamenti (CAMs)
- daju čvrstoću tkivu koje se mora rastezati (koža, maternica)
b) spojevi s pukotinom (gap junctions)
- koneksoni (6 koneksina) → anorganski ioni, male hidrofilne molekule (< 2 nm) - srce (sinhronizirana kontrakcija), glatki mišići
c) čvrsti spojevi – protein okludin
- epitelne stanice
apsorpcija tvari iz probavnog trakta krvno-moždana barijera
Komunikacija putem signalnih molekula
signalna molekula + specifični receptor odgovor
sekrecija prema mjestu učinka
žljezdana stanica
HORMONI
živčana stanica
NEUROTRANSMITORI
neurosekretorna stanica
NEUROHORMONI
imunosna stanica
CITOKINI
a) Hormoni
ŽLIJEZDE: • egzokrine ↓ površina tijela lumen organa • endokrine ↓ krvotok
HORMONI
• 20.st. Bayliss i Starling → sekretin
HORMON: • sinteza u posebnom tkivu/žlijezdi • krvotok → mjesto djelovanja • mijenja aktivnost ciljnog tkiva
19.st. Berthold → pokus s pijetlom
REGULACIJA AKTIVNOSTI PROTEINA:
Kratkoročna fosforilacija/defosforilacija
Dugoročna regulacija ekspresije
PODJELA PREMA STRUKTURI: 1) amini 2) peptidi 3) steroidi
(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning
endokrina stanica
krv molekula hormona
receptor hormona
ciljna stanica
difuzija prijenosni protein lipofilni hormoni:
hidrofilni hormoni: egzocitoza slobodan prijenos
1) Hormoni topivi u lipidima (sati/dani)
(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning
hormon
prijenosni protein
ostali učinci
učinci na metabolizam
učinci na proizvodnju sekretornih
proteina
učinci na permeabilnost i
transport
DNA receptor
jezgra
mRNA
translacija
transkripcija
protein
MEHANIZAM DJELOVANJA
(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning
citoplazma izvanstanična tekućina
hormon
receptor
drugi glasnik višestruki biološki učinci
promijenjena funkcija stanice
1) Hormoni netopivi u lipidima (minute/sati)
DRUGI GLASNICI: cNMP (cAMP, cGMP), inozitol fosfolipidi (IP3, DAG), Ca++
(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning
stimulirajući hormon
inhibirajući hormon
ATP
cAMP
protein kinaza
A
cAMP
adenilat ciklaza
Gi
Gs +
+
+
_
(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning
pohranjeni Ca2+
IP3
DG
protein kinaza
C
stanični učinci
hormon
PIP2
Gp
receptor
fosfo -lipaza
C
IP3, DAG
+
stanični učinci
(c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning
F
hormon
receptor
G-protein
stanični učinci
ionski kanal
Ca++
Receptori s intrinzičkom katalitičkom aktivnosti:
inzulin → tirozin kinaza
b) Neurotransmitori
ŽIVČANA STANICA: • primanje • procesiranje • prenošenje informacija • tijelo (soma) • dendriti • akson
aksonski brežuljak
električni prijenos
kemijski prijenos
aksonski završetci
integracija primljenih podražaja
dendriti primanje podražaja
akson
ELEKTROKEMIJSKA RAVNOTEŽA: električni gradijent = kemijski gradijent
kemijski gradijent
električni gradijent
difuzija iona niz konc. gradijent ⇒ razlika u električnom potencijalu
ravnotežni potencijal
K+ - veća permeabilnost - pasivni ionski kanali
(trajno otvoreni)
Svaka stanica: • selektivna propusnost membrane + Na/K pumpa → elektrokemijski gradijent
mirujući potencijal -70 mV (-20 do -100 mV)
Cl-
A-
- ionski kanali regulirani naponom (voltažni)
- neuroni, mišićne stanice, neke receptorske stanice, praživotinje
aktivno električno svojstvo
+ ⇒ DEPOLARIZACIJA
- ⇒ HIPERPOLARIZACIJA
AKCIJSKI POTENCIJAL granični potencijal (-45 mV)
Na+ kanali zatvoreni
K+ kanali zatvoreni
Dolazak struje pozitivno nabijenih iona u blizinu
ionskih kanala
Na+ kanali
se otvaraju
Na+ kanali se inaktiviraju
K+ kanali se otvaraju
Na+ kanali se zatvaraju
K+ kanali se
zatvaraju
Granični potencijal
Mirujući potencijal
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter14/animation__the_nerve_impulse.html
• apsolutni refraktorni period
• relativni refraktorni period
Refraktorni period jednosmjerno širenje akcijskog potencijala
aksonki brežuljak
mijelinske ovojnice
započinjanje akcijskog pot.
Brzo širenje AP:
1) povećanje promjera aksona 2) mijelinizacija vlakana:
GLIJA stanica mijelin
mijelinska ovojnica
akson
Ranvierovi čvorovi → “skokovit prijenos”
nemijelinizirana vlakna → kontinuirano širenje AP
NT
razgradni produkt
razgradni produkt
transporter
sinteza
PREKURSOR
NEUROTRANSMITOR
pohrana
oslobađanje
vezanje na receptor
inaktivacija
povratni unos
degradacija
SINAPSA: presinaptički neuron + postsinaptička stanica + sinaptička pukotina
Neurotransmitori
• kemijske tvari koje na svojim okončinama izlučuju neuroni radi prijenosa informacija sljedećem neuronu (mišićnoj ili žljezdanoj st.)
IONOTROPNI
- ionski kanal reguliran ligandom
- brzo otvaranje / zatvaranje kanala
- depolarizacija / hiperpolarizacija
- brzi učinak
METABOTROPNI
- vezani preko G-proteina uz efektor
- nastanak drugih glasnika
- kaskada staničnih reakcija
- spori učinak
POSTSINAPTIČKI POTENCIJAL ekscitacijski inhibicijski
(Na+ ↓) (K+↑, Cl- ↓) +/- PSP:
• vrsta ionskih kanala • gradijent iona
Σ (epsp, ipsp)i
psp → pasivno do aksonskog brežuljka
• aminokiseline
- glutamat NMDA, AMPA, kainatni mGluR1-R6 - GABA GABAA GABAB
ionotropni metabotropni
• acetilkolin nikotinski muskarinski
• amini
- dopamin D1 – D5
- noradrenalin α1,2, β1,2,3
- serotonin (5HT) 5-HT3 5-HT1,2,4,5,6,7
1) klasični
NEUROTRANSMITORI RECEPTORI
2) NEUROPEPTIDI (opioidi, tahikinini)
SINTEZA: transkripcja i translacija u tijelu neurona vezikuli transport u aksonske završetke
INAKTIVACIJA: enzimska
RECEPTORI: metabotropni
neuromodulacija
⇒ efikasnija sinapsa
• kolokalizirani s klasičnim NT u pripadajućim neuronima • moduliraju učinak klasičnog NT
3) NEKONVENCIONALNI NEUROTRANSMITORI (NO, endokanabinoidi) - sintetiziraju se u postsinaptičkom neuronu - djeluju preko ili bez receptora - prenose poruku presinaptičkom neuronu RETROGRADNI GLASNICI
sintetaza dušikovog oksida
inaktivacija: spontana razgradnja u nitrat (30s)
NO: Glu neuroni
- brze reakcije
- npr. obrambeni refleksi kod beskralješnjaka
IV Primanje podražaja iz okoline
Receptorske stanice
osjetni podražaj ↓
RECEPTOR ⇓
promjena konformacije ⇓
aktivacija ⇓
unutarstanične reakcije ⇓
IONSKI KANALI ⇓
strujanje iona ⇓
RECEPTORSKI POTENCIJAL
TRANSDU
KCIJA
RECEPTORSKA STANICA
• jačina podražaja:
- frekvencija AP
• kvaliteta podražaja:
- više receptorskih stanica → reakcija na podražaj različite kvalitete
RECEPTOR:
• tonični – AP dok traje podražaj (zvuk)
• fazični – AP na početku i kraju podražaja (dodir)
OSJETILNA ADAPTACIJA
- promjena u percipiranom intenzitetu podražaja
⇒ raspoznavanje jakog podražaja od pozadinskih
DINAMIČKI RASPON
-od praga podražljivosti do zasićenja
- donja granica: granični potencijal
- gornja granica:
• maksimalna amplituda receptorskog potencijala
- broj ionskih kanala
- ravnotežni potencijal putujućih iona
• maksimalna frekvencija AP
- refraktorni period
Weber-Fechnerov zakon psihofizike: jednaki porast u logaritmu intenziteta podražaja uzrokuje jednaki porast u percepciji intenziteta
dodatno povećanje dinamičkog raspona FRAKCIONIRANJEM
Sustav receptora s različitim pragom osjetljivosti i zasićenja
SPONTANI AKCIJSKI POTENCIJAL
⇒ povećanje osjetljivosti
⇒ detekcija smjera promjene
VRSTE RECEPTORA – energija aktivacije: - Mehanoreceptori mehanička energija
-Termoreceptori promjena temperature
- Elektroreceptori distorzija električnog polja
- Kemoreceptori kemijski podražaj
- Fotoreceptori fotoni
Recommended