BİYOLOJİ PORTALI

Bu yazıyı paylaşabilirsiniz

İMPULS OLUŞUMU ve İLETİMİ-2 (Sinir Sistemi-3)

-Polarizasyon (kutuplaşma): Uyarılmamış bir sinir hücresinde hücre dışı pozitif(+), hücre içi negatif(-) yüklüdür. Sinir hücresinin bu durumuna polarizasyon (kutuplaşma) denir.

-Polarizasyonun nedeni:

Bunun sebebi hücre içi ile hücre dışı arasındaki iyonların derişim farklılığıdır.

-Hücre içinde K+ derişimi fazla, Na+ derişimi azdır.

-Hücre dışında ise tam tersine K+ derişimi az, Na+ derişimi fazladır.

-Hücre içinin negatif olmasının nedeni ise derişimi hücre dışına göre fazla olan anyonlardan (A-) kaynaklanır.

- Bunlar proteinler, amino asitler, sülfat (SO4-3), fosfat (PO4-3)  ve diğer negatif yüklü iyonlardır.

-Hücre içinde klor (Cl-) da bulunur. Ancak klor derişimi hücre dışında daha fazladır. Buna rağmen hücrenin dış kısmı pozitif, iç kısmı negatif yüklüdür. Bu da gösteriyor ki hücre içinin negatif olmasında Cl- un bir etkisi yoktur.

-Polarize durumundaki bir nöronda hücre içi ile hücre dışı arasında -70mV’luk bir potansiyel farkı ölçülür.

Nöronda zar potansiyeli oluşturan iyonların dağılımı

Şekil: Nöronda zar potansiyeli oluşturan iyonların dağılımı

 

-Polarize durumdaki bir nöronda Na ve K kanalları kapalıdır.

-Polarizasyonu sağlayan hücre zarında bulunan Na+-K+ ATPaz pompasıdır. Aktif taşıma yapan bu elemanlar hücre içindeki Na+ ları dışarı atarken hücre dışındaki K+ ları hücre içine alırlar. Na-K ATPaz ile dışarı pompalanan Na+ iyonları, içeri pompalanan K+ iyonlarından fazladır. Ayrıca hücre içinde bol miktarda bulunan negatif yüklü protein anyonları büyük moleküller olduklarından zardan geçemezler ve hücre içindeki K+ iyonlarını kendilerine doğru çekerek hücre dışına çıkmasına engel olurlar. Bunun sonucunda sinir hücresinin dış kısmı pozitif, iç kısmı negatif yüke sahip olur.

Polarizasyon durumundaki hücre zarı

Şekil: Polarizasyon durumundaki hücre zarı

 

-Depolarizasyon (Kutuplaşmanın bozulması): Eşik değer ve ya üzerinde bir uyarı alındığında sinir hücresinin zarında bulunan Na+ kapıları açılır (K+ kapıları kapalı kalır) ve hücre dışında daha fazla bulunan Na+lar içeri doğru difüzyon kuralları gereğince akmaya başlar. Bu durumda hücre içinde hem Na+ hem K+ iyonları fazla duruma geldiğinden hücre içi dışarısına göre daha pozitif duruma geçer. Bu duruma depolarizasyon denir.

-Depolarize durumdaki bir sinir hücresi plazmasının hücre dışına göre elektriksel güç değeri +40 mV (milivolt) dur.

Depolarizasyon durumundaki hücre zarı

Şekil: Depolarizasyon durumundaki hücre zarı

 

-Repolarizasyon: Depolarizasyondan sonra hücre zarında bulunan Na+ kapıları kapanır ve hücre içine Na+ girişi durdurulur. Ardından hücre zarındaki K+ kapıları açılır ve bu sefer hücre içindeki K+lar hücre dışına doğru akmaya başlar. Sonuç olarak repolarize durumda bir nöronda Na+ kapıları kapanmış ve K+ kapıları açılmıştır. Bu durumda hücre içinden hücre dışına çıkan K+lar nedeniyle yine hücre içi negatif (–), hücre dışı pozitif (+) yüklü duruma gelmiştir.

-Ancak durum polarizasyondan farklıdır. Repolarize durumda bir sinir hücresinin içinde Na+ iyonları fazla, dışında ise K+ iyonları fazladır. Polarizasyondan farkı Na içerde K dışarda fazla olmasıdır.

Repolarizasyon durumundaki hücre zarı

Şekil: Repolarizasyon durumundaki hücre zarı

 

Polarize durumdan sırasıyla depolarize ve repolarize duruma geçmiş olan bir sinir hücresi, tekrar uyarı alıp impuls iletebilmek için ilk hâli olan polarizasyon durumuna dönmek zorundadır. İşte burada yukarıda anlatılan Na+-K+/ATPaz pompası hücreye giren Na+ iyonlarını dışarı, hücre dışına çıkan K+ iyonlarını tekrar içeri pompalayarak bu iyonların derişimini impuls öncesindeki duruma getirir. Böylece sinir hücresi tekrar polarizasyon hâline gelir. Bu olay aktif taşıma ile gerçekleşir.

Impuls İletimi Sırasında Hücre Zarındaki Elektriksel Yük Değişimi (Aksiyon Potansiyeli)

Grafik: Impuls İletimi Sırasında Hücre Zarındaki Elektriksel Yük Değişimi (Aksiyon Potansiyeli)

Hiperpolarizasyon: Repolarizasyon sırasında açılan potasyum kanalları yavaş kapandığı için, hücre dışına fazla K çıkışı olur. Hücre -70 mV değerine dönmek isterken, -85 mV değere kadar düşebilir. Bu duruma hiperpolarizasyon denir. Yani hücrenin aşırı polarize hale gelmesidir.

Pekiştirmek için özetleyelim;

1. Polarize halinde bulunan bir nöronun dışında [Na+] > [K+], içinde ise [Na+] < [K+] şeklindedir.

2. Bu derişim farklılığı, nöronun dışının pozitif (+), içinin negatif (-) olmasının sebebidir.

3. Hücre içinin negatif olmasının nedeni ise derişimi hücre dışına göre fazla olan anyonlar (A-) dır.

4. Hücre içinin negatif olmasında Cl- un bir etkisi yoktur.

5. Polarize durumdaki bir nöronda Na ve K kanalları kapalıdır.

(Bu kanallarla pasif geçiş yapılır. Bu sırada ATP harcanmaz.)

6. Polarizasyonu sağlayan hücre zarında bulunan Na+-K+/ ATPaz pompasıdır. Aktif taşıma ile enerji harcanarak Na+ iyonları dışarı atılır, K+ iyonları içeri alınır.

7. Depolarizasyon sırasında (uyartı geldiğinde) Na+ kapıları açılır (K+ kapıları kapalı kalır), Dışarıdan içeriye Na+ iyonları enerji harcanmadan alınır. İçeri pozitif, dışarı ise negatif olur.

8. Repolarizasyon sırasında Na+ kapıları kapanır, K+ kapıları açılır. Çıkan K+ iyonları nedeni ile tekrar içeri negatif (-), dışarı pozitif (+) hal alır.

Bütün bunları bir şema üzerinde gösterelim:

9. Yukarıda bahsettiğimiz impuls iletimi miyelinsiz nöronlar içindir. Miyelinli nöronlarda miyelinli bölgeler yük taşımadığından iki ranvier boğumu arasında yük etkileşimi olur. Bu etkileşim sonucu aksiyon potansiyeli boğumdan boğuma sıçrayarak ilerlemiş olur. Buna atlamalı iletim denir. Böylece daha hızlı iletim sağlanmış ve daha az ATP harcanmış olur. Bu nedenle miyelinli nöronlarda impuls iletimi 10 kat daha hızlıdır. Miyelinli nöronlarda impuls 120m/s hızla iletilirken miyelinsiz sinirlerde impuls iletimi 12m/s’dir.

10. Bir sinir hücresinde impuls iletim hızı değişmez. Yani oluşan İmpulsun iletimi sırasında hızında artma veya azalma meydana gelmez.

-Bir sinir hücresinde;

a. Uyaranın şiddeti

b. Uyaranın frekansı (sıklığı)

c. Uyaranın süresi, impuls hızını değil impuls sayısını ve uyarılan hücre sayısını etkiler.

-Bir sinir demetinde uyarı şiddetinin artması hem impuls sayısını hem de uyarılan nöron sayısının artmasına neden olur. (Bunun sonucu merdiven etkisi ortaya çıkar.)

11. İmpuls hızının etkileyen faktörler;

a. Miyelinli nöronların iyon kanallarının açılıp kapanması sadece miyelin kılıfın bulunmadığı aralıklarda (ranvier boğumlarda) gerçekleşeceğinden, aksiyon potansiyeli en yüksek hıza ulaşır. (Ranvier boğum sayısına göre impuls hızı değişmez)

b. Akson çapı arttıkça hız da artar. Çünkü iç direnç azalır.

c. Soğuk olduğu zaman, impuls hızı düşer.

NOT: Sinaps sayısı, nörondaki impuls iletim hızını değiştirmez.  Sinaps sayısının fazlalığı impulsun hedefe ulaşma süresini etkiler.

12. Sinir hücreleri eşik değer ve üzerindeki uyarılara her zaman aynı şiddette tepki verir. Yani elimizle 45 °C sıcaklıktaki bir demire de dokunsak 100 °C sıcaklıktaki bir demire de dokunsak sinir hücresinin tepkisi aynı olacaktır.  Tepki farkı, sinir sistemine iletilen impuls sayısından kaynaklanır. 100 °C’lik demire dokunulduğunda oluşan impuls sayısı 45 °C’lik demire dokunulduğunda oluşan impuls sayısından daha fazladır.

13. Sinir hücrelerinde uyarıların iletilme şekli aynı olmasına rağmen uyarılar ışık, koku, basınç veya sıcaklık şeklinde algılanır. Bunun sebebi uyarıların beyindeki değerlendirilme merkezlerinin farklı olmasıdır. Örneğin kulaktan gelen impulslar, beynin işitme merkezine iletildiğinde ses olarak algılanır.                  

ÖRNEK UYGULAMA-1

Bir sinir teline farklı zamanlarda verilen uyartı şiddeti grafikte verilmiştir.

Buna göre bu uyartının;

a) İletim hızını        b) Uyartı (impuls) sayısını gösteren grafiklerini çiziniz.

ÇÖZÜM:

a) I ve II de uyarı şiddeti eşik değerin altında olduğu için impuls oluşmayacak, hız da olmayacaktır. Ancak III den itibaren impuls oluşacaktır.  Bir sinir hücresinde oluşan impulsun iletimi sırasında hızında artma veya azalma meydana gelmez. Oluşan İmpulsun da hızı sabit olacaktır.

b) I ve II eşik değerin altında olacağı için impuls oluşmayacaktır. III, eşik değere sahip olduğu için impuls oluşacak, IV de uyarı şiddeti daha fazla olduğu için oluşan impuls sayısı artacak, V de uyarı şiddeti IV den fazla olduğu için impuls sayısı daha da artacaktır.

ÖRNEK UYGULAMA-2

 Aşağıdaki tabloda çeşitli hayvan gruplarına ait K, L, M, N ve P olarak adlandırılan nöronların bazı özellikleri verilmiştir.

Nöron

Miyelin kılıf

Akson çapı (µm)

K

Yok

1

L

Yok

500

M

Var

5

N

Var

10

P

Var

20

Tablodaki bilgilere göre K, L, M, N ve P nöronlarının hangisinde impuls iletimi en hızlı olması beklenir? (LYS-2010)

ÇÖZÜM:

-Miyelinli nöronlarda iletim en hızlıdır. Buna göre M, N, P

- Akson çapı arttıkça hız da artar. Buna göre de akson çapı en büyük olan L ancak miyelinsiz olduğu için değerlendirme dışı bırakılır. Miyelinli nöronlar arasında akson çapı en büyük olan P’dir. Cevap da P olmalıdır.

Dikkat edelim !

- Sinir hücrelerinin ATP üretimi için kullandıkları enerji verici tek molekül glikozdur. -İmpuls iletimi sırasında ATP harcanır. O2’li solunum hızlanır. O2 ve glikoz azalır. CO2 , H2O ve ısı artar. Üretilen ATP artar. Harcanan ATP de artacağı için ATP miktarı azalır. ADP+Pİ miktarı artar.

user profile image
Melih gönderdi.
10.1.2017 / 23.18

Bu site herhalde gördüğüm en iyi konu anlatımını yaptı. Çok mutluyum. Sağolun...

user profile image
Sevde gönderdi.
4.5.2017 / 21.55

Hocam ranvier boğum sayısı impuls hızını etkiler olarak alıyorduk yeni mi değişti

user profile image
Ergün ÖNAL gönderdi.
4.5.2017 / 22.33

Değişen bir şey yok. Sadece yanlış yapılan bir yorum düzeltilmiştir. Yazdıklarımı dikkatli okursan ilgili sorularda hiç hata yapmazsın. Şöyleki; 1. Nöronlarda impuls iletim hızı sabittir değişmez. bu hız, miyelinli nöronlarda 120 m/s, miyelinsiz nöronlarda 12 m/s dir. 2. Gelelim miyelinli nöronlardaki ranvier boğum sayısına; RANVİER BOĞUM SAYISI ARTTIKÇA İMPULSUN HEDEFE VARMA SÜRESİ UZAR. Bundan dolayı sorularda "ranvier boğum sayısı arttıkça impuls iletim hızı azalır" şeklinde değerlendirilir. Örneğin, Çapları ve uzunlukları aynı olan iki nöronun birinde 2 ranvier boğum, diğerinde 3 ranvier boğum varsa biz bunu ranvier boğumu 2 olan daha hızlı iletir kabul ediyoruz. Oysa ikisinde de iletim hızı aynı. Fakat ranvier boğumu 2 olan nöronda impuls hedefe daha çabuk ulaştığı için bu değerlendirme yapılıyor. 3. Şöyle bir benzetme yapayım isterseniz. Daha iyi anlaşılması için. Her bir ranvier boğumu bir dinlenme istasyonu gibi düşün. İki araç aynı hızla hareket ederken birisi 2 yerde mola veriyor. Diğeri ise 3 yerde mola veriyor. Hangisi daha çabuk hedefe ulaşır. Elbette 2 yerde mola veren değil mi? Bunun için ravier boğum sayısının azalması hızı değil, varış süresini etkiler. Ancak sorularda hızı etkiler şeklinde değerlendiryorlar. İnşallah kafanızı karıştırmamışımdır. Anlaşılmayan bir durum olursa yazarsınız. Başarılar dilerim.

user profile image
Sevde gönderdi.
9.5.2017 / 18.27

Çok sağolun hocam anladım

user profile image
dt gönderdi.
20.6.2017 / 6.56

Bir dis hekimligi ogrencisi olarak okudum ve cok begendim inanin fakultede boyle anlatilmiyor emeginize cok tesekkurler

user profile image
demet gönderdi.
9.10.2017 / 11.42

hocam ranvier boğum sayısı ile alakalı soru benimde aklıma takıldı yorumları da okudum ancak testlerde az ranvier boğuma sahip nöronda iletim daha hızlıdır şeklinde almış

user profile image
Ergün Önal gönderdi.
10.10.2017 / 23.6

Yorumlara dikkat ettiyseniz ben de aynısını söylemeye çalıştım. Ranvier boğum sayısının az olması hedefe ulaşma süresini azaltır. Bu durum sorularda ranvier boğum sayısı ne kadar az ise iletim hızı o kadar çok olur şeklinde değerlendiriliyor.


Yorum Bırak



DİĞER BAŞLIKLAR

KONU BAŞLIKLARI

POPÜLER KONULAR