Sveučilište u Zagrebu Prirodoslovno-matematički fakultet BO4063 Animalna fiziologija 3. Komunikacija između stanica i tkiva Prof.dr.sc. Dubravka Hranilović Biološki odsjek Zavod za animalnu fiziologiju Rooseveltov trg 6 Zagreb [email protected] III Komunikacija između stanica i tkiva signalna molekula + specifični receptor odgovor sekrecija prema mjestu učinka žljezdana stanica HORMONI imunosne stanice citokini živčana stanica NEUROTRANSMITORI Živčane stanice ŽIVČANA STANICA: • primanje • procesiranje • prenošenje informacija dendriti primanje podražaja integracija primljenih podražaja akson • tijelo (soma) • dendriti • akson aksonski brežuljak električni prijenos aksonski završetci kemijski prijenos difuzija iona niz konc. gradijent ⇒ razlika u električnom potencijalu kemijski gradijent ravnotežni potencijal električni gradijent ELEKTROKEMIJSKA RAVNOTEŽA: električni gradijent = kemijski gradijent Svaka stanica: • selektivna propusnost membrane → elektrokemijski gradijent K+ pasivni ionski kanali (trajno otvoreni) mirujući potencijal (-20 do -100 mV) AKCIJSKI POTENCIJAL granični potencijal (-45 mV) + ⇒ DEPOLARIZACIJA - ⇒ HIPERPOLARIZACIJA Aktivno električno svojstvo - neuroni, mišićne stanice, neke receptorske stanice, praživotinje - ionski kanali regulirani naponom (voltažni) 1 2 3 4 Depolarizacija Spora uzlazna faza Depolarizacija Brza uzlazna faza K+ K+ K+ K+ K+ Mirovanje 5 6 VRIJEME Repolarizacija Repolarizacija Rana repolarizacija Hiperpolarizacija K+ Mirovanje K+ + K K+ + K K K Na+ Na+ + + Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ • 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 mijelinizacija ⇒ koordinacija mišića pri pokretanju multipla skleroza 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.) • KLASIČNI : - acetilkolin - katekolamini (dopamin, noradrenalin) - primarni amini (serotonin) - aminokiseline (GABA,glutamat) • NEUROPEPTIDI (opioidi, tahikinini) • NEKONVENCIONALNI (NO, endokanabinoidi, neurosteroidi) razgradni produkt sinteza degradacija PREKURSOR NEUROTRANSMITOR NT povratni unos pohrana transporter oslobađanje vezanje na receptor razgradni inaktivacija produkt IONOTROPNI METABOTROPNI - ionski kanal reguliran ligandom - vezani preko G-proteina uz efektor - brzo otvaranje / zatvaranje kanala - nastanak drugih glasnika - depolarizacija / hiperpolarizacija - kaskada staničnih reakcija - brzi učinak - spori učinak • receptori za acetilkolin ionotropni metabotropni nikotinski muskarinski • receptori za amine – metabotropni: - dopamin: D1 – D5 - noradrenalin: α1, α2, β1, β2, β3 - serotonin: 5-HT1 – 5-HT7 (5-HT3 kationski kanal) • receptori za aminokiseline ionotropni - glutamat: - GABA: NMDA, AMPA, kainatni kationski kanali GABA-A Cl- kanal metabotropni mGluR1-R6 GABA-B POSTSINAPTIČKI POTENCIJAL ekscitacijski inhibicijski (Na+ ↓) (K+↑, Cl- ↓) +/- PSP: • vrsta ionskih kanala • gradijent iona Σ (epsp, ipsp)i psp → pasivno do aksonskog brežuljka • amplituda rp, psp ≠ • amplituda AP = gradacija: FREKVENCIJA Neuropeptidi RECEPTORI: metabotropni INAKTIVACIJA: enzimska (endopeptidaze, egzopeptidaze) SINTEZA: transkripcja i translacija u tijelu neurona vezikuli aksonalni transport aksonski završetci • kolokalizirani s klasičnim NT u pripadajućim neuronima • moduliraju aktivnost pripadajuće sinapse neuromodulacija ⇒ efikasnija sinapsa Nekonvencionalni neurotransmitori • ne zadovoljavaju mnoge od klasičnih uvjeta: - spremanje u vezikule - otpuštanje na podražaj presin. neurona - posredovanje Ca++ - vezanje na receptore - inaktivacija enzimom ili povratnim unosom - retrogradni glasnici: postsinaptički neuron presinaptički neuron - modulacijski učinak EFIKASNOST SINAPSE Žlijezdane stanice ŽLIJEZDE: • egzokrine ↓ površina tijela lumen organa • endokrine HORMONI ↓ krvotok: vezikuli (hidrofilne) difuzija (lipofilne) 19.st. Berthold → pokus s pijetlom • 20.st. Bayliss i Starling → sekretin HORMON: • sinteza u posebnom tkivu/žlijezdi • krvotok → mjesto djelovanja • mijenja aktivnost ciljnog tkiva ENDOKRINO TKIVO: • otklanjanje ⇒ deficit • reimplantacija ⇒ nadoknada • injiciranje hormona ⇑ endokrina stanica krv molekula hormona receptor hormona (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning ciljna stanica PODJELA PREMA STRUKTURI: 1) amini 2) peptidi 3) steroidi MEHANIZAM DJELOVANJA 1) Hormoni topivi u lipidima (sati/dani) učinci na permeabilnost i transport učinci na proizvodnju sekretornih proteina hormon jezgra prijenosni protein mRNA protein translacija transkripcija učinci na metabolizam DNA receptor ostali učinci (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning 1) Hormoni netopivi u lipidima (minute/sati) izvanstanična tekućina citoplazma hormon višestruki biološki učinci drugi glasnik receptor promijenjena funkcija stanice (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning DRUGI GLASNICI: cNMP (cAMP, cGMP), inozitol fosfolipidi (IP3, DAG), Ca++ cAMP inhibirajući hormon + ATP Gi _ protein kinaza A adenilat ciklaza + stimulirajući hormon (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning Gs + cAMP IP3, DAG stanični učinci hormon PIP2 receptor Gp IP3 fosfo lipaza C pohranjeni Ca2+ DG + (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning protein kinaza C stanični učinci Ca++ hormon receptor G-protein ionski kanal stanični učinci F (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning Receptori s intrinzičkom katalitičkom aktivnosti: inzulin → tirozin kinaza Neurosekretorne stanice NEUROHORMONI HIPOTALAMUS: neurosekretorne stanice → neurohormoni neuroendokrina stanica hormon krv neurotransmitor (c) 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning - završetci aksona na kapilarama: neurohemalni organ - otpuštanje u intersticijski prostor difuzija u kapilare ciljna stanica Homeostaza Homeostaza • termometar → tjelesna temperatura • Claude Bernard (1813-1878): "milieu interieur " – konstantno unutrašnje stanje Walter Cannon (1871-1945): HOMEOSTAZA – tendencija organizma ka regulaciji i održavanju unutarnje stabilnosti UNUTARNJI UVJETI: • jednostanični organizmi: uvjeti unutar stanice • višestanični organizmi: uvjeti u izvanstaničnoj tekućini • 4 vrste: intersticijska (između tjelesnih stanica) plazma (tekući dio krvi) limfa (tekućina u limfnim žilama) likvor (oplahuje mozak i leđnu moždinu) • organski sustavi → uski raspon vrijednosti u izvanst. tekućini (pH, temperatura, osmotski tlak, koncentracija metabolita) konformacija proteina transport energija • NESMETANO ODVIJANJE STANIČNOG METABOLIZMA • promjena sastava/volumena ⇒ BOLEST • konformeri: unutarnje promjene prate vanjske • regulatori: reguliraju unutarnje uvjete • KONTROLNI SUSTAVI = senzori + efektori + kontrolor • MEHANIZAM POVRATNE SPREGE: kontinuirano uzorkovanje kontrolirane varijable uz neposredno korektivno djelovanje regulatorni sustav (termostat) pri porastu temperature termostat uključuje ventilator pri padu temperature termostat uključuje peć ventilator peć KONTROLNI SUSTAVI U ORGANIZMU: • živčani • endokrini -baro-, kemo- termoreceptori : SENZORI - tkiva/organi: EFEKTORI - hipotalamus: KONTROLOR - hormoni, neurotransmitori: GLASNICI IZMEĐU SENZORA I EFEKTORA negativna povratna sprega temperatura na površini tijela senzori kontrolor temperatura u unutrašnjosti tijela TERMORECEPTORI hipotalamus KOŽNE ARTERIOLE efektori ZNOJNE ŽLIJEZDE KOŽNE ARTERIOLE MIŠIĆI proizvodnja i gubitak topline VRAĆANJE SUSTAVA U RAVNOTEŽU pozitivna povratna sprega - senzor detekcija promjene - efektor djelovanje u smjeru promjene ⇒ “začarani” krug NAGLO IZBACIVANJE SUSTAVA IZ RAVNOTEŽE
© Copyright 2024 Paperzz
