sıinaps

1. SİNAPTİK İLETİM
Dr. Ayşe DEMİRKAZIK

2. About this ChapterAbout this Chapter
How cells communicateHow cells communicate
Electrical and chemical signalsElectrical and chemical signals
Receptor types and how they functionReceptor types and how they function
Local regulation of cellsLocal regulation of cells
Modification of receptors and signalsModification of receptors and signals
Homeostatic balance depends onHomeostatic balance depends on
communicationcommunication
Feedback regulates integration of systemsFeedback regulates integration of systems

3. Cell to Cell Conduction: the SynapseCell to Cell Conduction: the Synapse
Electrical synapses: gap junctionsElectrical synapses: gap junctions
– Very fast conductionVery fast conduction
– Example: cardiac muscleExample: cardiac muscle
Chemical synapsesChemical synapses
– Pre synaptic terminalPre synaptic terminal
Synthesis of NeurotransmittersSynthesis of Neurotransmitters
CaCa2+2+
releases Neurotransmittersreleases Neurotransmitters
– Synaptic cleftSynaptic cleft
– Postsynaptic cell: Neurotransmitter receptorsPostsynaptic cell: Neurotransmitter receptors

4. Cell to Cell Conduction: the SynapseCell to Cell Conduction: the Synapse

5. SynapsesSynapses

6. Types of SynapsesTypes of Synapses
Axodendritic – synapses between the axonAxodendritic – synapses between the axon
of one neuron and the dendrite of anotherof one neuron and the dendrite of another
Axosomatic – synapses between the axon ofAxosomatic – synapses between the axon of
one neuron and the soma of anotherone neuron and the soma of another
Other types of synapses include:Other types of synapses include:
– Axoaxonic (axon to axon)Axoaxonic (axon to axon)
– Dendrodendritic (dendrite to dendrite)Dendrodendritic (dendrite to dendrite)
– Dendrosomatic (dendrites to soma)Dendrosomatic (dendrites to soma)

7. Electrical SynapsesElectrical Synapses
Electrical synapses:Electrical synapses:
– Are less common than chemical synapsesAre less common than chemical synapses
– Correspond to gap junctions found in other cellCorrespond to gap junctions found in other cell
typestypes
– Are important in the CNS in:Are important in the CNS in:
Arousal from sleepArousal from sleep
Mental attentionMental attention
Emotions and memoryEmotions and memory
Ion and water homeostasisIon and water homeostasis

8. Specialized for the release and reception ofSpecialized for the release and reception of
neurotransmittersneurotransmitters
Typically composed of two parts:Typically composed of two parts:
– Axonal terminal of the presynaptic neuron, whichAxonal terminal of the presynaptic neuron, which
contains synaptic vesiclescontains synaptic vesicles
– Receptor region on the dendrite(s) or soma ofReceptor region on the dendrite(s) or soma of
the postsynaptic neuronthe postsynaptic neuron
Chemical SynapsesChemical Synapses

9. ChemicalChemical
– Autocrine & Paracrine: local signalingAutocrine & Paracrine: local signaling
– Endocrine system: distant, diffuse targetEndocrine system: distant, diffuse target
ElectricalElectrical
– Gap junction: localGap junction: local
– Nervous system: fast, specific, distant targetNervous system: fast, specific, distant target
Overview of Cell to CellOverview of Cell to Cell
Communication:Communication:

10. Gap Junctions and CAMsGap Junctions and CAMs
Protein channels -Protein channels -
connexinconnexin
Direct flow to neighborDirect flow to neighbor
– Electrical- ions (charge)Electrical- ions (charge)
– Signal chemicalsSignal chemicals
CAMsCAMs
– Need direct surfaceNeed direct surface
contactcontact
– Signal chemicalSignal chemical
Figure 6-1a, b: Direct and local cell-to-cell communication

11. Paracrines and AutocrinesParacrines and Autocrines
LocalLocal
communicationcommunication
Signal chemicalsSignal chemicals
diffuse to targetdiffuse to target
Example: CytokinesExample: Cytokines
– Autocrine–receptorAutocrine–receptor
on same cellon same cell
– Paracrine–Paracrine–
neighboring cellsneighboring cells Figure 6-1c: Direct and local cell-to-cell communication

12. SignalSignal
ChemicalsChemicals
Made inMade in
endocrine cellsendocrine cells
Transported viaTransported via
bloodblood
Receptors onReceptors on
target cellstarget cells
Long Distance Communication:Long Distance Communication:
HormonesHormones
Figure 6-2a: Long distance cell-to-cell communication

13. NeuronsNeurons
– Electrical signal down axonElectrical signal down axon
– Signal molecule (neurotransmitter) to target cellSignal molecule (neurotransmitter) to target cell
NeurohormonesNeurohormones
– Chemical and electrical signals down axonChemical and electrical signals down axon
– Hormone transported via blood to targetHormone transported via blood to target
Long Distance Communication:Long Distance Communication:
Neurons and NeurohormonesNeurons and Neurohormones
Figure 6-2 b: Long distance cell-to-cell communication

14. Long Distance Communication:Long Distance Communication:
Neurons and NeurohormonesNeurons and Neurohormones
Figure 6-2b, c: Long distance cell-to-cell communication

15. Signal PathwaysSignal Pathways
Signal molecule (ligand)Signal molecule (ligand)
ReceptorReceptor
Intracellular signalIntracellular signal
Target proteinTarget protein
ResponseResponse
Figure 6-3: Signal pathways

16. Receptor locationsReceptor locations
Cytosolic or NuclearCytosolic or Nuclear
– Lipophilic ligandLipophilic ligand
enters cellenters cell
– Often activates geneOften activates gene
– Slower responseSlower response
Cell membraneCell membrane
– Lipophobic ligandLipophobic ligand
can't enter cellcan't enter cell
– Outer surfaceOuter surface
receptorreceptor
– Fast responseFast response Figure 6-4: Target cell receptors

17. Presinaptik-postsinaptik kavramıPresinaptik-postsinaptik kavramı
Bir sinapstaBir sinapsta
postsinaptik olan birpostsinaptik olan bir
nöronnöron
Bir başka sinapstaBir başka sinapsta
presinaptik olabilirpresinaptik olabilir
Sinir sisteminin tek birSinir sisteminin tek bir
organizasyonundaorganizasyonunda
birçok presinaptik vebirçok presinaptik ve
postsinaptik nöronpostsinaptik nöron
olabilirolabilir

18. Yaptığı uyarıya göre sinapsYaptığı uyarıya göre sinaps
türleritürleri
Uyarıcı sinaps;Uyarıcı sinaps;
postsinaptik nöronupostsinaptik nöronu
eksite eden, uyaraneksite eden, uyaran
sinapstır...yani APsinapstır...yani AP
oluşturmasınıoluşturmasını
kolaylaştırırkolaylaştırır
İnhibe edici sinaps;İnhibe edici sinaps;
postsinaptik nöronupostsinaptik nöronu
inhibe eden sinapstırinhibe eden sinapstır

19. iki farklı kimyasal sinapsiki farklı kimyasal sinaps
eksitatöreksitatör inhibitörinhibitör
PostsinaptikPostsinaptik
membrandakimembrandaki
transmitter etkisi ikitransmitter etkisi iki
tür olabilir;tür olabilir;
– UyarıcıUyarıcı
– İnhibe ediciİnhibe edici
PostsinaptikPostsinaptik
membranda çalışanmembranda çalışan
sinyal iletmesinyal iletme
mekanizması tipi vemekanizması tipi ve
Reseptörün etkilediğiReseptörün etkilediği
kanalın tipi sinyalinkanalın tipi sinyalin
formunu belirlerformunu belirler

20. İyon kanallarıİyon kanalları
postsinaptik nöronun birinci etkilenme yolupostsinaptik nöronun birinci etkilenme yolu
Katyon kanalları;Katyon kanalları;
çoğunlukla Na, bazençoğunlukla Na, bazen
de K ve Cade K ve Ca
iyonlarının geçişineiyonlarının geçişine
izin veririzin verir
Anyon kanalları;Anyon kanalları;
en çok Cl olmaken çok Cl olmak
üzere diğer bazıüzere diğer bazı
anyonları daanyonları da
geçirebilirgeçirebilir
Na kanallarınınNa kanallarının
açılması;açılması; nöronunöronu
uyarır, yani Nauyarır, yani Na
kanallarını açan NTkanallarını açan NT
eksitatördüreksitatördür
ClCl--
kanallarınınkanallarının
açılması;açılması; nöronunöronu
inhibe eder, yani Clinhibe eder, yani Cl--
kanallarını açan NTkanallarını açan NT
inhibitördürinhibitördür

21. Postsinaptik nöronda eksitasyonPostsinaptik nöronda eksitasyon
Sodyum iyon kanallarının açılmasıSodyum iyon kanallarının açılması
– Eksitasyonun en sık kullanılan şeklidirEksitasyonun en sık kullanılan şeklidir
Klorür iyon kanallarının baskılanmasıKlorür iyon kanallarının baskılanması
Potasyum iyon kanallarının baskılanmasıPotasyum iyon kanallarının baskılanması
Eksitatör reseptör sayısının artmasıEksitatör reseptör sayısının artması
İnhibitör reseptör sayısının azalmasıİnhibitör reseptör sayısının azalması
Hücre içi metabolik değişikliklerHücre içi metabolik değişiklikler
– Hücre aktivitesini uyarmak için yapılan değişikliklerHücre aktivitesini uyarmak için yapılan değişiklikler

22. Postsinaptik nöronda inhibisyonPostsinaptik nöronda inhibisyon
Klorür iyon kanallarının açılmasıKlorür iyon kanallarının açılması
Potasyum iyon iletiminde artışPotasyum iyon iletiminde artış
Eksitatör reseptör sayısının azalmasıEksitatör reseptör sayısının azalması
İnhibitör reseptör sayısının artmasıİnhibitör reseptör sayısının artması
Hücresel metabolik fonksiyonları inhibeHücresel metabolik fonksiyonları inhibe
eden düzenlemelereden düzenlemeler

23. EPSPEPSP
EEksitatörksitatör PPostostSSinaptikinaptik PPotansiyelotansiyel
Presinaptik eksitatörPresinaptik eksitatör
nörotransmitter salınımınörotransmitter salınımı
Postsinaptik eksitatörPostsinaptik eksitatör
reseptörlerin uyarılmasıreseptörlerin uyarılması
Na iyon kanallarınınNa iyon kanallarının
açılmasıaçılması
– Na geçirgenliğininNa geçirgenliğinin
artmasıartması
– Elektrokimyasal olarakElektrokimyasal olarak
Na’un hücre içineNa’un hücre içine
akışının artmasıakışının artması
EPSP’nin oluşmasıEPSP’nin oluşması

24. PotansiyelinPotansiyelin
anlamıanlamı
Tek başına bir EPSPTek başına bir EPSP
aksiyon potansiyeliaksiyon potansiyeli
oluşturmak için yeterlioluşturmak için yeterli
değildirdeğildir
Amplitüdün büyümesiAmplitüdün büyümesi
için iki yol vardır;için iki yol vardır;
– Birçok terminalden eşBirçok terminalden eş
zamanlı deşarjların olmasızamanlı deşarjların olması
– Aynı terminalden kısaAynı terminalden kısa
aralıklarla deşarjınaralıklarla deşarjın
tekrarlanmasıtekrarlanması

25. AP’nin oluşmasıAP’nin oluşması
EPSP yeterliEPSP yeterli
büyüklüğebüyüklüğe
ulaştığında APulaştığında AP
ortaya çıkarortaya çıkar
AP’nin başlangıçAP’nin başlangıç
yeri aksonyeri akson
başlangıçbaşlangıç
segmentidirsegmentidir

26. IPSPIPSP
İİnhibitörnhibitör PPostostSSinaptikinaptik PPotansiyelotansiyel
Presinaptik inhibitörPresinaptik inhibitör
nörotransmitter salınımınörotransmitter salınımı
Postsinaptik inhibitörPostsinaptik inhibitör
reseptörlerin uyarılmasıreseptörlerin uyarılması
K ve Cl kanallarındaK ve Cl kanallarında
ortaya çıkan değişikliklerortaya çıkan değişiklikler
– K iyonlarının dışarıK iyonlarının dışarı
akmasıakması
– ClCl iyonlarının içeri akmasıiyonlarının içeri akması
IPSP’nin oluşmasıIPSP’nin oluşması
– (hiperpolarizasyon)(hiperpolarizasyon)

27. Yavaş postsinaptik potansiyellerYavaş postsinaptik potansiyeller
EPSP ve IPSP’ye ek olarak;EPSP ve IPSP’ye ek olarak;
– Yavaş formlar da vardırYavaş formlar da vardır
K geçirgenliğindeki düşüşe bağlıK geçirgenliğindeki düşüşe bağlı
olarak yavaş EPSPolarak yavaş EPSP
K geçirgenliğindeki artışa bağlıK geçirgenliğindeki artışa bağlı
olarak da yavaş IPSP’ler oluşurolarak da yavaş IPSP’ler oluşur

28. SumasyonSumasyon
Spasyal-uzaysalSpasyal-uzaysal
Bir postsinaptik nöron;Bir postsinaptik nöron;
– Çeşitli presinaptik nöronlardan aynı zamanda impulslarÇeşitli presinaptik nöronlardan aynı zamanda impulslar
alır ve bu EPSP’ler toplanırsaalır ve bu EPSP’ler toplanırsa

29. SumasyonSumasyon
Temporal-zamansalTemporal-zamansal
Bir postsinaptikBir postsinaptik
nöron;nöron;
– UygunUygun
aralıklarlaaralıklarla
– Aynı presinaptikAynı presinaptik
sinapstansinapstan
deşarjlar alırdeşarjlar alır
– Ve bu EPSP’lerVe bu EPSP’ler
toplanırsatoplanırsa

30. EPSP ve IPSPEPSP ve IPSP

31. İnhibitör ve Eksitatörİnhibitör ve Eksitatör
potansiyellerpotansiyeller

32. diverjans-dağılmadiverjans-dağılma
Bir nörondan gelen impulsların sinapslarBir nörondan gelen impulsların sinapslar
sayesinde pekçok nörona ulaşmasınasayesinde pekçok nörona ulaşmasına
denirdenir
Bu sayede bir nöron çok geniş alanlardaBu sayede bir nöron çok geniş alanlarda
etkili olabiliretkili olabilir

33. konverjans-toplanmakonverjans-toplanma
Bir postsinaptikBir postsinaptik
nöron binlercenöron binlerce
presinaptikpresinaptik
nörondan gelennörondan gelen
uyarıların etkisiuyarıların etkisi
altında olabiliraltında olabilir
Bu binlerce farklıBu binlerce farklı
nöronunnöronun
impulslarının birimpulslarının bir
hücreyihücreyi
etkilemesineetkilemesine
konverjans denirkonverjans denir

34. sinapslarda inhibisyonsinapslarda inhibisyon
1.Direkt inhibisyon;1.Direkt inhibisyon;
– Bir IPSPBir IPSP
tarafındantarafından
nöronda meydananöronda meydana
getirilengetirilen
inhibisyondurinhibisyondur
– PostsinaptikPostsinaptik
deşarj olmadandeşarj olmadan
gerçekleşirgerçekleşir
2.İndirek inhibisyon;2.İndirek inhibisyon;
– Nöronda APNöronda AP
oluştuktan sonraoluştuktan sonra
oluşan inhibisyonduroluşan inhibisyondur
– Refrakter periyod,Refrakter periyod,
ardard
hiperpolarizasyonhiperpolarizasyon
döneminde nörondöneminde nöron
indirekt olarakindirekt olarak
inhibe durumdadırinhibe durumdadır

35. Presinaptik inhibisyonPresinaptik inhibisyon
Bazen bir presinaptik AP henüz sinaptik aralığaBazen bir presinaptik AP henüz sinaptik aralığa
ulaşamadan aksoaksonal sinaps tarafındanulaşamadan aksoaksonal sinaps tarafından
söndürülürsöndürülür
Klor iletkenliğinde
artış
K dışa akışında
artma
Ca’un hücreye
girişi için gerekli
potansiyele
ulaşılamaz
GABA’nın en çok kullandığı inhibisyon yolu

36. Negatif feed back inhibisyonNegatif feed back inhibisyon
Nöronlar kendi kendilerini de inhibeNöronlar kendi kendilerini de inhibe
edebilirleredebilirler
Akson kollateralleri, ara nöronlarla sinapsAkson kollateralleri, ara nöronlarla sinaps
yaparyapar
Bu ara nöronlar sinyalin çıktığı nöronuBu ara nöronlar sinyalin çıktığı nöronu
ve/veya başka nöronları inhibe ederlerve/veya başka nöronları inhibe ederler
Renshaw hücreleri (nöronları)...Renshaw hücreleri (nöronları)...

37. RenshawRenshaw
hücrehücre
inhibisyonuinhibisyonu

38. Ligand- gated channelLigand- gated channel
Receptor enzymesReceptor enzymes
G-protein-coupledG-protein-coupled
IntegrinIntegrin
Membrane Receptor ClassesMembrane Receptor Classes

39. Membrane Receptor ClassesMembrane Receptor Classes
Figure 6-5: Four classes of membrane receptors

40. Signal TransductionSignal Transduction
Transforms signalTransforms signal
energyenergy
Protein kinaseProtein kinase
SecondSecond
messengermessenger
Activate proteinsActivate proteins
– PhosporylationPhosporylation
– Bind calciumBind calcium
Cell responseCell response
Figure 6-8: Biological signal transduction

41. Signal AmplificationSignal Amplification
Small signalSmall signal
produces large cellproduces large cell
responseresponse
AmplificationAmplification
enzymeenzyme
CascadeCascade
Figure 6-7: Signal amplification

42. Receptor EnzymesReceptor Enzymes
TransductionTransduction
ActivationActivation
cytoplasmiccytoplasmic
– Side enzymeSide enzyme
Example:Example:
Tyrosine kinaseTyrosine kinase
Figure 6-10: Tyrosine kinase, an example of a receptor-enzyme

43. G-Protein-coupled ReceptorsG-Protein-coupled Receptors
Hundreds of typesHundreds of types
Main signal transducersMain signal transducers
– Activate enzymesActivate enzymes
– Open ion channelsOpen ion channels
– Amplify:Amplify:
adenyl cyclase-cAMPadenyl cyclase-cAMP
– Activates synthesisActivates synthesis

44. G-Protein-coupled ReceptorsG-Protein-coupled Receptors
Figure 6-11: The G protein-coupled adenylyl cyclase-cAMP system

45. Transduction ReviewedTransduction Reviewed
Figure 6-14: Summary of signal transduction systems

46. Novel Signal MoleculesNovel Signal Molecules
Calcium: muscle contractionCalcium: muscle contraction
– Channel openingChannel opening
– Enzyme activationEnzyme activation
– Vesicle excytosisNitric Oxide (NO)Vesicle excytosisNitric Oxide (NO)
– Paracrine: arteriolesParacrine: arterioles
– Activates cAMPActivates cAMP
– Brain neurotransmitterBrain neurotransmitter
Carbon monoxide (CO)Carbon monoxide (CO)

47. Novel Signal MoleculesNovel Signal Molecules
Figure 6-15: Calcium as an intracellular messenger