fizjologia zwierząt - GIBE 1. neurony i synapsy seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Transkrypt

1 fizjologia zwierząt - GIBE 1. neurony i synapsy seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski michal.michalowski@uwr.edu.pl

2 Sienkiewicza 21 (Katedra Fizjologii i Neurobiologii Molekularnej) Chałubińskiego 3 (Samodzielna Pracownia Biofizyki Układu Nerwowego)

3 fizjologia zwierząt regulamin kursu

4 regulamin przygotowanie do zajęć obecność obowiązkowa: 1 nieobecność usprawiedliwiona 1 nieobecność nieusprawiedliwiona wszystkie kolokwia obowiązkowe prezentacja kolokwia aktywność

5 kolokwium na koniec każdych ćwiczeń, z aktualnego tematu 10 pytań otwarte oraz zamknięte obowiązek poprawy ndst. (jeden raz) nieobecność = odróbka kolokwium ocena poprawne odpowiedzi

6 prezentacja! minimum 20 min! bez czytania z kartki ale można mieć notatki slajdy są również dla prowadzącego! na wybrany temat! na pierwszym slajdzie imię i nazwisko temat te cztery warunki są obowiązkowe! ocena jak za kolokwium, wg. punktacji z tabeli ->

7 prezentacja kompozycja tekst grafika? punkty slajdy: max prezentacja: zrozumienie tematu płynność, sposób tłumaczenia czas (20+ minut) max dodatki: dygresje, nawiązania, ciekawostki dyskusja (odpowiedzi) max poza swoją prezentacją: dyskusja (pytanie) +0.5

8 Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Praesent laoreet, odio quis tempor mollis, diam nisi tempor magna, quis tincidunt purus diam vitae sapien. Sed vehicula diam at condimentum rutrum. Morbi tempor lectus dictum diam congue laoreet. Donec nulla velit, aliquet id ullamcorper ac, consectetur sit amet ante. Suspendisse commodo, justo et gravida pulvinar, diam nunc malesuada felis, sed porttitor lectus augue in nulla. Aenean ac mi rutrum, ullamcorper nisi ac, consectetur est. Mauris pulvinar ullamcorper mauris, eget bibendum libero pharetra id. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur aliquam, sem at elementum lobortis, purus tortor ornare magna, ac semper lorem mi malesuada quam. Cras cursus nunc id arcu facilisis, nec viverra sem vestibulum. Praesent dapibus arcu massa, ultricies rhoncus tellus gravida sed. Nulla pharetra, tortor sit amet accumsan malesuada, lorem nunc tempor lorem, nec dictum dui libero in purus. Quisque tincidunt molestie tellus, at lobortis felis. Vivamus ut leo mauris. In vitae lacus in elit maximus fermentum at in ante. Cras et rhoncus nisl. Aliquam non ligula id ligula sodales lobortis.

9 co było źle? grafika: niepotrzebne ozdobniki zajmujące miejsce kontrastowe barwy nieczytelne wykresy ogólne przepełnienie slajdu tekst: ściana tekstu brak podkreślenia ważnych informacji brak wypunktowań, tabel ogólna nieczytelność co mogło zostać źle powiedziane: przeczytanie całego tekstu bez kontaktu z odbiorcami brak wyraźnego nawiązania do grafik

10 tytuł slajdu zwięzłe info o wykresie zwięzłe info o wykresie wniosek ważny wniosek

11 tytuł slajdu zwięzłe info o wykresie zwięzłe info o wykresie wniosek ważny wniosek

12 ocena końcowa średnia ocen z kolokwiów + aktywność (+/- 0.05) ocena średnia ocen

13

14 Tematy! 1. Neurony i synapsy: Rozdział 1 Ogólne i komórkowe podstawy fizjologii Transport przez błony komórkowe transport jonów i innych substancji; przepuszczalność błony komórkowej; kanały jonowe; Na+-K+-ATP-aza; regulacja aktywności Na+-K+-ATP-azy; transport wtórnie aktywny Przekazywanie informacji między komórkami receptory hormonów, neurotransmiterów i innych przekaźników chemicznych; mechanizmy działania przekaźników chemicznych, białka G; receptory serpentynowe; trifosforan inozytolu i diacyloglicero; cykliczne AMP; aktywacja cyklazy adenylanowej Rozdział 2- Tkanka pobudliwa, nerwy: Komórki nerwowe- morfologia, biosynteza białek, transport aksonalny Pobudzenie neuronu i przewodzenie stanu czynnego (bez oscyloskopu katodowego) Mechanizmy jonowe pobudzenia i przewodzenia Właściwości neuronów zawierających różne rodzaje aksonów Typy włókien nerwowych i ich czynność Neuroglej Rozdział 4- Przewodnictwo synaptyczne: Przewodzenie synaptyczne- rodzaje synaps, elementy pre- i postsynaptyczne Zdarzenia elektryczne w neuronach postsynaptycznych Chemiczne przewodnictwo synaptyczne Główne układy neurotransmiterów (bez fenyloketonuria) Plastyczność synaptyczna i uczenie się

15 Tematy! 2. Mięśnie, równowaga, odruchy: Rozdział 1 Ogólne i komórkowe podstawy fizjologii Przekazywanie informacji między komórkami wapń wewnątrzkomórkowy; białka wiążące wapń; mechanizmy różnorodnego działania jonów Ca2+ Rozdział 3- Mięśnie: Mięśnie szkieletowe- budowa Zjawiska elektryczne i przepływ jonów Odpowiedzi skurczowe Źródła energii i metabolizm Właściwości mięśni szkieletowych- tylko jednostka motoryczna Mięśnie gładkie- budowa Trzewne mięśnie gładkie Mięśnie wielojednostkowe Rozdział 4- Przewodnictwo synaptyczne złącze nerwowo-mięśniowe Rozdział 6- Odruchy: Odruchy monosynaptyczne Odruchy polisynaptyczne Ogólne właściwości odruchów Rozdział 9- Słuch i równowaga: Uwagi anatomiczne- ucho zewnętrzne, środkowe, wewnętrzne, kanały półkoliste, łagiewka i woreczek Czynność przedsionka

16 Tematy! 3. Słuch, dotyk, ból: Rozdział 7- Czucie skórne, głębokie i trzewne: Drogi czuciowe Czucie dotyku Propriorecepcja Czucie temperatury Czucie bólu Rozdział 9- Słuch i równowaga: Uwagi anatomiczne- ucho zewnętrzne, środkowe, wewnętrzne, ślimak, narząd Cortiego, drogi ośrodkowe Komórki włoskowate Słyszenie 5. Układ pokarmowy, smak, węch: 4. Wzrok: Rozdział 8- Wzrok: Wzrok-uwagi anatomiczne Mechanizm powstawania obrazu Mechanizm fotorecepcji Odpowiedzi w drogach wzrokowych i korze mózgu Widzenie barw Inne procesy związane z widzeniem Ruchy gałek ocznych Rozdział 17- Równowaga energetyczna, metabolizm, odżywianie: Odżywianie Rozdział 10- Węch i smak: Węch Smak- narządy receptorowe i drogi czuciowe Rozdział 25- Trawienie i wchłanianie: Węglowodany Białka i kwasy nukleinowe Tłuszcze Rozdział 26- Regulacja funkcji układu pokarmowego: Uwagi ogólne- struktura, krążenie krwi, układ autonomiczny, perystaltyka Hormony żołądkowo-jelitowe Jama ustna i przełyk (bez zaburzenia motoryki przełyku, połykanie powietrza i gazy jelitowe) Żołądek (bez wrzody trawienne i inne czynności żołądka) Zewnątrzwydzielnicza czynność trzustki Wątroba i drogi żółciowe (podstawy anatomiczne, czynności wątroby) Jelito cienkie (bez zespół złego wchłaniania i niedrożność) Okrężnica (bez skutki usunięcia, zaparcia, jelito olbrzymie, biegunka) Rozdział 14- Ośrodkowa regulacja czynności trzewnych: Głód

17 Tematy! 6. Oddychanie: Rozdział 34- Czynność płuc: Właściwości gazów Budowa płuc Mechanika oddychania (bez praca mięśni oddechowych, różnice w stosunku wentylacji do przepływu, przestrzeń martwa i nierównomierna wentylacji) Wymiana gazowa w płucach Rozdział 35-Transport gazów między płucami a tkankami: Transport tlenu Transport dwutlenku węgla Rozdział 36-Regulacja oddychania: Nerwowa kontrola oddychania Chemiczna kontrola oddychania Rozdział 27- Krążące płyny ustrojowe: Hemoglobina Właściwości hemoglobiny 7. Serce i układ krążenia: Rozdział 3- Mięśnie: Mięsień sercowy- budowa, właściwości elektryczne, właściwości mechaniczne, metabolizm, tkanka bodźco-przewodząca Rozdział 28- Pochodzenie skurczów serca i jego czynność elektryczna: Pochodzenie i rozprzestrzenianie się pobudzenia w sercu Elektrokardiogram- prawidłowy zapis EKG Rozdział 29- Serce jako pompa: Zjawiska mechaniczne w cyklu pracy serca Pojemność minutowa serca- metody pomiaru, pojemność minutowa w różnych warunkach, czynniki wpływające na pojemność minutową Rozdział 30- Dynamika krążenia krwi i chłonki: Podstawy anatomiczne- tętnice, naczynia włosowate, żyły Krążenie w tętnicach i tętniczkach ciśnienie tętnicze, metody pomiaru: osłuchowa, palpacyjna, prawidłowe ciśnienie tętnicze krwi Rozdział 31- Mechanizmy regulujące w układzie sercowo-naczyniowym: Miejscowe mechanizmy regulujące- autoregulacja Substancje wydzielane przez śródbłonek- tlenek azotu, tlenek węgla Wpływ układu nerwowego na układ krążenianerwowe mechanizmy regulacyjne, baroreceptory

18 Tematy! 8. Układ wewnątrzwydzielniczy: Rozdział 14- Ośrodkowa regulacja czynności trzewnych: Podwzgórze- uwagi anatomiczne, czynność, kontrola wydzielania tylnego płata przysadki, kontrola wydzielania przedniego płata przysadki Rozdział 22- Przysadka: Hormony części pośredniej Hormon wzrostu Rozdział 18- Gruczoł tarczowy: Uwagi anatomiczne Powstawanie i wydzielanie hormonów- budowa chemiczna, metabolizm jodu, wydzielanie Działanie hormonów tarczycy Regulacja czynności wydzielniczej tarczycy Rozdział 19- Czynność endokrynna trzustki: Budowa komórek wysp trzustkowych Budowa, biosynteza i wydzielanie insuliny Efekty działania insuliny Mechanizmy działania insuliny Regulacja wydzielania insuliny- wpływ stężenia glukozy, białek, camp Glukagon Rozdział 20- Rdzeń i kora nadnerczy: Budowa nadnerczy Budowa i funkcje hormonów rdzenia nadnerczy Regulacja wydzielania rdzenia nadnerczy Budowa i biosynteza hormonów kory nadnerczy- budowa i podział, steroidy wydzielane, działanie ACTH, działanie angiotensyny II Działanie nadnerczowych androgenów i estrogenów Fizjologiczne działanie glikokortykoidów- mechanizm działania, wpływ na przemianę materii, działanie przyzwalające, wpływ na wydzielanie ACTH, wpływ na gospodarkę wodną Efekty działania mineralokortykoidów- działanie, mechanizmy działania receptorów Rola mineralokortykoidów w regulacji równowagi mineralnej Rozdział 23- Gruczoły płciowe: Gonadotropiny przysadkowe i prolaktyna Funkcja wewnątrzwydzielnicza jąder Hormony jajnikowe

19 układ nerwowy: neurony

20

21

22 neurony struktura: liczba wypustek (pseudo/jednobiegunowe, dwubiegunowe, wielobiegunowe) długości aksonów (projekcyjne i interneurony) morfologia (piramidalne, Purkiniego, gwiaździste, wrzecionowate, koszyczkowe...) funkcja: kierunek przekazywania sygnału (czuciowe, ruchowe, kojarzeniowe) neurotransmiter (cholinergiczne, gabaergiczne, glutaminergiczne, dopaminergiczne, serotoninergiczne )

23 neuron piramidowy: wielobiegunowy, projekcyjny kora mózgowa, hipokamp, ciało migdałowate drzewko apikalne i bazalne oraz akson kolce dendrytyczne neuron Purkyniego: wielobiegunowy, projekcyjny móżdżek GABA-ergiczne jedne z największych kolce dendrytyczne

24

25 neuron koszyczkowy: wielobiegunowy, interneuron kora mózgowa, hipokamp, móżdżek GABA-ergiczne aksonalny koszyczek wokół ciała komórki docelowego neuronu komórka dwubiegunowa (siatkówka): dwubiegunowa pomiędzy czopkami/pręcikami a komórkami zwojowymi w oku to tylko przykłady!

26

27 glej makroglej: w ośrodkowym UN: astrocyty funkcja strukturalna, odżywianie, metabolizm, jony, neuroprzekaźniki, modulacja synaps oligodendrocyty (osłonki mielinowe) kom. ependymalne (wyściółka) (wymiana na barierze krew-mózg, płyn mózgowo-rdzeniowy) w obwodowym UN: kom. Schwanna (osłonki mielinowe, fagocytoza) kom. satelitarne (podobnie do astrocytów) mikroglej: wyspecjalizowane makrofagi w centralnym układzie nerwowym

28

29

30

31 układ nerwowy: przekazywanie sygnału w neuronie

32 potencjał spoczynkowy Stężenie jonów wewnątrz oraz poza komórką określa potencjał elektryczny w poprzek błony komórkowej. Ten potencjał oraz jego zmiana jest sposobem na przekazywanie informacji.

33 kanały jonowe Ruch jonów w poprzek błony możliwy jest dzięki kanałem jonowym. Bramkowanie kanału polega na jego otwarciu po odbiorze określonego bodźca. Dwa główne rodzaje kanałów to te bramkowane napięciem lub ligandem.

34

35 potencjał spoczynkowy II Jeśli komórka nerwowa pozostaje w stanie spoczynku, czyli nie przekazuje aktywnie żadnej informacji, to jest to tożsame z utrzymaniem stałych stężeń jonów w pobliżu błony. Potencjał elektryczny związany z tą sytuacją nazywamy potencjałem spoczynkowym.

36 potencjał czynnościowy Wraz ze zmianą stężeń jonów zmianie ulega potencjał elektrochemiczny. Ruch jonów zależy od ich stężenia, potencjału elektrycznego oraz przepuszczalności błony komórki. Potencjał czynnościowy to nagły wzrost potencjału wywołany otwarciem kanałów jonowych.

37 propagacja PCz Ze względu na bramkowane napięciem kanały jonowe, możliwa jest propagacja PCz wzdłuż komórki nerwowej. Osłonki mielinowe umożliwiają szybsze przekazywanie sygnału (skoki bez strat).

38 przywracanie potencjału spoczynkowego Ze względu na ruch jonów w poprzek błony komórki niezbędna jest ciągła kontrola ich stężeń do wartości spoczynkowych. Zadanie to realizuje pompa sodowo-potasowa.

39 układ nerwowy: komunikacja pomiędzy neuronami

40 synapsa Synapsa to połączenie aksonu komórki poprzedzającej z kolejną komórką nerwowa lub efektorem (gruczołem lub mięśniem). Wyróżniamy synapsy chemiczne oraz elektryczne. Elektryczne są szybsze, ale chemiczne umożliwiają bardziej złożone przekazywanie sygnału.

41

42

43 neuroprzekaźniki GABA (zwitterion) epinefryna = adrenalina

44 neuroprzekaźniki glutaminian główny neuroprzekaźnik pobudzający w mózgu receptory NMDA, AMPA, metabotropowe acetylocholina złącze nerwowo-mięśniowe, mózg receptory nikotynowe (N) i muskarynowe (M) adrenalina/noradrenalina stres, walka/ucieczka receptory α i β adrenergiczne GABA (kwas γ-aminomasłowy) główny neuroprzekaźnik hamujący w ośrodkowym UN receptory GABA A i B glicyna główny neuroprzekaźnik hamujący w obwodowym UN.

45 rodzaje włókien nerwowych - trailer mięśnie, czucie skórne i ból

46 układ nerwowy: receptory jonotropowe i metabotropowe

47 przekaźniki drugorzędowe vs.

48 receptor acetylocholiny - typ N i M machr vs nachr: który to M/N? różnice?

49 białko G i camp (I) receptor + bialko G receptory: α- i β-adrenergiczne, muskarynowe, GABAB, dopaminergiczne, zapachowe, rodopsyna, niektóre glutaminergiczne i serotoninergiczne efektory ( za białkiem G): kinazy (fosforylacja treonin i seryn), uwalnianie Ca2+, aktywacja kanałów jonowych

50 białko G i camp (II) wiązanie receptor+transmiter wiązenie receptor+białko G fosforylacja GDP -> GTP dysocjacja podjednostki α białka G aktywacja cyklazy adenylowej ATP -> camp (cyklaza adenylowa) GTP -> GDP (bialko G) reset

51 białko G i camp (III) dalszy szlak aktywowany camp: aktywacja kinazy proteinowej A (PKA) poprzez dysocjacje podjednostek regulatorowych, fosforylacja (seryny, treoniny) bialka efektorowego i jego aktywacja PKA wpływa na: bramkowane ligandem i napięciem kanały jonowe, enzymy, czynniki transkrypcyjne

52 białko G i fosfolipidy (I)

53 białko G i fosfolipidy (II)

54

55 układ nerwowy: plastyczność synaptyczna

56 plastyczność wzmocnienie postetaniczne: habituacja krótka seria intensywnych stymulacji w neuronie presynaptycznym nagromadzenie jonów Ca2+ w cytoplazmie wzmożona emisja neuroprzekaźników do 60 s wzmocnienia potencjałów postsynaptycznych długa ekspozycja na słaby bodziec narastająca inaktywacja kanałów wapniowych zmniejszenie stężenia jonów Ca2+ w cytoplazmie osłabienie potencjałów postsynaptycznych sensytyzacja wzmocnienie potencjałów postsynaptycznych

57 LTP i LTD LTP i LTD vs tetanizacja: - post/pre synaptyczny wapń czas trwania kluczowe: - glutaminian poziom CA2+ kalmodulina i kinaza zależna od kalmoduliny oraz kalcyneuryna LTP vs LTD: - zależy od intensywności pobudzenia ogólny mechanizm podobny ale inne efekty

58 układ nerwowy: the end

59 Chałubińskiego 3 (Samodzielna Pracownia Biofizyki Układu Nerwowego)