Molekularne podstawy funkcjonowania neuronu

Dzisiejszy temat nie jest sensu stricto anatomiczny. Raczej fizjologiczno-biochemiczny. Ale mam nadzieję że przydatny. I efektowny, co zapewniają animacje Wydawnictwa McGraw Hill.


Wprowadzeniem do tematu jest prosty układ złącza nerwowo-mięśniowego. Na tym przykładzie można zrozumieć istotę działania synaps chemicznych. Animacja pokazuje wszystkie stadia działania tego typu połączenia rozpoczynając od dotarcia fali depolaryzacyjnej, poprzez uwolnienie neuroprzekaźnika, aż do możliwych losów uprzednio uwolnionego neurotransmitera

Działanie złącza nerwowo-mięśniowego

Na poziomie komórkowym (tu: pojedynczego neuronu) przesuwająca się fala depolaryzacyjna, czyli potencjał czynnościowy, porusza się po aksonie od wzgórka w kierunku zakończenia synaptycznego. Dlaczego tylko w jednym kierunku? Wyjaśniono to w tej animacji:

Mechanizm przesuwania się potencjału czynnościowego wzdłuż niezmielinizowanego aksonu.

Na poziomie molekularnym mechanizm powstawania potencjału czynnościowego zależny jest od kanałów bramkowanych napięciem. To dzięki ich właściwościom dochodzi do przemieszczania się jonów (ładunków) w poprzek błony, co leży u podstawy zmian nazywanych potencjałem czynnościowym.

Mechanizm działania kanałów bramkowanych napięciem

Powyższe zmiany molekularne mają miejsce na błonie presynaptycznej oraz na błonie postsynaptycznej. Jednakże powstanie postsynaptycznego potencjału czynnościowego na poziomie molekularnym zależne może być od kilku mechanizmów. Jednym z nich jest opisany w pierwszej animacji bezpośrednie otwarcie kanałów bramkowanych ligandem (acetylocholina łączy się z receptorem nikotynowym, który jest jednocześnie kanałem jonowym). Drugą możliwością jest łączenie się liganda (tu: neurotransmitera) a receptorem metabotropowym aktywującym białka G.

Mechanizm działania błonowego receptora metabotropowego związanego z białkiem G

Żeby wszystko powróciło do normy (repolaryzacja) potrzebne jest działanie pompy sodowo potasowej. Ten stale działający enzym jest jednym z gwarantów wrażliwości neuronu na bodźce. Cały czas jesteśmy na poziomie molekularnym.

Pompa sodowo-potasowa

Dla przypomnienia popatrzmy raz jeszcze na synapsę chemiczną:

Ogólny mechanizm działania synapsy chemicznej

Jeżeli jednak jeszcze nie zrozumiałeś zasady działania synapsy chemicznej i nie potrafisz powiązać zjawisk zachodzących na poziomie komórkowym i molekularnym pomocne mogą być te animacje:

1. Potencjał spoczynkowy
2. Potencjał czynnościowy
3. Przekaźnictwo synaptyczne

Jeżeli to też nie pomogło: po prostu napisz tcecot1@gmail.com