Studybot answer

Question asked by: rixtveenstra - 12 months ago

Question

Maak een oefenexamen van de volgende tekst: HC5: Synaptische potentiaal

Leerdoelen
- De verschillende vormen en eigenschappen van synaptische transmissie kunnen uitleggen.
- De verschillende neurotransmitters kunnen benoemen.
- De verschillende stappen van transmitterafgifte en de rol van Ca2+ kunnen uitleggen.
- Synaptische vesicle eiwitten en hun functie kunnen benoemen.
- Het begrip quantale afgifte kunnen uitleggen.
- Metabolisme (synthese, afbraak en hergebruik) van verschillende neurotransmitters kunnen beschrijven.
- Membraanpotentialen kunnen koppelen aan neurotransmitter genduceerde ionstromen.
- Het verschil tussen ionotrope en metabotrope receptoren kunnen uitleggen.
- De eigenschappen van de verschillende typen glutamaat receptoren kunnen beschrijven.
- De eigenschappen van de GABAa en GABAb receptor kunnen beschrijven.
- Kunnen uitleggen wat synaptische integratie inhoudt.
- De rol van shunting inhibitie kunnen uitleggen.
- De betekenis van de tripartite synaps kunnen uitleggen.

Elektrische en chemische synaps
Twee mechanismen van synaptische transmissie:
1. Elektrische synaps
- stroom loopt meteen van pre- naar postsynaps via kanalen
- gap junctions:
o opgebouwd uit twee hemikanalen/connexonen (20+ soorten), die weer uit 6 subunits bestaan
o doorlaatbaar voor ionen en kleine moleculen (bijv. second messengers)
o bevinden zich tussen sommige neuronen of astrocyten, in hartspier, gladde spiercellen, epidermis, endotheelcellen, sommige zintuigcellen en hormoon afgevende neuronen
- 1 eiwit met 4 transmembraanterminals
- Niet alle neuronen hebben elektrische transmissie
- Veel astrocyten hebben elektrische transmissie
- Zeer snel, want gap-junctions koppelen celmembranen

2. Chemische synaps (komt vaker voor)
- blaasjes met transmitter die afgegeven worden
- Trager dan elektrische synaps 1 2 ms vertraging
- Meeste kennis uit motorneuron-spiercel synaps (NMJ)
- Voornamelijke signaaloverdracht neuronen
- Transmitter afgifte in een aantal stappen: plaatje

- De rol van calcium bij chemische synapsen: toename van presynaptisch Ca2+ concentratie brengt transmitter release op gang
- Calciumbuffer zorgt ervoor dat er in de presynaps geen calcium meer is
Typen Neurotransmitters
Klassieke neurotransmitters: bijv. small molecule transmitters (glutamaat, GABA, ATP, adrenaline, etc.) die in de presynaps worden geproduceerd (axon) enzymen die hiervoor nodig zijn worden in het cellichaam gemaakt en naar het uiteinde getransporteerd werken snel
Peptide neurotransmitters: grote eiwitten die in het cellichaam worden geproduceerd en naar de axon terminal worden gebracht minder makkelijk vrij te geven, werken modulerend en langdurig hogere frequentie stimulatie nodig om de peptide neurotransmitters te laten fuseren

Transmitter afgifte
Recyclen van synaptische blaasjes in presynaptische uiteinden: docking priming fusion budding

Ca2+ gevoelig synaptotagmine (calciumsensor) bindt aan calcium en zorgt samen met SNARE eiwitten voor de fusie van blaasjes: zonder calcium voorkomt synaptotagmine fusie en met calcium faciliteert het
Transmissie bij de neuromusculaire synaps:
- een sterk genoeg EPP (eindplaatpotentiaal) zorgt voor actiepotentiaal
- kleine stimulaties zorgen ervoor dat EPP onder de drempel blijft
- ook zonder stimulatie zijn kleine depolarisaties zichtbaar: MEPPs (mini EPPs)
- Katz zag dat EPPs vaak groter waren dan de MEPPs
- Elk blaasje heeft een vast en herhaalbaar effect en de hoeveelheid vrijgegeven blaasje bepaalt de sterkte van het signaal
- Katz bewees dat neurotransmissie kwantaal en gestructureerd is.

Quantale afgifte
Quantale verdeling van EPP amplitudes in laag Ca2+ oplossing; soms geen of slechts enkele blaasjes vrijgegeven pakketjes van release: MEPPs zijn consistenter van grootte omdat ze optreden als en volledig blaasje spontaan wordt vrijgegeven
Neurotransmitter wordt ook tussen neuronen afgegeven in quanta (blaasjes) mini EPSC
De amplitude van de postsynaptische potentiaal neemt discrete waarden aan
Quantale afgifte van neurotransmitter:
- Synaptische blaasjes: elementaire units (quanta) van synaptische transmissie
- In elk baasje zitten ongeveer 10.000 transmittermoleculen
- In de spier heet dit miniatuur eindplaat potentiaal
- Een volledige EPP bestaat uit de vrijlating van vele ACh-blaasjes (meestal 100-200), wat leidt tot een depolarisatie van ~40-60 mV, voldoende om een actiepotentiaal in de spier te triggeren
- Quantale analyse van de EPSP/IPSP wordt ook gebruikt om aantal transmitter lozende blaasjes in neuronen te bepalen
- CNS synaps: enkel blaasje produceert EPSP van enkele tienden mV
Acetylcholine metabolisme in cholinerge zenuwuiteinden Acetyl-CoA + choline = acetylcholine m.b.v. choline acetyltransferase
Activatie van ACh receptoren op de neuromusculaire synaps: kanaalmetingen met patch-clamp
Invloed van de postsynaptische membraanpotentiaal op end plate currents (EPCs): de amplitude en richting van de EPC worden benvloed door de postsynaptische membraanpotentiaal omdat deze de drijvende kracht voor ionenverplaatsing bepaalt de EPC is een stroom die een EPP aanstuurt en zo een actiepotentiaal kan opwekken

Natrium en kalium fluxen tijdens EPCs en EPPs:

Natrium en kalium ionbewegingen tijdens EPSCs en EPSPs: stroom van binnen naar buiten en potentiaal van depolarisatie naar hyperpolarisatie
Excitatie/inhibitie
Twee verschillende neurotransmitter receptor types:
1. Ligand-gated ionkanalen (ionotroop)
- subunits die het kanaal vormen
- AMPA receptor: nonselectief kationkanaal doorlaatbaar voor Na+ en K+
- NMDA receptor: nonselectief ligand-gekoppeld kanaal en geleidt zowel natrium als kalium en calcium Mg2+ blok verdwijnt en membraan wordt gedeporteerd tot > -40 mV, waarna ionen kunnen binnenstromen, calciuminflux is dus spanningsafhankelijk
- Kainaatreceptor: doorlaatbaar voor Na+, K+ en soms Ca2+, geactiveerd door glutamaat

2. G-protein coupled receptors (metabotroop)
- Activeren intracellulaire signaalroutes via G-eiwitten wat leidt tot trage, langdurige reacties
- Benvloeden ionenkanalen niet direct, maar via secundaire boodschappers (bijv. cAMP, IP, Ca)
- Bestaan uit een enkele polypeptideketen die zeven keer door het celmembraan kronkelt (-helix-structuur) 7TM
- Extracellulair domein: bevat de neurotransmitter bindingsplaats (bijv. voor glutamaat, GABA, acetylcholine)
- Intracellulair domein koppelt aan G-eiwitten (via C-terminus en lussen tussen de helixen)

Er zijn twee verschillende postsynaptische signaal transductie mechanismen:
1. Ionotroop: de receptor is direct gekoppeld aan een ionkanaal (hetzelfde eiwitmolecuul) snel
2. Metabotroop: de receptor is gekoppeld aan het ionkanaal via een intracellulaire messenger (de intracellulaire boodschapper) langzaam
De bekendste excitatoire neurotransmitter is glutamaat (Glu) en depolariseert
De bekendste inhibitoire neurotransmitter is gamma amino boterzuur (GABA) en hyperpolariseert; glutamaat wordt omgezet tot GABA GABA opgenomen door o.a. gliacellen en presynaps weer verwijderd uit synaptische spleet veel type GABA subunits
Drie typen ionotrope glutamaatreceptoren: AMPA, NMDA en kainate
Postsynaptische responsen worden gemedieerd door ionotrope glutamaatreceptoren
De GABA receptor kan worden gemoduleerd, want GABAa receptor is doorlaatbaar voor Cl-: in de normale situatie verzorgt GABA de inhibitie d.m.v. activatie van de GABAa receptor die permeabel is voor chloride als de GABAa geactiveerd wordt, wordt zij doorlaatbaar voor chloride ionen
IPSP: depolariserend maar toch remming
Excitatoire werking van GABA in het ontwikkelende brein zodat groei en ontwikkeling van neuronen bevorderd wordt wat belangrijk is bij babys: in volwassen neuron heeft chlorine en hoge drive om naar binnen te gaan als de GABA geactiveerd wordt
Metabotrope GABAB receptoren: langzame inhibitie
Temporele en spatiele integratie
Aantal EPSPs met opgetelde signalen zorgen voor grotere respons
Spatile summatie: signalen op dezelfde plek
Temporele summatie: signalen op dezelfde tijd
Summatie van postsynaptische potentialen
Bijdrage van dendritische eigenschappen aan synaptische integratie
Shunting inhibitie: een gelijktijdige chloridegeleiding verlaagt de membraanweerstand, waardoor inkomende excitatoire stromen worden weggelekt zonder de membraanpotentiaal sterk te veranderen

tripartite synapsen bestaan uit drie componenten die samenwerken: de astrocyt en de pre- en postsynaptische zenuwcel: astrocyten detecteren neurotransmitters die vrijkomen bij de synaps en geven signaalstoffen af, ze helpen ook met het opruimen van neurotransmitter
Astrocyten vormen onderdeel van de tripartite synapsen en doen actief mee aan signaalverwerking in de hersenen: gliacellen kunnen transmitter opnemen en kalium kan goed gebufferd worden door astrocyten
. De oefenexamen moet geschreven zijn in de Nederlandse taal. Onderin staan de antwoorden. Het aantal vragen dat het oefenexamen moet bevatten is 10.