Genetyka zachowania - wykład 3
Genetyka zachowania - wykład 3, WSFiZ psychologia, semestr I, Biologiczne podstawy zachowań - genetyka ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
2012-11-29
Przemiany ENERGII
(przypomnienie)
Biologiczne podstawy zachowań;
genetyka zachowania
Mózg
1-2% masy ciała
25% zużytej energii
Robert K. Filipkowski
filipkowski@vizja.pl
ATP – trifosforan adenozyny – przenośnik energii,
waluta energetyczna komórki
organizmy fotosyntetyzujące
dwutlenek węgla + woda + energia świetlna → cukry + tlen
CO
2
+ H
2
O + energia świetlna → C
6
H
12
O
6
+ O
2
6CO
2
+ 6H
2
O + energia świetlna → C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
adenina
organizmy cudzożywne
ryboza
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
→
6CO
2
+ 6H
2
O + energia
reszty / grupy fosforanowe
reakcja utleniania glukozy
Przeważnie użyta jest energia
jednego z wiązań:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
+ 30/32ADP
+ 30/32Pi
→
6CO
2
+ 6H
2
O + 30/32
ATP
ATP →
ADP + Pi (fosforan) + energia
J.W. Kalat, str. 498
Etapy utleniania glukozy – ODDYCHANIE (KOMÓRKOWE)
ATP – trifosforan adenozyny
ADP – difosforan adenozyny
AMP – monofosforan adenozyny
cAMP – cykliczny monofosforan adenozyny
1. glikoliza (cytoplazma)
2. cykl kwasu cytrynowego (
mitochondrium
)
3. transport elektronów w łańcuchu oddechowym (
mitochondrium
)
J.W. Kalat, str. 498
1
2012-11-29
Neurony
PRZYJMUJĄ
PRZETWARZAJĄ
PRZEWODZĄ
PRZEKAZUJĄ
PRZECHOWUJĄ
Komórka – system reaguj
ą
cy na sygnały
INFORMACJĘ
J.W. Kalat, str. 29-38
Glej
(neuroglej)
– tworzą go
komórki glejowe
ok. 10 razy więcej niż neuronów
podpora, ochrona, odżywianie neuronów
Podział:
-
astrocyty
-
oligodendrocyty
(+ obwodowe
komórki Schwanna
)
-
mikroglej
makroglej
lemocyty
(
komórki Schwanna
) – poza OUN
oligodendrocyty
– w OUN
duże, liczne
gwiaździsty kształt
długie wypustki
pokrywają one synapsy
wypustki ewent. z rozszerzeniem
lemocyty
(komórki Schwanna): jedna komórka – jeden akson
oligodendrocyty
: jedna komórka – 30-50 aksonów
astrocyty
- tworzą osłonkę mielinową
(izolacja elektryczna aksonów,
wielokrotne owinięcie się komórki)
- elementy bariery
krew-mózg
funkcje:
- regulacja zewnątrzkomórkowego stężenia K
+
- usuwanie neuroprzekaźnika ze szczeliny synaptycznej
+ izolacja synapsy
- synchronizacja działania neuronów
- usuwanie pozostałości obumarłych komórek
- zaopatrzenie neuronów w glukozę
- tworzenie bariery krew-mózg
węzły – przewężenia Ranviera
Ogólna zasada
przekazywania sygnałów w komórce
(nie tylko nerwowej)
aktywacja
istniejącego białka
- hormony,
- czynniki wzrostu,
- neuroprzekaźniki
Mikroglej
- element układu odpornościowego
Cząsteczka sygnałowa łączy się
swoiście
z białkowym receptorem.
Swoistość połączenia oznacza,
że cząsteczka sygnałowa jest
precyzyjnie dopasowana do
białka receptorowego.
- małe
- pochodzą od makrofagów
- fagocytujące
kaskada
wtórnych
przekaźników
- namnażają się (glejoza)
w stanie zapalnym
Następuje
zmiana konformacji
i uruchomienie
kaskady
wtórnych przekaźników
.
transkrypcja genów
kodujących białko
o odpowiednich
właściwościach
- funkcje:
- naprawa uszkodzeń
- usuwają pozostałości obumarłych
komórek, wirusy, grzyby i in.
mikroorganizmy
Ostatni przekaźnik dociera do
jądra komórkowego
aktywując
odpowiedni gen/geny
.
cząsteczka przenika
przez błonę komórkową
2
2012-11-29
Transmisja synaptyczna
Rodzaje neuroprzekaźników
aminokwasy
- kwas glutaminowy (glutaminian)
- kwas asparaginowy (asparaginian)
- kwas gamma-aminomasłowy (GABA)
- glicyna
neuron presynaptyczny
1a. synteza neuroprzekaźników
białkowych i pęcherzyków
transportowych
zmodyfikowanea
minokwasy
- acetylocholina
- serotonina
- dopamina
- noradrenalina
- adrenalina
J.W. Kalat, str. 61
katecholaminy
(aminy katecholowe)
neuron presynaptyczny
peptydy
- endorfiny
- dynorfiny
- enkefaliny
- endomorfiny
- substancja P
- neuropeptyd Y
- wazopresyna
- oksytocyna
1b. synteza neuroprzekaźników
drobnocząsteczkowych
2. transport neuroprzekaźników
białkowych
opioidy
3. potencjał czynnościowy
powoduje napływ jonów wapnia i
uwolnienie neuroprzekaźnika
(
egzocytozę
)
7.
wychwyt zwrotny
neuroprzekaźnika
przez białko transportujące
6. neuroprzekaźnik odłącza się
od receptora
hormony
4. neuroprzekaźnik przyłącza
się do receptora
zmodyfikowane
nukleotydy
- ATP
- adenozyna
5. zmiana własności neuronu
postynaptycznego
zmodyfikowane
kwasy tłuszczowe
- anandamid
- 2-arachidonoiloglicerol (2-AG)
endokannabinoidy
gazy
- NO
- CO
neuron postsynaptyczny
AGONISTA a ANTAGONISTA
agonistą receptorów dla glutaminianu jest:
glutaminian, NMDA, AMPA
antagonista receptora NMDA – MK-801
Neuroprzekaźniki łączą się z
receptorami postsynaptycznymi
kanały jonowe
bramkowane ligandem
czyli neuroprzekaźnikiem
(
receptory jonotropowe
)
receptory
metabotropowe
związane z układami
wtórnych przekaźników
neuron presynaptyczny
szybkie
przekaźnictwo
synaptyczne
wolne
przekaźnictwo
synaptyczne
(wolne przekaźnictwo
synaptyczne)
neuron postsynaptyczny
Rodzaje neuroprzekaźników i receptorów
aminokwasy
Receptory
- kwas glutaminowy (glutaminian)
- kwas asparaginowy (asparaginian)
- kwas gamma-aminomasłowy (GABA)
- glicyna
NMDA, AMPA, mGluR
Neuroprzekaźniki łączą się z
receptorami postsynaptycznymi
kanały jonowe
bramkowane ligandem
czyli neuroprzekaźnikiem
(
receptory jonotropowe
)
receptory
metabotropowe
związane z układami
wtórnych przekaźników
- jonoselektywne
- przyłączenie neuroprzekaźnika
zwiększa przepuszczalność kanału
- aktywacja białek G
glutaminian – neuroprzekaźnik pobudzający
GABA – neuroprzekaźnik hamujący
Glicyna – neuroprzekaźnik hamujący
3
2012-11-29
Kanały jonowe bramkowane ligandem (agonistą), receptory jonotropowe
przyłączenie
neuroprzekaźnika
otwarcie kanału
jonowego
Receptory AMPA
Receptory NMDA
Receptory jonotropowe glutaminianu:
przepuszczalne dla jonów Na
+
, K
+
,
niektóre formy – dla Ca
2+
przepuszczalne dla jonów
Ca
2+
, Na
+
, K
+
blokowane przez jony Mg
2+
- receptor AMPA
- receptor NMDA
do aktywacji konieczna obecność glutaminianu
i depolaryzacja
przepływ jonów
poprzez błonę
Rodzaje neuroprzekaźników i receptorów
aminokwasy
Receptory
- kwas glutaminowy (glutaminian)
- kwas asparaginowy (asparaginian)
- kwas gamma-aminomasłowy (GABA)
- glicyna
NMDA, AMPA, mGluR
białka modyfikują się
nawzajem
geny włączają się
i wyłączają
sieć wzajemnych
oddziaływań
kinaza
- enzym katalizujący reakcję
przyłączenia grupy fosforanowej
do określonego białka czyli
fosforylacji
tego białka.
„chemiczny
komputer
z przetwarzaniem
równoległym”
wtórne
przekaźniki
(np. cAMP)
fosfataza
- enzym; katalizuje
defosforylację
białka
kinazy
fosfatazy
4
2012-11-29
Przekazywanie sygnału z udziałem białek G i cAMP
Trzy sposoby przekazywania sygnałów w komórce
• za pośrednictwem białek G
• z udziałem białka Ras
• dzięki istnieniu swoistych receptorów w cytoplazmie
cyklaza
adenylanowa
kinaza białkowa A
(PKA);
fosforyluje wiele białek
w komórce,
np. kanały jonowe,
czynniki trankrypcyjne
Rola tłuszczów/lipidów w organizmie
Przekazywanie sygnału z udziałem białek G i fosfatydyloinozytolu
neuroprzekaźnik
1. Magazyn tłuszczu (izolacja termiczna, źródło energii)
receptor
metabotropowy
enzym rozkładający PI
fosfolipaza C
fosfatydyloinozytol
PI
2. Składniki błon komórkowych
w mózgu
białko G
3. Przekazywanie sygnałów w komórce
diacyloglicerol
DAG
(np. fosfatydyloinozytol, PI)
trifosforan inozytolu
IP
3
kinaza białkowa C, PKC
kalmodulina, CaM
(wiąże wapń)
siateczka śródplazmatyczna
kinaza białkowa II zależna od
wapnia i kalmoduliny, CaMKII
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
syntaza tlenku azotu, NOS
Przekaźniki wtórne
Trzy sposoby przekazywania sygnałów w komórce
Funkcja
1. cAMP (cykliczny AMP)
1. aktywacja kinaz
• za pośrednictwem białek G
• z udziałem białka Ras (działanie neurotrofin)
• dzięki istnieniu swoistych receptorów w cytoplazmie
2. IP
3
(fosforan inozytolu)
2. uwolnienie Ca
2+
3. DAG (diacyloglicerol)
3. aktywacja kanałów
jonowych (cAMP, cGMP)
4. cGMP (cykliczny GMP)
5. NO (tlenek azotu)
6. Ca
2+
(jony wapnia)
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]