Sinir Sistemi, Nöronlarda Sinyal İletimi, Sinaps ve Tepki Mekanizmaları

Konu Özeti

Canlılar iç ve dış ortamdaki değişimlere (uyaran) tepki verir. Tek hücrelilerde tepki hücre düzeyindedir; bitkilerde hormonlarla, hayvanlarda sinir ve endokrin sistemle düzenlenir. Bu konuda sinir sisteminin yapısını, nöronda sinyal iletimini, sinapsı, refleksi ve bağışıklığı öğreneceksin. Tepkinin canlının hayatta kalmasını sağladığını aklında tut.

Temel Kavramlar

Uyaran ve tepki (BİY.11.1.1): Tek hücrelilerde tepki hücre düzeyindedir; amip yalancı ayakla besine yönelir, öglena ışığa yönelir. Farklı canlıların tepkilerini karşılaştırmak, tepkinin hayatta kalmayı sağladığı ortak sonucunu verir.

Bitkisel hormonlar (BİY.11.1.2):

Bitkilerde tepki türleri (BİY.11.1.3):

• Tropizma (yönelme): Tepkinin yönü uyaranın yönüne bağlıdır. Fototropizma (ışık), geotropizma (yerçekimi), hidrotropizma (su), kemotropizma (kimyasal), tigmotropizma (dokunma).
• Nasti: Tepkinin yönü uyaranın yönüne bağlı değildir. Fotonasti (ışık şiddeti), termonasti (sıcaklık), tigmonasti (dokunma; küstüm otunun yapraklarını kapatması).
• Uyarana doğru yönelme pozitif, uyaranın tersine yönelme negatif tropizmadır. Gövde ışığa pozitif, kök ışığa negatif fototropizma gösterir.

Yönelme deneyi (BİY.11.1.4): Aynı türden, eşit boyda fideler iki gruba ayrılır. Bir grup yalnızca bir yandan ışık alan açık kenarlı kutuya, kontrol grubu ise her yönden eşit ışık alacak şekilde konur. Birkaç gün sonra kutudaki fidelerin gövdesinin ışığa doğru eğildiği görülür. Değişken yalnızca ışığın yönüdür; su, sıcaklık ve toprak aynı tutulur.

Duyu reseptörleri (BİY.11.1.5):

Hayvanlarda sinir sistemi farklılıkları (BİY.11.1.6):

• Hidra: Ağ tipi sinir sistemi; nöronlar vücuda dağınık ağ gibidir, merkezi yapı yoktur.
• Planarya: Merdiven tipi sinir sistemi; baş bölgesinde ganglionlar, boyunca iki sinir kordonu bulunur.
• Yer solucanı: Gövde boyunca ganglion zinciri ve karın tarafında sinir kordonu bulunur.
• İnsan ve omurgalılar: Beyin ve omurilikten oluşan merkezi sinir sistemi vardır; merkezileşme tepkilerin hızını ve çeşitliliğini artırır.

İnsanda sinir sistemi ve nöron (BİY.11.1.7):

• Merkezi sinir sistemi: beyin ve omurilik. Çevresel sinir sistemi: somatik (istemli) ve otonom (istemsiz; sempatik ve parasempatik).
• Nöron yapısı: Dendrit (uyarıyı hücre gövdesine getirir), hücre gövdesi (çekirdek burada), akson (uyarıyı uzaklaştırır), miyelin kılıf (Schwann hücresi), Ranvier boğumları.
• Nöron türleri: Duyu nöronu (reseptörden merkeze), ara nöron (merkezde bağlantı), motor nöron (merkezden efektöre).

Refleks (BİY.11.1.8)

Refleks, uyarana karşı hızlı, istemsiz ve genellikle omurilik merkezli tepkidir. Beyine danışılmadan oluştuğu için çok hızlıdır; beyin tepkiden sonra durumu fark eder.

Reseptör → duyu nöronu → ara nöron (omurilik) → motor nöron → efektör (kas/bez)

Hareket sistemi ve kas kasılması (BİY.11.1.9, BİY.11.1.10)

• Hareket, sinir sistemi emriyle kas, iskelet ve eklemlerin birlikte çalışmasıyla olur. İskelet kasları tendonlarla kemiklere bağlanır; kasılan kas kemiği çeker, eklem hareket noktasıdır.
• Kaslar karşıt çalışan çiftler halindedir: biseps kasılırken triseps gevşer, kol kıvrılır; tersinde kol uzar.
• Kasın birimi sarkomerdir. İnce iplikler aktin, kalın iplikler miyozindir. Motor nöronun salgıladığı asetilkolin kası uyarır, kas hücresinde Ca²⁺ serbest kalır.
• Miyozin başları aktine bağlanıp ATP kullanarak aktini kaydırır (kayan iplik modeli). Sarkomer kısalır; iplikler kısalmaz. Gevşemede Ca²⁺ geri alınır ve iplikler eski konumuna döner.

Bağışıklık ve alerji (BİY.11.1.11, BİY.11.1.12)

• Doğal bağışıklık: Doğuştan gelir, ilk savunma hattıdır (deri, mukus, fagositoz). Kazanılmış bağışıklık: Antijene özgüdür, antikor üretilir.
• Aktif bağışıklık: Hastalık geçirerek veya aşıyla kazanılır. Pasif bağışıklık: Anne sütü ya da hazır antikor içeren serumla sağlanır.

Alerji: Vücudun genellikle zararsız bir maddeye (alerjen; polen, toz gibi) aşırı tepki vermesidir. Bağışıklık sistemi bu maddeye karşı antikor üretir ve histamin salınır; burun akıntısı, kaşıntı gibi belirtiler oluşur.

Nöronda sinyal iletimi ve sinaps

• Dinlenme potansiyeli: Hücre zarının içi dışına göre negatiftir (yaklaşık −70 mV). Dışarıda Na⁺, içeride K⁺ derişimi fazladır. Na⁺–K⁺ pompası ATP harcayarak 3 Na⁺ dışarı, 2 K⁺ içeri taşır.
• Aksiyon potansiyeli: Uyarı eşik değere ulaşırsa Na⁺ kanalları açılır ve Na⁺ girer (depolarizasyon). Sonra K⁺ kanalları açılır, K⁺ çıkar (repolarizasyon) ve zar dinlenme durumuna döner.
• Eşik altı uyarıda iletim olmaz; eşik üstü uyarıda iletim hep aynı şiddettedir (ya hep ya hiç).
• Miyelinli aksonlarda uyarı Ranvier boğumları arasında sıçrayarak ilerler; iletim daha hızlıdır.
• Sinaps: İki nöron arasındaki bağlantıdır. Uyarı akson ucuna gelince Ca²⁺ girer, keseciklerdeki nörotransmitter (örn. asetilkolin) sinaptik boşluğa salınır, karşı nöronun reseptörlerine bağlanır ve yeni uyarı başlatır. İletim tek yönlüdür: presinaptikten postsinaptiğe.