1. Dinlenme ve Aksiyon Potansiyeli Aşamaları

Bir nöronda uyartının elektriksel ve kimyasal değişimlerle ilerlemesine impuls (aksiyon potansiyeli) denir. Akson zarı boyunca sırasıyla üç evre gerçekleşir:

• Polarizasyon (Dinlenme Durumu – Yaklaşık $-70\text{ mV}$):

  • Nöron uyarılmamış dinlenme hâlindedir.

  • Hücre dışı pozitif (+), hücre içi negatif (-) yüklüdür.

  • Dışarıda $Na^+$ derişimi yüksek, içeride $K^+$ derişimi ve negatif yüklü anyonlar (proteinler, fosfatlar) fazladır.

  • Bu yük farkını $Na^+/K^+$ pompası sürekli ATP harcayarak korur (Dışarı $3\ Na^+$ pompalanırken, içeri $2\ K^+$ alınır).

• Depolarizasyon (Uyartı İletim Anı – Yaklaşık $+30\text{ mV}\text{ ile }+40\text{ mV}$):

  • Eşik değer veya üzerindeki uyaranla voltaj kapılı $Na^+$ kanalları açılır.

  • Dışarıdaki $Na^+$ iyonları çok yoğun oldukları taraftan hücre içine kolaylaştırılmış difüzyonla hızla girer.

  • Zarın iç kısmı pozitif (+), dış kısmı negatif (-) olur. Aksiyon potansiyeli oluşur.

• Repolarizasyon (Eski Yük Durumuna Dönüş):

  • $Na^+$ kanalları kapanır, voltaj kapılı $K^+$ kanalları açılır.

  • İçerideki $K^+$ iyonları kolaylaştırılmış difüzyonla hücre dışına çıkar.

  • Hücre dışı tekrar pozitif (+), hücre içi tekrar negatif (-) olur.

  • Önemli Ayrım: Yük dengesi sağlansa da iyonların yerleşimi başlangıçtaki gibi değildir (içeride $Na^+$, dışarıda $K^+$ birikmiştir).

• Hiperpolarizasyon ve Yeniden Polarizasyon:

  • $K^+$ kanalları yavaş kapandığı için dışarı fazla $K^+$ sızar ve zar potansiyeli $-70\text{ mV}$‘nin altına (yaklaşık $-85\text{ mV}$) iner.

  • Devreye giren $Na^+/K^+$ pompası aktif taşıma ile $Na^+$ iyonlarını dışarı, $K^+$ iyonlarını içeri taşıyarak hücreyi yeniden uyarılmaya hazır polarize hâle getirir.

2. İmpuls Oluşum Kuralları

• Eşik Değer: Nöronda aksiyon potansiyeli başlatabilen en küçük uyaran şiddetidir.

• Ya Hep Ya Hiç Kuralı: Tek bir sinir teli (akson); eşik değerin altındaki uyarılara hiç cevap vermez, eşik değer ve üzerindeki uyarılara ise aynı şiddette tam cevap verir.

• Not: Çok sayıda nörondan oluşan bir sinir kordonunda (sinir demeti) “Ya Hep Ya Hiç Kuralı” geçerli değildir; eşik değerleri farklı lifler devreye girdikçe basamaklı artış (merdiven etkisi) görülür.

• Uyaran Şiddeti Değişimi: Uyaranın şiddeti, süresi veya frekansı artarsa:

  • İmpuls hızı değişmez.

  • Aksiyon potansiyelinin genliği (büyüklüğü) değişmez.

  • İmpuls frekansı (birim zamandaki sayısı) ve efektör organın tepki derecesi artar.

3. Sinapslarda Kimyasal İletim

İki nöron arasındaki ya da bir nöron ile hedef efektör (kas, bez) arasındaki bağlantı boşluğuna sinaps (sinaptik yarık) denir.

• İletim Mekanizması:

  1. Aksiyon potansiyeli akson ucundaki sinaptik yumruya ulaşır.

  2. Akson ucundaki voltaj kapılı $Ca^{2+}$ kanalları açılır ve hücre içine $Ca^{2+}$ girer.

  3. $Ca^{2+}$ girişi sinaptik keseciklerin hücre zarına kaynaşmasını tetikler; ekzositoz ile sinaptik boşluğa nörotransmitter maddeler salgılanır.

     • Başlıca Nörotransmitterler: Asetilkolin, dopamin, serotonin, histamin, noradrenalin (norepinefrin), GABA.

  4. Nörotransmitterler sinaptik yarığı difüzyonla geçer ve komşu hücre zarındaki özgül reseptörlere bağlanır.

  5. İletim tamamlandıktan sonra nörotransmitterler enzimlerle parçalanır (örn: Asetilkolinesteraz) veya endositozla geri emilerek ortamdan temizlenir; böylece uyarının sürekli devam etmesi engellenir.

• Seçici Direnç (Kolaylaştırıcı ve Durdurucu Sinaps):

  • Salgılanan kimyasallar komşu nöronun zarında depolarizasyona ($Na^+$ girişi) yol açarsa buna kolaylaştırıcı sinaps denir; impuls iletilir.

  • Eğer zar potansiyelini hiperpolarize ederse ($Cl^-$ girişi veya $K^+$ çıkışı) buna durdurucu sinaps (inhibisyon) denir; impulsun diğer nörona geçişi engellenir.

  • Bu sayede vücuda gelen her uyaran tüm vücuda yayılmaz, yalnızca ilgili efektöre ulaştırılır.

4. Akson İletimi ile Sinaps İletiminin Karşılaştırılması

Çözümlü 5 Sınav Sorusu

Soru 1:

Bir nöron boyunca iletilen aksiyon potansiyelinin depolarizasyon evresinde hücre zarında meydana gelen temel olay aşağıdakilerden hangisidir?

A) Voltaj kapılı $Na^+$ kanallarının açılarak $Na^+$ iyonlarının kolaylaştırılmış difüzyonla hücre içine girmesi

B) $Na^+/K^+$ pompasının durarak $K^+$ iyonlarını dışarı aktif taşımayla pompalaması

C) $Ca^{2+}$ iyonlarının ekzositozla sinaptik boşluğa fırlatılması

D) $K^+$ kanallarının açılarak hücre dışına ani $K^+$ çıkışının gerçekleşmesi

E) Hücre içinin dışına göre negatif yük miktarının maksimuma ulaşması

Çözüm: Eşik değer uyarısıyla voltaj kapılı sodyum kapıları açılır ve hücre dışındaki $Na^+$ iyonları kolaylaştırılmış difüzyonla içeri dolarak iç kısmı pozitif (+30-40 mV) yapar. Cevap: A

Soru 2:

Sinaptik boşlukta impuls iletimi gerçekleşirken meydana gelen aşağıdaki olaylardan hangisi en son gerçekleşir?

A) Akson ucuna ulaşan aksiyon potansiyelinin etkisiyle hücre içine $Ca^{2+}$ iyonlarının girmesi

B) Nörotransmitter maddelerin ekzositozla sinaptik boşluğa bırakılması

C) Nörotransmitterlerin komşu hücre zarındaki reseptörlere bağlanması

D) Sinaptik yarıktaki nörotransmitterlerin enzimler tarafından hidroliz edilmesi

E) Kimyasal habercilerin sinaptik yarık boyunca difüzyonla yayılması

Çözüm: İletim tamamlandıktan sonra sinaptik aralıktaki kimyasalların enzimlerce parçalanması veya geri alınması uyarının sonlandırılması adımıdır ve sürecin en sonunda yer alır. Cevap: D

Soru 3:

Tek bir sinir teline uygulanan uyaranın şiddeti kademeli olarak artırıldığında;

I. Nöronda oluşan aksiyon potansiyelinin tepe değeri (genliği)

II. Nöronun birim zamanda ilettiği impuls sayısı (frekansı)

III. İmpulsun akson boyunca ilerleme hızı

niceliklerinden hangilerinde artış gözlenir?

A) Yalnız I

B) Yalnız II

C) Yalnız III

D) I ve II

E) II ve III

Çözüm: Ya Hep Ya Hiç kuralına göre uyaran şiddetinin artması tek bir nörondaki impuls hızını veya aksiyon potansiyelinin büyüklüğünü değiştirmez. Yalnızca birim zamandaki impuls sayısını (frekansını) artırır. Cevap: B

Soru 4:

Bir nöronda aksiyon potansiyeli tamamlandıktan sonra dinlenme durumu iyon konsantrasyonlarının ($Na^+$ dışarıda çok, $K^+$ içeride çok) yeniden sağlanmasında görev yapan mekanizma hangisidir?

A) Kolaylaştırılmış difüzyon

B) Pasif taşıma yapan sodyum kanalları

C) ATP harcayan $Na^+/K^+$ pompası

D) Fagositoz yapan mikroglialar

E) Miyelin kılıf yalıtımı

Çözüm: İyonların dinlenme konfigürasyonunu yeniden kurmak için derişim gradyanına karşı ATP harcanarak çalışan $Na^+/K^+$ pompası devreye girer. Cevap: C

Soru 5:

Sinapslarda görülen seçici direnç mekanizması ile ilgili;

I. Uyaranların tüm sinir sistemine kontrolsüzce dağılmasını önler.

II. Hedef nöronun zarında hiperpolarizasyona yol açarak impuls geçişini durduran sinapslara durdurucu sinaps denir.

III. Kolaylaştırıcı sinapslarda komşu hücre zarında $Na^+$ kanalları açılarak depolarizasyon sağlanır.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I

B) I ve II

C) I ve III

D) II ve III

E) I, II ve III

Çözüm: Seçici direnç sadece hedeflenen organın uyarılmasını sağlar (I doğru). Durdurucu sinapsta zar hiperpolarize edilip eşikten uzaklaştırılır (II doğru). Kolaylaştırıcı sinapsta ise $Na^+$ girişiyle yeni aksiyon potansiyeli oluşturulur (III doğru). Cevap: E