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BIOL 1117 (81)
Lecture

Nervous Tissue: Refractory Period, Conduction, Synapses

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Department
Biology
Course
BIOL 1117
Professor
Christopher Richardson
Semester
Fall

Description
L25­Nervous Tissue 11/7/13 • Synaptic Transmission o neurotransmitters are diverse in their action  some are excitatory  some are inhibitory  some open ligand­gated ion channels directly and some open via  second messenger system  some effect depends on the receptor on the postsynaptic cell   some use second­messenger systems o three kinds of synapses with different modes of action  excitatory cholinergic synapse  inhibitory GABA­ergic synapse  excitatory adrenergic synapse • Excitatory Cholinergic Synapse o cholinergic synapse: acetylcholine (ACh) is neurotransmitter  ACh excites some postsynaptic cells, particularly skeletal muscle  but also can be inhibitory o Sequence of action in excitatory synapse  nerve signal approaching the synapse, opens the voltage­gated  calcium channels in synaptic knob  Ca enters the knob  Ca triggers exocytosis of synaptic vesicles releasing Ach  Empty vesicles can drop back into the cytoplasm and then are  replaced by those in reserve pool which move to active sites and  release their ACh.   ACh diffuses across the synaptic cleft  binds to nicotinic receptor (ionotropic receptor) on ligand­gated  ion channels on the postsynaptic neuron  This excitatory synapse receptor is on muscle in NMJ, on brain  neurons, and on postganglionic neurons in ANS  gates open allowing Na  to enter cell and K  to leave  Na and K move through the same channel in opposite directions;  recall that more Na+ moves in faster than K+ moves out because  Na+ has a greater electrochemical force inward due to attraction of  the negative inside of the cell +  as Na  enters the cell it spreads out along the inside of the plasma  membrane and depolarizes it producing a local potential called the  postsynaptic potential  if strong and persistent enough, postsynaptic potential travels to  and opens voltage­gated ion gates in the trigger zone  causing the postsynaptic neuron to generate an action potential  Postsynaptic potential which is excitatory is a type of graded, local  potential called excitatory postsynaptic potential (EPSP) • Inhibitory BAGA­ergic Synapse o GABA­ergic synapse employs GABA as its neurotransmitter o nerve signal triggers release of GABA into synaptic cleft o GABA receptors (ionotropic) are chloride channels  ­   o Cl enters cell and makes the inside more negative than the resting  membrane potential and inhibits firing. o Postsynaptic potential which is inhibitory is a type of graded, local  potential called inhibitory postsynaptic potential (IPSP) • Excitatory Adrenergic Synapse o adrenergic synapse employs the neurotransmitter norepinephrine (NE)  also called noradrenaline o NE and other monoamines, and neuropeptides acts through second  messenger systems such as cyclic AMP (cAMP) o adrenergic receptor is not an ion gate, but a transmembrane protein  associated with a G protein in a second messenger­system  binding of NE to the receptor causes the G protein to dissociate  from it  G protein binds to adenylate cyclase  induces the conversion of ATP to cyclic AMP  cyclic AMP can induce several different effects in the cell: • causes the production of an internal chemical that binds to a  ligand­gated ion channel from inside of the membrane,  opening the gate and depolarizing the cell • could also open membrane Ca    channels from inside of  some cells • Cyclic AMP can induce genetic transcription which causes  the cell to produce new cytoplasmic enzymes which can  have a diverse range of metabolic effects in the cell o slower to respond than cholinergic and GABA­ergic synapses o has advantage of enzyme amplification, which is a single NE molecule  that can induce formation of many cAMP, which for each cAMP can  activate or turn on many other moelcules and so on o Adrenergic receptors are found on smooth muscle cells and found on heart  cells, not just on postsynaptic neurons o *Synaptic delay is the time from the arrival of a signal at the axon terminal  in a presynaptic cell to the beginning of the action potential in the  postsynaptic cell • Cessation of the Signal o mechanisms to turn off stimulation to keep postsynaptic neuron from  firing indefinitely  if presynaptic cell continues to release neurotransmitter, one  molecule is quickly replaced by another and the neuron is  restimulated  neurotransmitter molecule binds to its receptor for only 1 msec,  then dissociates from it o stop adding new neurotransmitter and remove current one  eliminate neurotransmitter by: • diffusion  o neurotransmitter escapes the synapse into the  nearby ECF o astrocytes in CNS absorb it and return it to neurons • Reuptake o The synaptic knob reabsorbs amino acids and  monoamine neurotransmitters by endocytosis o break neurotransmitters down with monoamine  oxidase (MAO) enzyme • degradation in the synaptic cleft o enzyme acetylcholinesterase  (AChE) in synaptic  cleft degrades ACh into acetate and choline • Neuromodulators o Neuromodulators: hormones, neuropeptides, and other messengers that  modify synaptic transmission  may stimulate a neuron to insta
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