HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Nervesystemet og det endokrine systemet PDF

HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie Kollokvieoppgave 1: Nervesystemet og det endokrine systemet 1. NERVEIMPULSER a) Forklar hva en nerveimpuls er og hvordan aksjonspoten...

HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie Kollokvieoppgave 1: Nervesystemet og det endokrine systemet 1. NERVEIMPULSER a) Forklar hva en nerveimpuls er og hvordan aksjonspotensial oppstår. En nerveimpuls er et elektrisk signal som beveger seg lags en nervecelle (nevron) for å formidle informasjon. Aksjonspotensiale er en spontan og midlertidig depolarisering, som oppstår via stimulering av sanseceller eller signaler (nerveimpulser) fra andre nevroner. Nerveceller har en ladningsforskjell i hviletilstand på inn- og utsiden av membranen. Dette ligger på -70mV og omtales som cellens hvilemembranpotensiale. Det styres hovedsakelig av ionene K+, Na+ og Cl-. Nervecellenes membran har ulik permeabilitet for ulike ioner, hvor permeabiliteten for K+ er mye større enn for Na+. Vi finner derfor mer K+ intracellulært og mer Na+ ekstracellulært. Når en nervecelle stimuleres, åpnes det selektive ionekanaler og det skjer en økt fluks av ioner ned deres elektrokjemiske gradient, slik at membranen blir mer permeabel for Na+ enn K+. Dette danner en midlertidig positiv ladning i cytoplasma og om membranens depolarisering når -60mV oppstår det et aksjonspotensial. Membranens økte permeabilitet vil derimot ikke vare lenge, og cytoplasmaen vil kunne hindre at mer Na+ strømmer inn ved å åpne K+ ionekanaler. K+ vil strømme ut av cellen og tar med seg den positive ladningen. Denne prosessen omtales som repolarisering og gjør nervecellen klar for et nytt aksjonspotensiale (Jansen & glover, 2024). b) Hvordan foregår impulsledningen langs et umyelinisert akson? Aksoner leder signaler ut til nerveenden, og et umyelinisert akson er en nervecelle uten myelin (lipidmembran). Uten et myelinlag vil ledningen av aksjonspotensiale gå tregere og det vil være større sjanse for lekkasjer ettersom det ikke er isolert like godt. Refraktærperioden styrer retningen. c) Hvordan foregår impulsledningen langs et myelinisert akson? 1 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie Hvis aksonet er myelinisert vil det ha ranviers innskjæringer som fører til at ladningen vil “hoppe” fra innskjæring til innskjæring. Hastigheten til impulsen vil gå raskere og aksonet vil være mer isolert med mindre lekkasje. I likhet med det umyeliniserte akson vil refraktærperioden fortsatt styre retningen til impulsen. d) Definer refraktærperiode. Hvorfor vil impulsledningen normalt bare gå i en og samme retning, dvs. fra cellekroppen til nerveenden? Refraktærperioden er tiden etter et aksjonspotensial hvor natriumioner er sluppet fra natriumkanaler, det er hovedsakelig negativ ladning på innsiden av cellen og positiv ladning på utsiden av cellen. Dette er en hvileperiode. Det finnes ionekanaler (deaktiveringsporter) langs cellemembranen som er spenningsstyrt og åpnes ved aktivering og lukkes ved deaktivering. Impulsledningen vil normalt kun gå i en og samme retning fordi deaktiveringsporten vil være stengt under refraktærperioden, som gjør at impulsene går videre. Porten i seg selv er positiv og slipper ikke inn de positivt ladede natrium ionene (Na+). Membranpotensialet blir mer positivt med tiden. Tiden det tar før en nervecelle kan danne et nytt aksjonspotensial. Aksjonspotensial kan ikke dannes før membranen er repolarisert. 2. NEUROMUSKULÆR SYNAPSE Nerveceller kommuniserer med sine målceller i spesielle kontaktpunkter som kalles synapser. Disse kontaktpunktene kan være mellom to nerveceller, eller mellom en nervecelle og en muskelcelle. Et slikt kontaktpunkt mellom en nervecelle og en muskelcelle kalles en neuromuskulær synapse. a) Kort: Hva er en neuromuskulær synapse og hvordan er den bygd opp? En neuromuskulær synapse er et kontaktpunkt mellom en nervecelle og en muskelcelle. Synapsen består av en presynaptisk membran, en postsynaptisk del og en synaptisk spalt. Nervecellen er den presynaptiske delen som inneholder kalsiumkanaler, vesikler med neurotransmitter og en presynaptisk membran. Den postsynaptiske delen er en muskelcelle med resoptorer og en postsynaptisk membran. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016). Fra slutten av dendritten som er den presynaptisk del. 2 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie b) Beskriv i detalj hva som skjer i synapsen når et aksjonspotensial kommer fram til en neuromuskulær synapse? Lag en skisse og beskriv hva som skjer både i nervecellen, i synapsespalten (synpatic cleft) og i muskelcellen. Når et aksjonspotensial kommer frem til nerveenden, åpnes spenningstyrte kalsiumkanaler, og Ca2+ strømmer inn i nerveenden. Det foregår deretter en eksocytose av vesikler med neurotransmitterstoffet acetylkolin (ACh), som er avhengig av kalsiumet for å åpnes. Transmitterstoffene diffunderer over den synaptiske spalten og bindes til reseptorene på det post-synaptiske membran der reseptorer åpner seg og depolarisering eller hyperpolarisering skjer. Natriumioner strømmer inn i cellen når ionekanalen åpnes, og depolarisering skjer. Når neurotransmitteren fjernes fra den synaptiske spalten, lukkes kanalen igjen, og natriumstrømmen stopper. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) Vesiklene åpnes ikke, men det er en kalsium-avhengig eksosytose, slik at vesiklene kan binde seg til membranen pga tilstedeværelsen av kalsium c) Hva er neurotransmittere, og hvilken funksjon har de? 3 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie Neurotransmittere er ulike signalstoffer som skilles ut via nerveceller for å kommunisere med andre celler, slik som andre nerveceller eller muskelceller. Hver nervecelle har én type transmitterstoff som den kan skille ut. 3. NERVESYSTEMETS OPPBYGNING a) Hos virveldyr er nervesystemet bygd opp av to hoveddeler: Sentralnervesystemet (CNS) og det perifere nervesystemet (PNS). Beskriv kort hvilke «underavdelinger» de to hoveddelene består av. Sentralnervesystemet består av hjerne og ryggmarg og arbeider med informasjonsbehandling, mens det perifere nervesystemet består av nervefibre som fører informasjon mellom kroppen og CNS. Vi kan dele disse to systemene inn i funksjonelle undergrupper: Det afferente sansesystemet til kroppen som sender signaler opp til CNS via PNS og de efferente systemene som sender signaler fra CNS til PNS og består av en somatisk, autonom, sympatisk, parasympatisk og enterisk del (S. Ferneborg, personlig kommunikasjon, 17. September). b) Hva er hovedoppgaven til det perifere nervesystemet (PNS)? Hovedoppgaven til det perifere nervesystemet er å føre informasjon mellom kroppen og CNS ved hjelp av nervefibre. Disse går ut fra hjernen, ryggmargen og forgreiner seg ut til kroppens organer og muskler. c) Hva har det autonome nervesystemet ansvar for? Det autonome nervesystemet har ansvar for å kjenne kroppens indre tilstand og evt regulere dette, med hjelp fra CNS gjennom negativ feedback, slik at kroppen og organene kan opprettholde sin normale funksjon, altså homeostase. Den setter også igang kroppens ressurser under stress. Det autonome nervesystemet er ikke viljestyrt (S. Ferneborg, personlig kommunikasjon, 17. September). d) Det autonome nervesystemet deles videre inn i to underavdelinger. Hvilke? Det autonome nervesystemet kan hovedsakelig deles inn i en sympatisk og parasympatisk underavdeling. Vi finner også det enteriske nervesystemet som samarbeider med det autonome om reguleringen av mage-tarm systemet. e) Når aktiveres de to avdelingene i dyr og mennesker, og hvilken virkning har dette på kroppens funksjoner? 4 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie Det parasympatiske systemet er aktivt under hvile, når vi sover eller slapper av. Den minsker aktiviteten i kroppen ved hjelp av blant annet neurotransmitterstoffet acetylcholin, som gjør slik at musklene våre slapper av, samt øker aktiviteten i tarmsystemet slik at vi får fordøyd maten eller tømt blæra vår. Den binder seg også til reseptorer i hjertemuskulaturen slik at vi får minsket hjertefrekvens og slagkraft. Motsatsen til dette er det sympatiske nervesystemet som aktiveres under stress, eller en “fight or flight” situasjon. Her styrer for det meste noradrenalin og adrenalin, som øker kroppens aktivitet ved å produsere mer energi i tilfelle man må løpe, mens tarmsystemet og blæreaktiviteten nedprioriteres. Det øker vår oksygenforsyning, energiforsyning og blodforsyning ved å gi mer slagkraft og økt hjertefrekvens. Det sympatiske og parasympatiske systemet har begge basalaktivitet under hvile. (S. Ferneborg, personlig kommunikasjon, 17. September). f) Hva er tonus? Hvordan påvirker det sympatiske nervesystemet tonus i blodårene? Tonus kan anses som graden av hvile i muskler med muskelceller. Spenningen i disse musklene vil øke hvis tonus øker. I det sympatiske nervesystemet, grunnet hormonene som skilles ut, vil sympatikustonus øke, slik at vi får høy hjertefrekvens og blodårene trekker seg sammen slik at blodtrykket øker, altså spenningen i musklene blir større (Holck, 2023. Snl.no) 4. REFLEKSER a) Hva er en refleks? En refleks er en rask, ufrivillig respons på spesifikke stimuli. For eksempel om man kutter seg på fingeren, så trekker vi hånden til oss. En automatisk respons for å beskytte kroppen for mer skade. b) Hva er en refleksbue, og hvilke komponenter inngår i en refleksbue? En refleksbue består av flere trinn som involverer ulike deler av nervesystemet. Det første som skjer er at sensoriske nevroner fanger opp informasjon om et stimuli, det kan være smerte eller berøring, og sender dette videre til sentralnervesystemet (CNS). Her blir informasjonen behandlet i et koordineringssenter i ryggmargen eller hjernen, dette vil videre aktivere motornevroner. Motornevronene leder så signalene videre til et effektororgan eller en muskel, der muskel og kjertelceller til slutt reagerer med en respons. Dette kan for eksempel være en muskelkontraksjon i det kroppen føler smerte. 5 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie c) Hva menes med autonome reflekser, og hva er hovedoppgaven deres? Gi et eksempel på en autonom refleks. De autonome refleksene er ufrivillige reflekser som styrer glatt muskulatur, hjertemuskler og kjertler. Hovedoppgaven til disse refleksene er å holde kroppen i homeostase (likevekt). Et eksempel på en slik refleks kan være at man tar seg imot med armene når man faller. d) Hva menes med somatiske (kropps-) reflekser? Somatiske reflekser er viljestyrte reflekser som styrer skjelettmuskulaturen. Disse refleksene kan overstyres. Koordinasjon mellom forskjellige muskler kan for eksempel bli styrt av somatiske reflekser. 5. DET ENDOKRINE SYSTEMET a) Gi eksempler på noen hovedgrupper av hormoner Den største hovedgruppen er peptid- og proteinhormoner. Hormonene består av aminosyrer og er vannløselige, noe som gjør at disse kan binde seg til reseptorer på celleoverflaten. Noen eksempler på hormoner i denne gruppen er bukspyttkjertel hormonet - insulin, veksthormonet og velvære hormonet – oksytocin. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) En annen gruppe er steroidhormoner, disse er ledet av kolesterol og er fettløselig som gir de evnen til å bevege seg gjennom cellemembraner. Eksempler inkluderer kjønnshormonene østrogen, testosteron, progesteron og stresshormonet kortisol. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) En tredje gruppe er aminhormoner. Denne gruppen tar utgangspunkt i aminosyrer som tyrosin og tryptofan. Eksempler på aminhormoner er dopamin og adrenalin. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) En fjerde gruppe er fettsyrestoffer. Disse skiller seg fra de andre hormonene ved at de ikke blir frigitt i blodet for å virke på fjerne organer, men fungerer som mer lokale hormoner. Vi skille dem i autokrine og parakrine signaler. De er også kaldt eikosanoider og inkluderer prostaglandiner, tromboxaner og leukotriener. De spiller en rolle i en rekke fysiologiske prosesser, inkludert inflammasjon, blodtrykksregulering, blodkoagulering, og immunrespons. 6 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie «Ja, her er noen eksempler på spesifikke fettsyrestoffhormoner (eikosanoider) og deres funksjoner: 1. Prostaglandiner (PGs) o PGE2: Involvert i inflammasjon, smerte, og feber. Det fremmer vasodilatasjon og øker permeabiliteten i blodkar under inflammasjon. o PGF2α: Viktig i livmorens sammentrekninger under fødsel og menstruasjon. 2. Tromboxaner (TXs) o TXA2 (Tromboxan A2): Fremmer blodplateaggregasjon og vasokonstriksjon, som spiller en nøkkelrolle i blodkoagulering. 3. Leukotriener (LTs) o LTC4, LTD4, LTE4: Involvert i allergiske reaksjoner og astma ved å fremkalle bronkokonstriksjon og øke slimproduksjon. « b) Hva er negativ feedback-regulering? Hvilken rolle spiller hypothalamus og hypofysen i negativ feedback-regulering? Gi et eksempel på negativ feedback-regulering på utskillelse av hormoner. Negativ feedback-regulering er en mekanisme der konsentrasjonen av hormoner i blodet reguleres av hormonet selv for å opprettholde homeostase. Hypothalamus fungerer som et kontrollsenter som koordinerer aktiviteter mellom det endokrine systemet og nervesystemet. Den mottar informasjon om kroppens tilstand og sender signaler til andre deler av kroppen for å justere hormonproduksjonen. Hypofysen, som er direkte tilkoblet til hypothalamus, fungerer som en «kommandosentral» og kontrollerer det endokrine systemet ved å frigjøre hormoner som påvirker andre endokrine kjertler. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) Et eksempel er når kroppen er under stress. Hypothalamus vil stimulere frigjøringen av CRH, «corticotropin releasing hormone» (Halse, 2018), CRH får hypofysen til å skille ut ACTH, «adrenocorticotropic hormone» (boka), som igjen vil stimulere binyrene til å produsere kortisol. Kortisolnivået i blodet vil da stige, og hypotalamus og hypofysen vil igjen bli informert tilbake om dette gjennom negativ feedback. Hypotalamus reduserer så utskillelsen av CRH og hypofysen gjør det samme med ACTH. Til slutt vil kortisol produksjonen fra binyrene bli redusert. Dette prinsippet sikrer at kroppen ikke produserer for mye eller for lite av ett gitt hormon, som igjen bidrar til balanse og stabilitet. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) Et eksempel er under menstruasjonssyklusen. Hypothalamus frigjør GnRH, «gonadotropin- releasing hormone» (Halse, 2018), som stimulerer hypofysen til å skille ut LH, «luteinizing hormone», og FSH, «follicle-stimulating hormone» (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016). Disse 7 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie hormonene virker på eggstokkene, hvor LH stimulerer dannelsen av corpus luteum (gult legeme) etter eggløsning. Corpus luteum produserer progesteron, som forbereder livmorslimhinnen på en mulig graviditet. Når progesteronnivået øker, gir det negativ feedback til hypothalamus og hypofysen, som reduserer utskillelsen av GnRH, LH og FSH. Dersom befruktning ikke finner sted, vil det gule legeme degenerere, progesteronnivået synke, og menstruasjon oppstå. Denne mekanismen sikrer regulering av syklusen og opprettholdelse av hormonell balanse. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016). c) Hvordan reguleres hypofyseforlappens hormonsekresjon? Bruk et av hypofyseforlappens hormoner som eksempel, og lag en figur som viser hvordan denne reguleringen foregår. Hypofyselappen reguleres av signaler fra hypothalamus. Hypothalamus frigir enten stimulerende neurotransmittere eller hemmende neurotransmittere, som gir beskjed til hypofyseforlappen via blodbanen om å produsere bestemte hormoner. Hypofyselappen mottar signalet og produserer tilstrekkelig med hormoner, frem til negativ feedback stabiliserer balansen og homeostase er oppnådd. Et eksempel kan være dopamin, dette er en neurotransmitterstoff. Hypothalamus sender dopamin neurotransmittere til hypofyseforlappen og ber den produsere hormonet prolaktin. Prolaktin blir så produsert og distribuert i kroppen, og negativ feedback stanser produksjonen når hypothalamus synes tilstrekkelig er produsert. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) 8 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie d) Hvilke hormoner skilles ut fra hypofyseforlappen? Hvor produseres disse? Hypofyseforlappen inneholder endokrine celler som styres av nevrohormoner fra hypotalamus. Hormonene som skilles ut i hypofyseforlappen er produsert i spesialiserte celler, men reguleres av hemmende eller aktiverende hormoner fra hypotalamus som går over i 9 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie blodkapillærer og deler seg i forlappen. De følgende hormonene er produsert i forlappen: TSH (tyreoideastimulerende hormon), ACTH (adrenokortikotropt hormon), LH (luteiniserende hormon), FSH (Follikkelstimmulerende hoemon), GH (veksthormon) og prolaktin. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) e) Hvilke hormoner skilles ut fra hypofysebaklappen? Hvor produseres disse? Hypofysebaklappen er direkte forbundet med hypothalamus gjennom nervetråder, og mottar hormoner som transporteres i vesikler langs aksonene til baklappen. Peptidhormonene oksyticin og antidiuretisk hormon (ADH/vasopressin) blir produsert i hypotalamus, men frigis i baklappen. Her blir vesiklene med hormoner først lagret, før et eventuelt aksjonspotensial aktiverer neuronet og hormonene reiser videre i blodkapillærer. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) f) Hormoner kan være vannløselige eller fettløselige. Gi et eksempel på ett hormon av hver type, og forklar hvordan virkningsmekanismer når hormonet når en målcelle, skiller seg fra hverandre. Hvor finner vi reseptorene til vannløselige og fettløselige hormoner? Hormoner kan enten være fettløselige eller vannløslige, og de virker på målceller ved ulike mekanismer. Vannløslige hormoner virker gjennom reseptorer på celleoverflaten, mens fettløslige hormoner trenger inni cellen og binder seg til reseptorer inne i cellen. Et eksempel på et vannløselig hormon er adrenalin (epinephrine). Siden vannløslige hormoner ikke kan krysse cellemembranen binder adrenalin seg til reseptorer på celleoverflaten, som alfa- og beta- adrenerge reseptorer. Disse reseptorene finnes på mange ulike celletyper. Når adrenalin binder seg til reseptoren, aktiverer det et signaltransduksjons-system inne i cellen, ofte ved hjelp av en sekundær budbringer som viderefører signalet og utløser cellulære responser. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) Et eksempel på et fettløslig hormon er kortisol. Fettløslige hormoner kan diffundere fritt gjennom cellemembranen og trenger derfor ikke reseptorer på celleoverflaten. I stedet binder kortisol seg til intracellulære reseptorer, vanligvis i cytoplasma eller cellekjernen. Når hormonet har bundet seg til sin reseptor, danner de et hormon reseptorkompleks som deretter 10 HFX 201 Kollokvie 17/09-2024 Sandra, Julie, Liva og Othilie binder seg til DNA i cellekjernen. Dette komplekset fungere som en transkripsjonsfaktor som regulere genuttrykk og påvirker proteinsyntese. (Sjaastad, Sand, & Hove, 2016) Bibliografi Jansen, Jan K. S., Glover, Joel (2024, 29.april). Nerveimpuls. Hentet fra Store medisinske leksikon: https://sml.snl.no/muskeltonus Halse, J. (2018, Mai 9). CRH. Hentet fra Store medisinske leksikon : https://sml.snl.no/CRH Holck, P. (2023, 27. Januar). Muskeltonus. Hentet fra store medisinske leksikon: https://sml.snl.no/muskeltonus Sjaastad, Ø., Sand, O., & Hove, K. (2016). Physiology of domestic animals third edition. Scandinavian Veterinaryy Press AS. UIO. (2024, 30 mars). Hypotalamus og hypofyse. Hentet fra UIO nettside for institutt for biovitenskap: https://www.mn.uio.no/ibv/tjenester/kunnskap/plantefys/leksikon/h/hypothalamus-og- hypofyse.html. 11