Lär dig om funktionen hos signalsubstanser

14 juli, 2020

Vi har alla hört talas om hur neuroner kommunicerar med varandra genom elektriska impulser. Det är sant att vissa av synapserna är rent elektriska, men kemiska substanser agerar mellanhand för de flesta av dessa kopplingar. Dessa kemiska ämnen har benämningen signalsubstanser, alternativt neurotransmittorer eller transmittorsubstanser. Neuroner kan agera i flera kognitiva funktioner som lärande, minne och perception tack vare funktionen hos dessa signalsubstanser.

Inom dagens forskning visar neuronsynapser på mer än ett dussin olika signalsubstanser. Forskare har lärt sig mycket om hur signalsubstanser fungerar, vilket har lett till stora förbättringar när det gäller att utforma och förstå effekterna av psykoaktiva läkemedel. De mest kända signalsubstanserna är: serotonin, dopamin, noradrenalin, acetylkolin, glutamat och GABA.

I den här artikeln kommer vi att undersöka följande aspekter för att bättre förstå principerna för funktionen hos signalsubstanser. För det första att känna till på vilka olika sätt som signalsubstanser påverkar synapsen. För det andra talar vi om signaltransduktion, som är den vanligaste funktionen hos signalsubstanser.

Hjärnceller och signalsubstanser

Effekter av funktionen hos signalsubstanser

Den huvudsakliga funktionen hos signalsubstanser är att modulera synapsen mellan olika neuroner. På så sätt blir de elektriska kopplingarna mer komplexa, vilket resulterar i fler möjligheter. Om signalsubstanser inte existerade skulle många neuroner i nervsystemet endast fungera som enkla ledningar.

Signalsubstanser påverkar inte alltid neuroner på samma sätt. Kemiska effekter förändrar synapser på två olika sätt – följande är de två olika effekterna:

  • Genom jonkanaler: Möjligheten till en skillnad mellan nervcellens yttre och inre skapar elektriska impulser. Rörelsen hos jonerna (elektriskt laddade partiklar) får denna skillnad att variera, och neuronet utlöses när aktiveringsgränsen nås. Vissa signalsubstanser har funktionen att förhålla sig till jonkanaler som finns i neuronets membran. När de kopplas ihop öppnar de denna kanal, vilket tillåter en större rörelse hos jonerna, vilket aktiverar neuronet.
  • Genom en metabotropisk receptor: Detta är en mer komplex modulering. Här kopplar signalsubstansen ihop sig med en receptor som finns i neuronets membran. Men denna receptor är inte en kanal som öppnas eller stängs utan den producerar en annan substans i neuronet. När den ansluter till signalsubstansen släpper neuronet ett protein inuti den och ändrar dess struktur och funktion. I nästa avsnitt ska vi undersöka denna typ av neurotransmission på djupet.
Synapser

Signaltransduktionskaskad

Signaltransduktionskaskaden är processen genom vilken signalsubstansen modulerar funktionen hos ett neuron. I det här avsnittet fokuserar vi på funktionen hos de signalsubstanser som gör detta genom metabotropa receptorer, eftersom det är den vanligaste funktionen hos dessa signalsubstanser.

Processen består av fyra olika faser:

  • Den första budbäraren eller signalsubstansen: För det första låser signalsubstansen fast vid den metabotropa receptorn och ändrar dess konfiguration och låter den nu passa ihop med ett ämne som kallas G-protein. Föreningen mellan receptorn och G-proteinet inducerar frisättningen av ett enzym på insidan av membranet, vilket orsakar frisättningen av den andra budbäraren.
  • Den andra budbäraren: Den andra budbäraren är det protein som frigör enzymet kopplat till G-proteinet. Dess uppdrag är att passera genom neuronet tills det hittar en kinas eller fosfatas. Dessa ämnen blir aktiverade när den andra budbäraren fäster sig till någon av dem.
  • Den tredje budbäraren (kinas eller fosfatas): Detta varierar beroende på om den andra budbäraren möter en kinas eller en fosfatas. Mötet med en kinas gör att denna aktiveras och startar en process med fosforylering i nervkärnan, vilket kommer att göra att neuronets DNA börjar producera proteiner som det tidigare inte gjorde. Men om den andra budbäraren stöter på en fosfatas kommer det att ha motsatt effekt: Den kommer att inaktivera fosforyleringsprocessen och stoppa skapandet av vissa proteiner.
  • Den fjärde budbäraren eller fosfoproteiner: När en kinas blir aktiverad skickar den ett fosfoprotein med neuronalt DNA för att utlösa fosforylering. Fosfoproteinet aktiverar en transkriptionsfaktor som utlöser aktiveringen av en gen samt skapandet av ett protein: Detta protein, beroende på dess egenskaper, kommer att aktivera flera biologiska svar som i sin tur kommer att ändra neuronöverföringen. När fosfataset blir aktiverat förstör det fosfoproteinet och får fosforyleringsprocessen att upphöra.
Budbärare eller signalsubstanser

Kort om funktionen hos signalsubstanser

Signalsubstanser är mycket viktiga kemikalier i vårt nervsystem. De ansvarar för att modulera och överföra information mellan hjärnans olika områden. Och deras effekter på neuronerna kan pågå från några sekunder upp till månader eller till och med år. Tack vare studiet av dem kan vi förstå sambandet mellan många komplexa kognitiva processer, till exempel lärande, minne och uppmärksamhet.