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Anatomy Exam 3 Completed Study Guide

by: Mallory Ivy

Anatomy Exam 3 Completed Study Guide BSC 215

Marketplace > University of Alabama - Tuscaloosa > Biological Sciences > BSC 215 > Anatomy Exam 3 Completed Study Guide
Mallory Ivy
GPA 3.82

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About this Document

Dr. Pienaar's exam 3 incomplete and completed study guide! Best of Luck!
Human Anatomy and Physiology
Dr. Jason Pienaar
Study Guide
50 ?




Popular in Human Anatomy and Physiology

Popular in Biological Sciences

This 26 page Study Guide was uploaded by Mallory Ivy on Monday November 23, 2015. The Study Guide belongs to BSC 215 at University of Alabama - Tuscaloosa taught by Dr. Jason Pienaar in Fall 2014. Since its upload, it has received 109 views. For similar materials see Human Anatomy and Physiology in Biological Sciences at University of Alabama - Tuscaloosa.


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Date Created: 11/23/15
Exam 3 Study Guide:  Chapter 9 Study guide  ■  What are synarthroses, amphiarthroses, and diarthroses?   ■ Synarthroses­ allow no movement ■ Amphiarthroses­ allow some movement ■ Diarthroses­ freely movable ■  Which of the joint types (fibrous, cartilaginous, synovial) have a joint   cavity? ■ Synovial joints ■  What are syndesmoses? How does the length of the ligament influence   movability? ■ Syndesmoses­ bones connected by a ligament (band of fibrous tissue) ■ Short ligaments­ immovable/little movement  (synarthroses/amphiarthroses) ■ Long ligament­ considerable movement (diarthroses) ■ Ex: Tibia and Fibula ■  What are gomphoses?   ■ Peg­in­socket fibrous joint; periodontal ligament ■  Can you give me examples of synchondroses and sympheses? What kind   of joint are they (from both a structural and functional perspective)? ■ Synchondroses­ hyaline cartilage connects bones (most are  amphiarthroses) ■ Sympheses­ bones covered with articular (Hyaline) cartilage fused into  intervening pad (fibrocartilage); amphiarthroses ■  What are the 5 basic characteristics of a synovial joint  ■ Articular cartilage­ covers opposing bone surfaces ■ Joint Cavity ■ Articular capsule ■ Synovial fluid ■ Reinforcing ligaments ■  What are the two components of the articular capsule of a synovial joint?  ■ Outer fibrous capsule of dense irregular CT ■ Synovial membrane of loose CT ■  Are synovial joints synarthroses, amphiarthroses, or diarthroses?  ■ Diarthroses 1 ■   What are bursa and tendon sheaths? What is their main function?   ■ Closely associated with synovial cavity; lubricating “bags” that reduce  friction ■ Bursa­ sacs lined by synovial membrane (where structures rub together) ■ Tendon sheaths­ bursa surrounding tendon ■   What types of things can stabilize a joint?   ■ Shape of articular surface ■ Ligaments ■ Muscle tone ■ Extracapsular joint ligaments stabilize knee capsule and prevent  hyperextension ■   Can you distinguish between the 6 main types of synovial joint if given   pictures? Could you identify which ones are most (or least) movable (the #  of planes that they can move through?). ■ Plane joints (nonaxial)­ metacarpals ■ Hinge joints (uniaxial)­ knee and elbow ■ Pivot joints (uniaxial)­neck and radioulnar joint  ■ Condyloid joints­ (biaxial) wrist and knuckles ■ Saddle joints (biaxial)­thumb ■ Ball­and­socket joints­ (multiaxial) shoulder and hip ■   What are the 3 joints associated with the knee?   ■ Femoropatellar joint­ plane joint between patella and bottom of femur  ■ Patella glides along distal end of femur during movement  ■ Tibiofemoral joints (lateral and medial)­ hinge joint between femoral  condyles and menisci ■ Ligaments and menisci reduce rotation ■   Can you distinguish between the three types of arthritis (and what causes   them)? ■ Osteoarthritis­ wear and tear­ destruction of articular cartilages; restriction  of joint movement as exposed bone tissue thickens ■ Rheumatoid Arthritis­ autoimmune disease; immune system attacks your  own tissue (may be triggered by bacteria). Causes synovial membrane  inflammation, degradation of articular cartilage and ossification ■ Gouty Arthritis­ deposition of uric acid crystals into soft tissues of joints,  2 inflammation   Chapter 10 Study guide ■   What are the main functions of muscles?   ■ Major purpose­ convert chemical energy in ATP to mechanical energy of  motion ■ Movement­ contribute to breathing, circulation, feeding, etc. Key in  communication (speech, writing, nonverbal) ■ Stability­ maintain posture by preventing unwanted movements; stabilize  joints ■ Antigravity muscles resist pull of gravity and keep us upright ■ Control of openings/passageways ■ Sphincters­ internal muscular rings that control the movement of  food,bile, blood, etc.  ■ Heat Production­ produce roughly 85% of body heat ■ Shivering­ small muscle contractions to produce body heat ■ Glycemic control­ regulation of blood glucose concentration ■   Know the connective tissues and fascicles of muscular tissue and their   main functions (i.e. Endomysium, Perimysium, Epimysium, Fascia,  fascicles) ■ Endomysium­ thin sleeve of loose CT surrounding each muscle fiber.  Allows room for capillaries/nerve fibers to reach each muscle fiber ■ Provides extracellular chemical environment for the muscle fiber  and its associated nerve ending ■ Perimysium­ slightly thicker layer of CT, surrounds fasicles (bundles of  muscle fibers) ■ Carry larger nerves and blood vessels, stretch receptors ■ Epimysium­ fibrous sheath surrounding the entire muscle ■ Outer surface grades into fascia ■ Inner surface sends projections between fasicles to form  perimysium ■ Fascia­ sheet of CT that separates neighboring muscles/muscle groups  from each other and subcutaneous tissue 3 ■ Fascicles­ orientation determines strength of muscle and direction of its  pull ■ Fusiform­ Biceps Brachii (thick center, strong) ■ Parallel­ rectus abdominus (ability to shorten) ■ Triangular­ Pectoralis Major (small, but strong) ■ Unipennate­ Palmar interosseous ■ Bipennate­ Rectus femoris ■ Multipennate­ Deltoid (Pennates = many fibers = most force) ■ Circular­ obicularis oculi (contraction constricts opening, some are  smooth muscle) ■  What is the function of a tendon? What are aponeuroses, retinaculum?  ■ Tendons­ connect muscle to bone ■ Collagen fibers in muscle continue into tendon, then into the  perioseum and matrix of bone ■ Aponeurosis­ tendon is a broad, flat sheet (palmar aponeurosis) ■ Retinaculum­ CT band that tendons from separate muscles pass  under ■  What  s the difference between a direct and indirect attachment of skeletal   muscle to bone?  What  s the difference between the origin and insertion of    a muscle? In which direction do muscles contract (towards the origin or  towards the insertion)? ■ Direct (fleshy) attachment­ little separation between muscle and bone;  muscle seems to emerge directly from bone ■ Ex: margins of brachialis, lateral head of triceps brachii ■ Origin­ stationary end of muscle (doesn’t move) ■ Belly­ thick region between origin and insertion ■ Insertion­ bony attachment to moving/rotating end of muscle ­Four categories of muscle functional groups (depends on action):   ■ Prime mover (agonist)­ produces most of the force (Ex: brachialis) ■ Synergist­ aids the prime mover (stabilizes nearby joint, modifies  direction of movement) (Ex: biceps brachii) ■ Antagonist­ opposes the prime mover (relaxes to give prime mover  control, prevents excessive movement/injury) (Ex: triceps brachii) ■ Fixator­ prevents movement of bone (Ex: rhomboids hold scapula  in place) ■ Muscles contract toward the origin ■  Which nerves innervate the muscles of the head and the neck? Below the   4 neck? ■ Head and neck­ cranial nerves ■ Spinal nerves innervate muscles below the neck ■   What is compartment syndrome? What causes this syndrome? What are    the effects of this syndrome? What are the treatments? (Page 317) ■ Compartment Syndrome­ mounting pressure on the muscles, nerves, and  blood vessels triggers a sequence of degenerative events. If a blood  vessel in a compartment is damaged, blood and tissue accumulate in the  compartment (build pressure) ■ Fasciae (encloses muscle compartments) prevent compartment  from expanding with increasing pressure, pressure obstructs blood  flow ■ If ischemia (poor blood flow) persists more than 2­4 hours, nerves  start to die. After 6 hours, muscles start to die ■ Nerves can regenerate if pressure is relieved, muscles can not ■ Compartment syndrome indicated by myoglobin in urine Treatment: immobilization of limb and fasciotomy (incision to relieve  pressure) ■   What is a hernia? What are the causes? Know the 3 main types of hernias,   their locations, and characteristics. (Page 343) ■ Hernia­ viscera protrudes through a weak point in the muscular wall of the  abdominopelvic cavity ■ Inguinal hernia­ most common (rare in women), viscera enter  inguinal canal or even the scrotum ■ Hiatal hernia­ stomach protrudes through diaphragm into thorax; in  overweight people over 40 ■ Umbilical hernia­ viscera protrude through the navel ■   Be familiar with the most common athletic injuries to muscles (Page 374).   Be able to “ diagnose  ” each of them if given a description. What are some   methods of prevention and treatment of muscle injuries? What is RICE? ■ Common injuries:  ■ Compartment syndrome­ pressure in muscles, causes poor blood  5 ■ flow and nerve/muscle death ■ Shinsplints­ injury/pain in the crural region. Can be tendinitis of the  tibialis posterior muscle, inflammation of the tibial periosteum,  anterior compartment syndrome ■ Pulled hamstring ■ Tennis elbow ■ Pulled groin ■ Rotator cuff injury ■ RICE: Rest, ice, compression, elevation   Chapter 11 Study guide ■   What are the five characteristics of muscle tissue? Which one is ONLY   found in muscles? ■ Responsiveness (excitability)­ response to stimuli (Ex: neurotransmitter) ■ Conductivity­ local electrical charge triggers wave of excitation that travels  along the muscle fiber ■ Contractility­ ability to shorten when stimulated (unique to muscles) ■ Extensibility­ ability to stretch (even past resting length) when relaxed ■ Elasticity­ ability to recoil after being stretched  ■   What are the 3 types of connective tissue associated with skeletal muscle,   and where are they found (e.g., around a muscle fiber  …)  ■ Endomysium­ wraps around individual muscle fibers (areolar and reticular  CT) ■ Perimysium­ fibrous CT sheath that wraps around fascicles (groups of  muscle fibers) ■ Epimysium­ dense irregular CT surrounding the entire muscle; continuous  with tendons to facilitate bone movement ■   Be able to describe the following structures associated skeletal muscle:  ■ sarcolemma­ muscle cell plasma membrane ■ sarcoplasm­ cytoplasm of skeletal muscle cell. Contains glycosomes  (stored glycogen) and myoglobin (oxygen­storing pigment) ■ myofibril­ rodlike structure running parallel to length of muscle fiber ■ Has contractile elements of skeletal muscle ■ Organelles squeezed between myofibrils ■ A band­ dark striations running along myofibril  ■ I band­ light striations alternating with A­bands along myofibril ■ Z disc­ darker area in I band, contains proteins that anchor actin 6 ■ Sarcomere­ smallest contractile unit of muscle fiber; segment from z­disc  to z­disc ■ Thick filament (myosin)­ runs along entire A band. Composed of myosin  with a tail of wound up polypeptide chains and 2 expanded heads  ■ Thin filament (actin)­ extend across I band into A band. Composed of  actin with attachments for myosin heads ■ Troponin (and its three polypeptide subunits) ■ TnI binds actin ■ TnT binds tropomyosin ■ TnC binds calcium ions ■  Tropomyosin­ rod shaped protein spiraling around actin, blocks myosin  binding sites  ■ Sarcoplasmic reticulum­ sER surrounding each myofibril, longitudinal  channels + cross channels at A­band and I­band ■ Junction (terminal cisternae)­* Regulates intracellular calcium levels  through storage and release ■ Terminal cisternae­ A band and I band junction ■ T tubule­ at A­band/I­band junction; sarcolemma penetrates muscle cell,  forms triad with terminal cisternae ■ Conducts impulses from sarcolemma into cell interior to  signal calcium release from terminal cisternae ■   What is a motor neuron and what is the point of its contact with muscle   called? ■ Motor neuron­ cell bodies in brain/spinal cord that stimulate skeletal  muscle cells; axons travel to muscle  ■ Neuromuscular junction­ point of contact between motor neuron and  muscle fiber ■   Which structures in the axon of a motor neuron contain neurotransmitter?  ■ Synaptic vesicles house acetylcholine (ACh), a neurotransmitter ■   Which neurotransmitter is released from motor neurons to induce muscle   contraction? ■ ACh released into synaptic cleft, trickles into junctional folds of  sarcolemma motor end plate (contains ACh receptors) ■   What is the   space ” between the axon of a motor neuron and the motor end   plate called? ■ Synaptic cleft ■   Which structure folds to create the motor end plate?   7 ■ Sarcolemma ■   When a muscle is in  ‘resting phase  , the sarcolemma is polarized. Is this    polarization from a more negative charge on the inside or outside of the  cell?  ■ inside ■   When acetylcholine binds its receptor, which cation moves into the muscle   fiber? ■ Sodium (Na+) ■   How does movement of sodium ions into the muscle fiber relate to   depolarization? What is depolarization?  ■ inside cell becomes less negative ■   Describe in as much detail as possible the sequence of events leading to   muscle contraction and relaxation (i.e. Excitation, Excitation­Contraction  coupling, Contraction, Relaxation).  Start with the acetylcholine in synaptic  vesicles in the axon of the motor neuron and go from there, being sure to  identify structures, molecules, etc. that are essential for the process. The  following things should make it into your answer at some point: axon  terminal, acetlycholine, synaptic vesicle, synaptic cleft, acetylcholine  receptor, Na+,Ca+2, sodium potassium pump, sarcolemma, sarcoplasmic  reticulum, terminal cisternae, T­tubule, troponin (and its 3 subunits),  Tropomyosin, ATP, ADP, actin, myosin, polarized, depolarizaiton, motor  end plate. *Hint* The detail in the lecutre notes is sufficeient to answer any  question that may appear on the exam!  ■ Excitation­ nerve action potentials lead to muscle action potentials  ■ Nerve signal opens voltage­gated calcium channels in synaptic  knob ■ Calcium stimulates exocytosis of ACh from synaptic vessels  ■ ACh released into synaptic cleft, 2 bind to each receptor protein,  opening Na+ and K+ channels  ■ Na+ enters cell, inside of cell becomes less negative  (depolarization), quick voltage change called end­plate potential  (EPP) ■ Excitation­contraction coupling­ events that link action potentials in  sarcolemma to activation of myofilaments, preparing them to contract 8 ■ Action potential propagates down sarcolemma into T­tubule ■ Activates voltage­sensitive receptors in sarcoplasmic reticulum,  causes release of Ca2+  ■ Ca2+ binds troponin causing conformational change (which twists  tropomyosin to expose myosin binding sites on actin) ■ Contraction­ muscle fiber develops tension, shortens.  ■ Power stroke initiated when myosin binds actin and pulls it toward  the sarcomere center  ■ ATP binds myosin, detaching it from actin. ATP hydrolysis reloads  myosin for next round ■ Relaxation­ muscle fiber returns to resting length. Nerve stimulation and  ACh release stop, stimulation by ACh stops  ■ AChE breaks down ACh fragments reabsorbed into synaptic knob ■ Ca2+ pumped back into SR by active transport  ■ Tropomyosin reblocks active sites  ■  How does Rigor Mortis occur?   ■ Rigormortis­ hardening of muscles and stiffening of body (starts 3­4 hours  after death) ■ Deteriorating Sarcoplasmic reticulum releases Ca2+, allowed to enter  cytosol through deteriorating sarcolemma  ■ Ca2+ activates myosin­actin cross­bridging ■ Muscle contracts, but cannot relax (relaxation requires ATP, no longer  produced after death) ■ Fibers stay contracted until myofilaments start to decay ■ Peaks 12 hours post­mordem, subsides over next 48­60 hours ■  What is muscle tension? Load?   ■ Tension­ force generated by contraction ■ Depends on actin­myosin interactions and muscle fiber lengths (depends  on muscle’s length when stimulated)  ■ Overly contracted at rest­ weak contraction results (thick filaments too  close to Z discs, cannot slide) ■ Overly stretched before stimulation­ weak contraction results (small  overlap of thick/thin doesn’t allow cross­bridges to form) ■ Load ­ force exerted on muscle by weight of object ■  How does muscle fiber length relate to muscle tension?   ■ Longer fiber = less tension 9 ■  What is a motor unit?   ■ a motor neuron and the skeletal muscle fibers innervated by that motor  neuron’s axon terminals ■  What is muscle twitch?   ■ Muscle twitch is response of a motor unit to a single action potential (rapid contraction, then relaxation) ■  What are the three periods associated with a muscle twitch?  Are the    durations of these three periods the same for all muscles? ■ Latent period­ excitation­contraction coupling (muscle tension increases,  but no muscle movement) ■ Contraction period­ active cross­bridges; if tension is large enough to  overcome load, muscle shortens ■ Relaxation period­ re­entry of Ca2+ into sarcoplasmic reticulum; cross­ bridges become inactive, muscle tension drops to zero ■  What is wave summation and how does it relate to how the frequency of   muscle stimulation affects contraction? ■ Wave summation­ muscle exposed to two stimuli in rapid succession; 2nd  contraction stronger than the 1st ■ If motor neurons increase firing rate, this increases force of muscle  contraction ■  What is incomplete tetanus? Complete tetanus? Would you be able to   recognize them on a graph? ■ Incomplete (unfused)  tetanus­ sustained but “quivering” contraction in  response to increased rate of muscle stimulation  ■ small, quivering waves on graph ■ Complete (fused) tetanus­ maximum muscle tension yielding smooth  contraction plateau (prolonged contraction leads to fatigue) ■  What is the threshold stimulus for muscle contraction? The maximum    stimulus? How do these relate to how the strength of a stimulus affects  contraction? ■ the threshold stimulus is the minimum voltage required to generate an  action potential and produce a contraction. ■ The maximum stimulus = complete tetanus  ■ the more increased the firing rate → increased forced of muscle ■  Differentiate between the two forms of isotonic contraction.   ■ Isotonic contraction­ muscle length changes 10 ■ Concentric­ muscle shortens  ■ Eccentric­ muscle lengthens ■  What is isometric contraction, and how does it differ from isotonic    contraction? ■ Isometric contraction­ muscle length does not change  ■ When load exceeds force, tension builds but muscle does not move ■  Does skeletal muscle store a lot of ATP?   ■ Muscle stores only enough ATP for a few seconds of contractile activity ■  How does creatine phosphate replenish ATP in skeletal muscle?   ■ Creatine phosphate is a highly energized molecule that provides a  phosphate to ADP ■ Overall: Creatine phosphate + ADP ­> Creatine + ATP, uses Creatine  kinase  ■  What are the differences between anaerobic and aerobic metabolism?  ■ Anaerobic Metabolism­ Glycolysis and lactic acid formation  ■ Glucose obtained from blood or from muscle glycogen stores ■ Conversion of glucose to pyruvic acid yields ATP in the absence of  oxygen  ■ Pyruvic acid then converted to lactic acid ■ Aerobic Metabolism­ aerobic cellular respiration ■ Glucose taken from blood or from muscle glycogen stores ■ Conversion of glucose to pyruvic acid, which enters mitochondria to generate ATP ■ Processes in the mitochondria require oxygen ■  Which factors drive muscle fatigue?   ■ Muscle fatigue­ inability of muscle to contract despite receiving stimuli ■ Cramps­ lack of ATP to drive detachment of myosin from actin ■ Aches­ accumulation of lactic acid (lowers pH) ■  If given various characteristics, could you distinguish between slow   oxidative fibers and fast glycolytic fibers (Table 11.3)? ■ Slow oxidative fibers­ slow contraction and myosin ATPase activity, slow rate of fatigue (fatigue resistant) ■ Aerobic pathway of ATP synthesis ■ High myoglobin content, low glycogen storage ■ First recruitment order ■ Best suited for endurance­requiring activities (Marathons, etc.) ■ Structure: Small, red, many mitochondria and capillaries 11 ■ Fast glycolytic fibers­ high rate of fatigue, fast contraction speed and  myosin ATPase activity ■ Anaerobic glycolysis pathway of ATP synthesis ■ Low myoglobin content, high glycogen storage ■ Third recruitment order ■ Best suited for short­term, intense, powerful movements (throwing  a punch, hitting a baseball, etc.)  ■ Structure: large, white, few mitochondria or capillaries  ■  How do aerobic exercise and resistance exercise differ in their effects on   skeletal muscle tissue? ■ Aerobic (endurance) exercise­ Increases: ■ Capillaries surrounding muscle fibers ■ Number of mitochondria within muscle fibers  ■ Synthesis of myoglobin within muscle fibers  ■ Efficiency of muscle metabolism ■ Resistance exercise­ Increases: ■ Size of individual muscle fibers ■ dominal cavities (heart, lungs, stomach, bladder) ■ Motor (efferent) division­ carries signals from CNS to  gland/muscle cells that carry out response ■ cells/organs that respond to signals from CNS ■ Somatic Motor­ carries signals to skeletal muscles ■ Output causes muscle contraction as well as somatic  reflexes (involuntary muscle contractions) ■ Visceral Motor (autonomic)­ carries signals to glands,  cardiac/smooth muscle ■ Visceral reflexes­ involuntary responses ■ Sympathetic­ arouses body for action (accelerates  heartbeat/respiration, inhibits digestion) ■ Parasympathetic­ calming effect, slows  heart/breathing, increases digestion/urinary tract Chapter 12  ■  Know the 3 basic steps of nervous system function.   ■ Sensory input­ sensory organs receive information about changes in the  12 body and external environment, transmit coded messages to spinal cord  and brain ■ Integration­ Brain and spinal cord process information, relate it to past  experiences, and determine appropriate response for situation ■ Motor output­ Brain and spinal cord issue commands to muscles and  gland cells to carry out response ■   Know the anatomical subdivisions of the nervous system  ■ Central Nervous system (CNS)­ brain and spinal cord enclosed in bony  coverings (cranium and vertebral column) ■ Peripheral Nervous system (PNS)­ composed of nerves and ganglia  (everything except brain/spinal cord) ■ Nerve­ bundle of axons (nerve fibers) wrapped in fibrous CT ■ Ganglion­ knot­like swelling in a nerve where neuron cell bodies are concentrated ■   Distinguish between the central and peripheral nervous systems.  ■ CNS­ brain and spinal cordc ■ PNS­ sensory and motor subdivisons ■ Sensory (afferent) division­ carries sensory signals to CNS, informs CNS ■ Somatic sensory­ carries signals from receptors in skin,  muscles, joints, bones ■ Visceral sensory­ carries signals from viscera of thoracic and abdominal cavities (heart, lungs, stomach, bladder) ■ Motor (efferent) division­ carries signals from CNS to gland/muscle  cells that carry out response ■ ells/organs that respond to signals from CNS ■ Somatic Motor­ carries signals to skeletal muscles ■ Output causes muscle contraction as well as somatic  reflexes (involuntary muscle contractions) ■ Visceral Motor (autonomic)­ carries signals to glands,  cardiac/smooth muscle ■ Visceral reflexes­ involuntary responses ■ Sympathetic­ arouses body for action (accelerates  heartbeat/respiration, inhibits digestion) ■ Parasympathetic­ calming effect, slows  heart/breathing, increases digestion/urinary tract ■   Within the peripheral nervous system, what distinguishes sensory   13 (afferent) and motor (efferent) pathways? ■ afferent­ sends signals to the CNS  ■ efferent­ carries signals away from CNS  ■  Within the sensory (afferent) division, what distinguishes the visceral from   the somatic division? ■ where they carry signals from:  ■ Somatic­ from the skin, muscles, bones,& joints  ■ Visceral­ from the viscera of the thoracic & abdominal cavities  (heart, lungs, stomach, & urinary bladder)  ■  Within the motor (efferent) pathway, what distinguishes the visceral from   the somatic division? ■ Somatic­ carries signals to skeletal muscles  ■ Visceral­ carries signals to glands, cardiac muscle, & smooth  muscle ■  Within the visceral motor division, what distinguishes the sympathetic and   parasympathetic divisions? ■ Sympathetic → arouses for action, accelerating heart beat ■ Parasympathetic → tends to have a calming effect, slows heart  rate Section 12.2­ Read ALL ■  Understand the parts of a neuron for describing neuron function. Save   detailed identification of neuron structures for the lab.   ■  What is the  ‘contro  l center for the neuron?   ■ cell body ­ the Soma  ■  What is the function of the dendrites?   ■ receive signals/ convey incoming signals toward the cell body (graded  potentials) ■  What is the function of the axon?   ■ send signals  ■  Do you know the function of the axon hillock, terminal branches, and axon   terminals of an axon? 14 ■  Where are neurotransmitters concentrated?   ■ ganglion  ■ isn’t it the synaptic knobs? ■  Describe three functional properties found in all neurons.   ■ Excitability (irritability)­ response to stimuli ■ Conductivity­ production/communication through electrical signals ■ Secretion­ when signal reaches end of nerve, neurotransmitter    ■  Define the three most basic functional classes of neurons. ■ Sensory (afferent) neurons­ detect stimuli, transmit info to CNS ■ Begin in almost every organ of the body, end in CNS ■ Afferent= direct signals to CNS ■ Interneurons (association)­ lie only in CNS, 90% of all neurons ■ Receive signals, carry out integrative function ■ Process, store info to “make decisions” ■ Interconnect incoming sensory pathways and outgoing motor pathways of CNS ■ Motor (efferent) neurons­ effectors­ send signals to muscle/gland  cells ■ Efferent= conduct signals away from CNS ■  Can you distinguish between multipolar, bipolar, unipolar, and    anaxonic neurons? ■ Multipolar → one axon multiple dendrites, most common, most in  brain and spinal cord ■ Bipolar → on axon one dendrite, olfactory cells, retina, inner ear ■ Unipolar → single process leading away from soma, sensory from  skin and organs to spinal cord ■ anaxonic → many dendrites no axon, help in visual processes ■  Can axons synthesize proteins? Why not? Where (and how) do they   get their necessary proteins? ■ NO ■ Rely on cell body to synthesize proteins ■ Axonal transport­ two­way movement of proteins, organelles along  the axon ■  Explain how neurons transport materials between the cell body and   15 tips of the axon (axonal transport). ■ Microtubules guide materials along axon ■ Kinesin → anterograde transport ■ Dynein → retrograde transport Section 12.3­ Read ALL ■  Use table 12.1 to know and understand the 6 neuroglial cell types and basic  function. Know whether they are found in the PNS or CNS. ■ Astrocytes CNS: ■ Anchor neurons to capillaries  ■ Facilitate neuronal migration  ■ Assist in synapse formation  ■ Recycle neurotransmitters  ■ Can release neurotransmitters  ■ Influence neuron function ■ Microglia CNS ■ Monitor neuron health ■ Detect microorganism presence  ■ Detect cell death ■ Transform into phagocytic cells ■ Ependymal Cells CNS ■ Line cavities of brain, spinal cord  ■ Produce CSF ■ Permeable barrier between CSF and CNS cells ■ Oligodendrocytes CNS ■ Wrap neuron fibers ■ Responsible for myelin sheath  ■ Schwann Cells PNS ■ "neurilemmocytes" ■  Form myelin sheaths around ■ nerve fibers of PNS ■ Assist in PNS neuron regeneration  ■ Satellite Cells PNS ■  Envelop neuron cell bodies ■ Provide electrical insulation around the soma 16 ■  Describe the myelin sheath that is found around certain nerve fibers and   explain its importance in speed of nerve signals. What are internodes and  nodes of Ranvier? ■ the myelin sheath around the nerve fibers acts as insulation to the  nerve and also as a way to help the signal travel faster down the  nerve.  ■ the node of Ranvier are the spaces between the myelin sheaths  where they don’t connect ■  How does the conduction of nervous impulses relate to axon diameter?  ■ nerve impulses travel along surface of a fiber, larger fibers have  more surface area and conduct signals more rapidly ■  How is does myelination differ in PNS versus CNS neurons?   ■ Schwann cells (PNS) indent to receive axon and then wrap tightly  around a single axon, adjacent schwann cells don’t touch and have  node of ranvier ■ Myelination in CNS by oligodendrocytes, can coil around MANY  neurons simultaneously, Nodes of Ranvier are more spaced out ■  Explain how damaged nerve fibers regenerate. Which nerve fibers can   regenerate: CNS, PNS, both? ■ The damaged nerve can only regenerate if the soma is intact and at least some neurliemma remains. ■ macrophages clean up tissue debris at the point of injury and  beyond ■ soma swells, ER breaks up, and nucleus moves off center ■ axon stump sprouts multiple growth processes ■ Regeneration tube guides the growing sprout back to the original  target cells and reestablishes synaptic contact ■ nucleus returns to normal shape ■ This ONLY happens in PNS, cannot occur in CNS Section 12.4­ Read ALL ■  Explain why a cell has an electrical charge difference (voltage) across its   membrane. ■ There is an unequal electrolyte distribution between extracellular  fluid and intracellular fluid ■  What is the resting membrane potential?   17 ■ charge difference across the plasma membrane ■  Describe how K+, Na+, and Na+­K+ pumps maintain the resting membrane   potential. ■ K+ : plasma membrane is more permeable to K+ than any  other ion ■ Leaks out until electrical charge of cytoplasmic anions  attract it back in and equilibrium is reached and net  diffusion of K+ stops ■ Na+ : some leaks and diffuses into the cell down its  concentration gradient ■ Resting membrane is much less permeable to Na+ than to K+ ■  What is a Local potential­   local disturbance in membrane potential  (acts over short distances) ■  What are the four differences between a local potential and an action   potential?  ■ Graded: vary in magnitude with stimulus strength ■ Decremental: get weaker the farther they spread from the point of  stimulation ■ Reversible: when stimulation ceases, K+ diffusion out of cell returns the cell to its normal resting potential ■ Either excitatory/inhibitory: some neurotransmitters make it the  membrane potential more negative­ hyperpolarize it­ so it becomes  less sensitive and less likely to produce an action potential ■  Define depolarization. Can you recognize depolarization if given a graph   showing changes in membrane potentials? ■ Case in which membrane voltage shifts to a less negative value ■  Define hyperpolarization. Can you recognize hyperpolarization if given a   graph showing changes in membrane potentials? ■ a shift in a membrane voltage to a value that is more negative  than the resting membrane potential ■  What is an action potential?   ■ more dramatic change produced by voltage­regulated ion  gates in the plasma membrane ■  Can you label the major phases of the action potential on a graph? (resting,  18 depolarization, repolarization, and hyperpolarization)   ■   Describe in detail how an action potential is generated, including where on   the neuron it typically begins, and the roles of voltage­gated sodium  channels, depolarization threshold, membrane permeability, voltage­gated  potassium channels, and the sodium­potassium pump. (the lecture notes  may be useful for this, as it is summarized on slides 46­47) ■ Trigger zone: where action potential is generated ■ If excitatory local potential spreads all the way to the trigger zone and is  still strong enough when it arrives, it can open these gates and generate  an action potential  ■ On graph: Depolarization ­> Action potential (peak) ­> Repolarization ­>  Hyperpolarization (dip) ­> Resting ■ Actual process: Resting: all channels closed  membrane (axon hillock)  depolarized by local  currents →  Na+ channels open and  Na+ pours into cell  membrane becomes more  depolarized, more VG­Na+ channels open causing  even more depolarization  → once depolarization  reaches threshold (­55  mV), more VG­Na+  channels open depolarization VG­Na+ channels are open → membrane permeability  to Na+ has skyrocketed  and membrane potential  overshoots to +30 mV (all  in 1 millisecond)  inactivation gates of Na+  close after about 1  19 millisecond  permeability to Na+  decreases potential “spike”  rising → VG­K+ channels  open and K+ pours  cell (along its gradient)  inside neuron becomes  more negative =  repolarization  while for VG­K+ channels  to close, resulting in  hyperpolarization  sodium­potassium pump  restores ion distribution  across neuron  membrane resting  ■  In which direction does an action potential propagate in a neuron? Why?  ■ It travels down the axon because the purpose of it is to release  neurotransmitters that signal another cell, located at the axon terminal of  the neuron ■  Why are action potentials   “all­or­none  ” phenomena?   ■ If threshold is reached → action potential ■ If threshold is NOT reached → no action potential ■ The action potential does not get weaker ■ The action potential goes to completion and it cannot be stopped ■  What are the absolute refractory period and relative refractory period, and   how do these limit how quickly a neuron can fire another action potential? ■ Absolute ­ no stimulus of any strength will trigger AP, as long as Na gates  are open ■ From AP to RMP Relative ­ only especially strong stimulus will trigger new AP ■  How does the conduction of nervous impulses relate to myelination? Can   20 you describe salutatory conduction of nervous impulses? ■ Myelination = faster diffusion ■ Saltatory Conduction ­ nerve signal seems to jump from node to node (AP  are sometimes called these) Section 12.5­ Read ALL ■   What are presynaptic and postsynaptic neurons?   i. The first neuron in the signal path = presynpatic neuron (releases  neurotransmitter); may synapse with a dendrite, soma, or axon of  postsynaptic neuron to form axodendrite, axosomatic, or axoaxonic  synapses ii. Second neuron = postsynaptic neuron (responds to neurotransmitter) i.    What is a neurotransmitter; what is a synaptic cleft?   i. Synaptic cleft: fluid­filled space between presynaptic and postsynaptic  neurons ii. Neurotransmitter­synthesized by the presynaptic neuron i. released in response to stimulation ii. bind to specific receptors on the postsynaptic cell iii. alter the physiology of that cell ii.   Differentiate between axodendritic, axosomatic, and axoaxonic synapses.  iii. Presynaptic neuron may synapse with a dendrite, soma, or axon of  postsynaptic neuron to to form: i. Axodendritic Synapse: axon of pre­ to dendrites of post­ ii. Axosomatic Synapse: axon of pre­ to soma of post­ iii. Axoaxonic Synapse: axon of pre­ to axon of post­ ii.   Know the steps of an excitatory cholinergic synapse and the   neurotransmitter involved. i. Cholinergic synapse: employs acetylcholine (ACh) as its neurotransmitter;  ACh excites some postsynaptic cells (Skeletal muscle) i. arrival of nerve signal opens voltage­gated Ca2+ channels ii. Ca2+ enters knob and triggers release of ACh (exocytosis) iii. empty vesicles reload ACh 21 iv. ACh diffuses into synaptic cleft and bind to ligand­gated channels  on the postsynaptic neuron (Na+ enters cell, K+ leaves) v. As Na+ enters, depolarization occurs creating a local potential  called the postsynaptic potential iv.  Know the steps of an inhibitory GABA­ergic synapse and the   neurotransmitter involved. i. Cholinergic synapse: employs acetylcholine (ACh) as its neurotransmitter;  ACh excites some postsynaptic cells (Skeletal muscle) vi. arrival of nerve signal opens voltage­gated Ca2+ channels vii. Ca2+ enters knob and triggers release of ACh (exocytosis) viii. empty vesicles reload ACh ix. ACh diffuses into synaptic cleft and bind to ligand­gated channels  on the postsynaptic neuron (Na+ enters cell, K+ leaves) x. As Na+ enters, depolarization occurs creating a local potential  called the postsynaptic potential v.   Know the steps of an excitatory adrenergic synapse and the   neurotransmitter involved. What are 3 effects of this synapse? i. the unstimulated norepinephrine (NE)  receptor is bound to a G protein ii. binding of NE to the receptor causes G protein to dissociate iii. G protein binds and activates adenylate cyclase to convert ATP to cAMP iv. Three effects: Can produce a ligand that binds and opens ion channel  (Na+) from the inside= depolarizes the cell v. enzyme activation that leads to metabolic changes vi. Genetic transcription= new enzymes for metabolic functions vii  What is the first step of stopping a synaptic signal? The second step   involves 3 possibilities, know them. vii. Step one: Stop adding neurotransmitter viii. Step two: Get rid of neurotransmitter already there 1. Diffusion 2. Reuptake 3. Degradion in the synaptic cleft 22 Chapter 13­ Required Reading and study guide 13.1 ■  Know the 4 principal functions of the spinal cord.   ■ Conduction: nerve fibers that conduct information up and down the cord,  connecting different levels of the trunk with each other and the brain ■ Neural integration: input from multiple sources, integrated, and executed  output ■ Locomotion: repetitive, coordinated contractions of several muscle  groups in the limbs  ■ Reflexes: involuntary stereotyped responses to stimuli 13.3 ■  Define reflex and explain how reflexes differ from other motor actions.  ■  Reflexes:  involuntary stereotyped responses of glands or muscle to  stimulation ■ automatic responses to sensory input that occur with or without  intent or our awareness ■  What are the four important properties of a reflex?   23 ■ Reflexes require stimulation: not spontaneous actions, but responses to  sensory input  ■ Reflexes are quick: involve few if any interneurons and minimum synaptic  delay ■ Reflexes are involuntary: occur without intent and difficult to suppress;  automatic response ■ Reflexes are stereotyped: occur essentially the same way every time ■  Describe the general components of a typical reflex arc.   ■ Pathway of arc: ■ somatic receptors: in skin, muscles, and tendons ■ afferent nerve fibers: carry information from receptors to posterior  horn of spinal cord or the brainstem ■ integrating center: a point of synaptic contact between neurons in  grey matter of spinal cord or brainstem; determines whether  efferent neurons issue signals to muscles ■ efferent nerve fibers: carry motor impulses to skeletal muscle  ■ effectors: the somatic effectors carry out the response  ■  Describe the parts of a muscle spindle and their function.   ■ Muscle spindles: stretch receptors embedded in skeletal muscles (inform  the brain of muscle length and body movement) ■ Parts: ■ Intrafusal fibers: muscle fibers within the spindle  (informs brain of muscle length, and speed of change  in length ■ Extrafusal fibers: all other “normal” muscle fibers  doing work ■ Nerve fibers:  ■ 1) Primary afferent fiber: sensitive to small  changes in length  ■ 2) Secondary afferent fiber: inform brain of  length  24 ■ 3) Gamma motor neurons: adjust sensitivity of  the spindle  ■  Describe the Stretch reflex and its basic function. Is it mediated primarily   by the brain or spinal cord? ■ Stretch reflex: when a muscle is stretched, it “fights back” and contracts,  maintaining increased tonus and making is stiffer than unstretched muscle ■ Helps maintain equilibrium and posture (EX: head starts to tilt as  you fall asleep, muscles contract to lift head) ■ Mediated primarily by the brain  ■  Know the 7 steps of the tendon reflex (Figure 13.21). Is it mediated by the   brain or spinal cord? ■ 1) Tap on patellar ligament excites nerve endings of muscle spindle in  quadriceps femoris ■ 2) Stretch signals travel to spinal cord via primary afferent fiber and dorsal  root ■ 3) Primary afferent neuron stimulates alpha motor neuron in spinal cord ■ 4) Efferent signals in alpha motor nerve fiber stimulate quadriceps to  contract, producing knee jerk ■ 5) At the same time, a branch of the afferent nerve fiber stimulates  inhibitory motor neuron in spinal cord ■ 6) That neuron inhibits alpha motor neuron that supplies hamstring  muscles ■ 7) Hamstring contraction is inhibited so hamstrings (knee flexors) do not  antagonize quadriceps (knee extensors) ■ Mediated by: spinal cord byby: spinal cord prim ■  How do monosynaptic reflex arcs and reciprocal inhibition contribute to   reflexes? ■ Knee is a monosynaptic reflex, one synapse between the afferent and  efferent neurons. Reciprocal inhibition is a reflex phenomenon that  prevents muscles from working against each other by inhibiting the  antagonist. ■  Understand Flexor and crossed extension reflexes and how they work   together (see text and Figure 13.22). Are they mediated by the brain or  spinal cord? 25 ■ Flexor reflex: the quick contraction of flexor muscles resulting in  withdrawal of limb from an injurious stimulus ■ Crossed extension reflex: contraction of extensor muscles in limb opposite of the one that is withdrawn ■ Together: CER maintain balance by extending other leg  ■ Ex: when you step on a broken glass you move your foot (flexor  reflex) and your weight is on the other leg (crossed extension  reflex)  ■  Understand the basics of the tendon reflex   ■ A tendon reflex is in response to excessive tension on the tendon ■ Inhibits muscle from contracting strongly ■ Moderates muscle contraction before it tears a tendon or pulls it loose  from the muscle of bone   26


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