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Chapter 12 Study Guide

by: Jessica Logner

Chapter 12 Study Guide MCB 244

Jessica Logner

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Summary study guide of chapter 12
Human Anatomy and Physiology I
Dr, Chester Brown
Study Guide
50 ?




Popular in Human Anatomy and Physiology I

Popular in Biology

This 12 page Study Guide was uploaded by Jessica Logner on Sunday April 3, 2016. The Study Guide belongs to MCB 244 at University of Illinois at Urbana-Champaign taught by Dr, Chester Brown in Fall 2015. Since its upload, it has received 40 views. For similar materials see Human Anatomy and Physiology I in Biology at University of Illinois at Urbana-Champaign.


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Date Created: 04/03/16
MCB 244: Chapter 12  Nervous System  all neural tissue in body and specialized organs  Neurons  cells that send and receive signals  perform all communication, info processing and control functions  basic functional unit of nervous system  "workhorses"  neuroglia (glial cells)  cells that protect and support neurons  preserve physical and biochemical structure of neural tissue  essential to the survival of neurons   "nursemaids"   comprise half the volume of the nervous system   outnumber neurons   many types of neuroglia in CNS and PNS  CNS  brain and spinal cord  functions are to process and coordinate:   sensory data from inside and outside the body   control activities of peripheral organs (skeletal muscle) = motor  command   higher functions of brain: intelligence. memory, learning and  emotion  PNS  neural tissue outside PNS   functions:   deliver sensory info to CNS   carry motor commands to peripheral tissue and systems  Divisions of PNS  Efferent­ carries motor commands, from CNS to PNS and effectors  (muscles, glands)   divided into SNS and ANS   Afferent­ carries sensory information, from PNS to CNS  Receptors  division of PNS  input  detect changes or respond to stimuli   neurons and specialized cells  complex sensory organs (ears, eyes)  Effectors  division of PNS  output   respond to efferent signals  cells and organs  Somatic Nervous system  division of efferent   controls skeletal muscle contractions   ­ voluntary and involuntary (reflexes)  Autonomic Nervous System  division of efferent   controls subconscious actions: contraction of smooth muscles and  cardiac muscle and glandular secretions   sympathetic division: stimulating effect   parasympathetic: relaxing effect  Neuron Morphology  anaxonic­ more than 2 processes, all dendrites  bipolar­ 2 processes separated by cell body  unipolar­ single elongated process with cell body to side   multipolar­ more than 2 processes, a single, long axon with many  short, branched dendrites (MOST COMMON IN CNS)   FIGURE 12. 4  Organelles of Cell Body  large nucleus and nucleolus  perikaryon (cytoplasm)   mitochondria (produce energy)   RER and ribosomes (produce NT's)   Cytoskeleton   Nissl Bodies  Dendrites  Cytoskeleton  neurofilaments and neurotubules (in place of microfilaments and  micrtoubules)   neurofibrils: bundles of neurofilaments that provide support for  dendrites and axon  Nissl Bodies  dense areas of RER and ribosomes   make neural tissue appear gray (gray matter)  Dendrites  highly branched  dendritic spines:   ­ many fine processes   ­ receive info from other neurons   80­90% of neuron surface area  Structure of Axon  axon hillock­ thick section of cell body, attaches to initial segment   axon­ long process that carries electrical signals (AP) to target (via  synaptic endings), structure critical to neuron functioning   axoplasm­ cytoplasm of axon, contains neurotubules/fibrils,  enzymes, organelles  axolemma­ specialized cell membrane, covers axoplasm   collaterals­ branches of a single axon   telodendria­ fine extensions of distal axon   synaptic terminals­ ends of telodendria  Synaptic Cleft  small gap that separates the presynaptic membrane and  postsynaptic membrane  presynaptic cell  cell that sends message  postsynaptic cell  cell that receives message  Synaptic Knob  expanded area of axon of presynaptic neuron   contains synaptic vesicles of NT's  Neurotransmitters  NT's  chemical messengers  released at presynaptic membrane   affect receptors of postsynaptic membrane  broken down by enzymes  reassembled at synaptic knob  Neuroglia in PNS  satellite cells  schwann cells  Neuroglia in CNS  Ependymal cells  astrocytes  oligodendrocytes  microglia  Ependymal cells  form epithelium called ependyma   line central canal of spinal cord and ventricles of brain   secrete cerebrospinal fluid (CSF)   have cilia or microvili that circulate CSF   monitor CSF   contain stem cells for repair  Astrocytes  maintain blood­brain barrier (isolates CNS)   create 3D framework for CNS   repair damaged neural tissue   guide neuron development   control interstitial environment  Oligodendrocytes  processes contact other neuron cell bodies  wrap around axons to form myelin sheaths  Myelination:   increases speed of AP's  myelin insulates myelinated axons   makes nerves appear white (white matter)   internodes: myelinated segments of axon   nodes: gaps b/w internodes, where axons may branch  Microglia  migrate through neural tissue  clean up cellular debris, waste products, and pathogens  (phagocytic cells)  Schwann cells  neurilemmocytes  form myelin sheath (neurilemma) around peripheral axons  one schwann cells sheaths one segment of axon   many shcwann cells sheath entire axon   diptheria causes damage to schwann cells  Satellite Cells  amphicytes  surround ganglia  regulate environment around neuron  5 major membrane processes in neural activity  Resting potential ­ transmembrane potential of resting cell  Graded potentials ­ temporary, localized change in resting potential  Action potential­ electrical impulse, produced by graded potential,  propogates along surface of axon to synapse   Synaptic Activity­ releases NT's at presynaptic membrane,  produces graded potentials in post synaptic membrane  Info processing­ response (integration of stimuli) of postsynaptic  cell  Transmembrane potential  exists across PM b/c cytosol and extracellular fluid have different  chemical/ionic components  Ion movements and electrical signals  all PM's of nerves and muscles produce electrical signals via ion  movements (currents) across them   ion movements occur to reduce the potential (charge) difference or  concentration gradient difference   ion movements are due to movements of Na+ and K+  3 Requirements for TMP  1. Concentration gradient (Na+,K+)   2. ion movement across selectively permeable channels  3. maintenance of a separation of charge diff across membrane (at  rest potential is about ­70mV)  Na+  high in extracellular fluid  low in intracellular fluid  K+  high in intracellular fluid   low in extracellular fluid  Determinants of Ion Movement  chemical gradients ­ driven by diffusion, Na+ and K+   electrical gradients ­ separate charges of positive and negative  ions, results in potential difference     at resting membrane potential, an electrical gradient opposes the  chemical gradient for K+   the net electrochemical gradient tends to drive K+ out of cell     at resting membrane potential, the electrical and chemical gradient  combine to force Na+ into cell    for sodium: net influx of sodium ions at rest  for potassium: net efflux of potassium ions at rest  Determinants of Ion Movement (Active)  Sodium­potassium ATPase   exchange pump powered by ATP   Carries 3 Na+ out and 2 K+ in   balances passive forces of diffusion   maintains resting potential (­70 mv)   electrogenic pump  Equilibrium potentials  K+: ­90mV  Na+: +66 mV  Resting Membrane Potential  PM is highly permeable to K+ (­70mV is relatively close to  equilibrium potential of K+ which is ­90mv)   Electrochemical gradient for Na+ is large, but the membrane's  permeability to these ions is low   thus, Na+ has a small effect on the RMP (which is why the RMP is  slightly less negative than ­90mv)  Change in TMP  changes occur in response to changes in membrane permeability   results from opening or closing membrane channels  Sodium and Potassium Channels  Either passive or active   passive channels (leak): are always open   ­ permeability changes with conditions  active channels (gated): open and close in response to stimuli   at resting potential, most gated channels are closed   3 conditions of gated channels:  closed but capable of opening   open (activated)   closed, not capable of opening (inactivated)  3 Classes of Gated Channels  Chemically gated channels  Voltage gated channels  mechanically gated channels  Chemically Gated Channels  open in presence of specific chemicals (ACh) at a binding site   found on neuron cell body and dendrites  Voltage Gated Channels  respond to changes in TMP   have activation gates (open) and inactivation gates (closed)   characteristic of excitable membrane   found in neural axons, skeletal muscle sarcolemma, and cardiac  muscle  Mechanically Gated Channels  respond to membrane distortion   found in sensory receptors (touch,pressure,vibration)  graded potentials  also called local potentials   changes in TMP   cannot spread far from site of stimulation   any stimulus that opens a gated channel(produces a graded  potential)   potential is proportional to the stimulus  Production of Graded Potential  resting membrane exposed to chemical   sodium channel opens   sodium ions enter the cell   TMP rises   local depolarization occurs  Types of Graded Potentials  Depolarization­ shift in TMP towards 0 mV  Repolarization­ when the stimulus is removed, TMP returns to  normal   Hyperpolarization­ increasing the negativity of the resting potential,  result of opening a potassium channel, opposite effect of opening a  sodium channel  Location of Graded Potentials  cell dendrites or cell bodies   ­ trigger specific cell function   ­ ex: exocytosis of glandular secretions    motor end plate  ­releases ACh into synaptic cleft  Location of AP  axon  Properties of Action Potentials  propogated changes in TMP along axon   affect an entire excitable membrane   link graded potentials at cell body with motor end plate actions   obey all or none principle,  4 Steps in Generation of AP  1. Depolarization to Threshold   2. Activation of Na+ channels  3. Inactivation of Na+ channels, activation of K+ channels  4. Return to normal permeability  Depolarization to threshold  due to graded potentials   initial suprathreshold stimulus   graded depolarization of axon hillock large enough to change  RMP(­70mv) to threshold level of voltage gated sodium channels  (b/w ­60mV and ­50 mV)  Activation of Na+ channels  (voltage gated)   rapid depolarization   Na+ ions rush into cytoplasm  Inactivation of Na+ channels, activation of K+ channels  at +30 mV   inactivation gates close (Na+ channel inactivation)   K+ channels open   Repolarization begins  Return to normal permeability  K+ channels begin to close (when membrane reaches normal  resting potential, ­70mV)   K+ channels finish closing  ­membrane is hyperpolarized to ­90mV  ­ TMP returns to resting level   ­ AP is over  Refractory Periods  the time period from beginning of an AP  to return to resting state  during which membrane will not respond normally to additional  stimuli  Absolute Refractory Period  sodium channels open or inactivated  no AP possible  Relative Refractory Period  membrane potential almost normal   very large stimulus can initiate AP  Review Slide 57  ch, 12 pt. 1  Propogation  moves AP generated in axon hillock   along entire length of axon   a series of repeated actions, not passive flow   2 methods of propogation   continuous: unmyelinated axons  saltatory: myelinated axons  Continuous Propogation  AP's along unmyelinated axons   1. AP develops at initial segment, the membrane at this site  depolarizes to +30mV   2. a local current produces a graded depolarization that brings the  axolemma at the next node to threshold   3. process repeats down length of axon  Saltatory Propogation  AP along myelinated axon   faster and uses less energy than continuous   Myelin insulates axon, prevents continuous propogation   local current "jumps" from node to node   depolarization only occurs at nodes  Classification of Neurons  3 groups of fibers classified based on diameter, myelination and  speed of AP's  type A  type B  type C  Type A  myelinated   large diameter  high speed   carry rapid info to/from CNS  position, balance, touch, motor impulses  Type B  myelinated   medium diameter  medium speed  carry intermediate signals  sensory info, peripheral effectors  Type C  unmyelinated  small diameter  slow speed  carry slower info   involuntary muscle, gland contro   


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