神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)和活動(dòng)過程

1、第一篇 神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)和活動(dòng)過程,,神經(jīng)元靜息電位動(dòng)作電位 突觸和突觸傳遞 神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì) 離子通道 受體和第二信使,Dendritic spines,第一章 神經(jīng)元,第一節(jié) 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,Dendrites receiving synaptic inputs from axon terminals,第一節(jié) 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu),一、胞體二、突起三、分類,The axon and axon colla

2、terals,,The phospholipid bilayer,,Classification of neurons based on the number of neurites,,,Classification of neurons based on dendritic tree structure,,根據(jù)神經(jīng)元釋放遞質(zhì)的不同分類：膽堿能神經(jīng)元腎上腺素能神經(jīng)元多巴胺能神經(jīng)元5－羥色胺能神經(jīng)元,第二節(jié) 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,一、類型

3、1. 星形膠質(zhì)細(xì)胞可能為血腦屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)2. 少突膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成髓鞘的主要成分3. 小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬、清除病變細(xì)胞4. 室管膜細(xì)胞支持作用，向腦脊液分泌、或攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)激素控制因子,,An astrocyte,,An oligodendroglial cell,第二節(jié) 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,二、功能1. 支持、絕緣、保護(hù)和修復(fù)作用2. 營養(yǎng)和物質(zhì)代謝作用3. 對(duì)離子、遞質(zhì)的調(diào)節(jié)和免疫功能,第二章 靜息電位,第一節(jié) 神經(jīng)細(xì)胞的靜

4、息電位和記錄第二節(jié) 靜息膜電位的離子學(xué)說,An early depiction of a nerve cell,第一節(jié) 神經(jīng)細(xì)胞的靜息電位和記錄,靜息電位（resting potential）：神經(jīng)元未受刺激時(shí)，存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。海馬CA1區(qū)錐體細(xì)胞RP －60mv視網(wǎng)膜上的視桿細(xì)胞RP －30～－40mv大腦皮層的錐體細(xì)胞RP －60～－80mv去極化和超極化由于技術(shù)上的原因，目前我們記

5、錄到的神經(jīng)元靜息電位，大都是從直徑大于20μm的神經(jīng)元中獲得。,第二節(jié) 靜息膜電位的離子學(xué)說,靜息膜電位產(chǎn)生的基本因素：①細(xì)胞內(nèi)外離子分布的不平衡，②膜上離子通道關(guān)閉和開放對(duì)離子產(chǎn)生不同的通透性，③生電性鈉泵的作用，即鈉鉀泵。,,The sodium-potassium pump,,Structure of the voltage-gated sodium channel,,The movement of ions influen

6、ced by an elecetrical field,,Electrical current flow across,,Electrical current flow across a membrane,,The dependence of membrane potential on external potassium concentration,第三章 動(dòng)作電位,第一節(jié) 動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子機(jī)制離子學(xué)說及其實(shí)驗(yàn)證據(jù)動(dòng)作電位產(chǎn)生的

7、離子機(jī)制第二節(jié) 離子電流的分離方法第三節(jié) 離子電導(dǎo)和Hodgkin-Huxley模型,,An action potential,,BRAIN FOOD,,BRAIN FOOD,第四章 突觸和突觸傳遞,第一節(jié) 化學(xué)突觸第二節(jié) 縫隙連接第三節(jié) 突觸電位和突觸整合,,Synaptic arrangements in the CNS,化學(xué)突觸,突觸前膜：又稱突觸前成分，根據(jù)不同細(xì)胞類型的連接用不同術(shù)語表示，如神經(jīng)元與神經(jīng)元之間，神經(jīng)元與

8、肌肉之間，分別稱為突觸前終末、終扣、終球、曲張?bào)w等。突觸小泡，直徑40～200nm。突觸間隙：寬度因突觸類型不同而異，約20nm。突觸后膜：又稱突觸后成分，有多種特異蛋白質(zhì)（受體蛋白、通道蛋白、使神經(jīng)遞質(zhì)失活的酶類）。,,The axon terminal and the synapse,,The parts of a chemical synapse,,Chemical synapses,as seen with the elec

9、tron microscope,,Various sizes of CNS synapses,,Two categories of CNS synaptic membrane differentiations,縫隙連接,電突觸：間隙<2nm。主要存在于膠質(zhì)細(xì)胞之間，在成年哺乳動(dòng)物的腦內(nèi)，縫隙連接比較少。功能：使一群神經(jīng)元產(chǎn)生同步性放電。傳遞速度快，幾乎不存在潛伏期。和化學(xué)突觸相比，電突觸對(duì)環(huán)境的變化不敏感。,,gap junct

10、ion,,混合突觸：兼有電傳遞和化學(xué)傳遞的形態(tài)特征。在魚類較多見，例如電鰻的一些神經(jīng)核團(tuán)中，鳥類的睫狀神經(jīng)節(jié)、大鼠的前庭神經(jīng)側(cè)核等部位。,第三節(jié) 突觸電位和突觸整合,一、興奮性突觸后電位二、抑制性突觸后電位三、突觸整合：時(shí)間＋空間,,The generation of an EPSP,,The generation of an IPSP,,EPSP summation,第五章 神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì),第一節(jié) 神經(jīng)遞質(zhì)及分類第二節(jié) 神經(jīng)

11、遞質(zhì)的合成、釋放和失活第三節(jié) 調(diào)質(zhì)和遞質(zhì)的共存,第一節(jié) 神經(jīng)遞質(zhì)及分類,按生理功能分，興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)按部位分，中樞性神經(jīng)遞質(zhì)和周圍性神經(jīng)遞質(zhì)按化學(xué)性質(zhì)分，胺類、氨基酸類、嘌呤類、神經(jīng)肽等。其中，抑制性神經(jīng)遞質(zhì)有……DA、GABA,第二節(jié) 神經(jīng)遞質(zhì)的合成、釋放和失活,合成： 膽堿乙酰移位酶 1 膽堿＋乙酰輔酶A

12、 乙酰膽堿 酪氨酸羥化酶 多巴胺脫羧酶 2 酪氨酸 多巴 多巴胺 多巴胺β羥化酶 去甲腎上腺素 小泡

13、 色氨酸羥化酶 3 色氨酸 5－羥色胺 谷氨酸脫羧酶 4 谷氨酸 γ－氨基丁酸,,,,,,,,,釋放：鈣離子是小泡膜與突觸前膜緊貼融合的必要因素。鈣離子可能有的作用：①降低軸漿的粘度，有利于小泡的移動(dòng)；②取消突觸前膜內(nèi)負(fù)電位，便于小泡與突觸前膜接觸而發(fā)生融合。,,失活：不同類型的神經(jīng)遞質(zhì)失活

14、方式不同。特異的酶分解，如ACh，DA ，肽類物質(zhì)；被細(xì)胞間液稀釋，進(jìn)入血液循環(huán)分解，NE；被突觸前膜吸收再利用，NE，DA。,,The neuromuscular junction,,Representative neurotransmitters,,The synthesis and storage of different types of neurotransmitter,,The release of neurotran

15、smitter by exocytosis,第三節(jié) 調(diào)質(zhì)和遞質(zhì)的共存,神經(jīng)調(diào)質(zhì)的功能：調(diào)節(jié)信息傳遞的效率，影響神經(jīng)遞質(zhì)的效應(yīng)。區(qū)分調(diào)質(zhì)和遞質(zhì)的觀點(diǎn)：遞質(zhì)作用于膜受體，導(dǎo)致離子通道的開發(fā)從而產(chǎn)生興奮或抑制效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)；調(diào)質(zhì)作用于膜受體，通過第二信使作用來改變膜的興奮性或其他遞質(zhì)釋放的化學(xué)物質(zhì)。,,Elements of neurotransmitter systems,第六章 離子通道,第一節(jié) 離子通道的基本特性第二節(jié) 門控電流

16、第三節(jié) 膜片鉗技術(shù)第四節(jié) 電壓依賴性離子通道,離子通道的基本特性,不同的離子通道是相互獨(dú)立的通道是孔洞而不是載體離子通道的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)通道對(duì)離子通透的特異性依賴于孔洞的大小、離子形成氫鍵的能力及通道內(nèi)位點(diǎn)相互作用的強(qiáng)度,,A membrane ion channel,,A view of the potassium channel pore,,The structure of a transmitter-gatedio

17、n channel,第七章 受體和第二信使,第一節(jié) 受體的分子機(jī)制第二節(jié) 神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的G蛋白第三節(jié) 鈣作為第二信使系統(tǒng)第四節(jié) 環(huán)核苷酸系統(tǒng)第五節(jié) 其它第二信使,第一節(jié) 受體的分子機(jī)制,組成：①接收部分（receptor），與配體結(jié)合；②效應(yīng)成分（effector），換能作用。特性：①飽和性②特異性或?qū)Ｒ恍寓劭赡嫘?,“receptor's eye” view of neurotransmitter rel

18、ease,第一節(jié) 受體的分子機(jī)制,類型：①遞質(zhì)（配體）門控性離子通道，如Ach、GABA等；②G蛋白偶聯(lián)型，如mGlu；③與酶相關(guān)的單跨膜受體，如NGF、CF；④轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子受體（核受體），如脂溶性激素。,,Similarities in the structure of subunits for different transmitter-gatedion channels,第二節(jié) 神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的G蛋白,G蛋白的作用：①介

19、導(dǎo)其他細(xì)胞內(nèi)外信使的作用；②調(diào)節(jié)離子通道，引起生長、代謝、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)的變化；③參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放、突觸受體敏感性、細(xì)胞代謝、分化和生長。,第二節(jié) 神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的G蛋白,一、受體通過GTP催化激活G蛋白二、G蛋白偶聯(lián)受體通過跨膜螺旋結(jié)構(gòu)將信息傳遞到胞質(zhì)面三、效應(yīng)蛋白：G蛋白調(diào)節(jié)的效應(yīng)物酶：cAMP的酶通道：直接作用或通過第二信使來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：光傳導(dǎo)系統(tǒng)，光感細(xì)胞,,The components of

20、 a second messenger cascade,,Signal amplification by G-protein-coupled second messenger cascades,第三節(jié) 鈣作為第二信使系統(tǒng),細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度 0.1～0.2 μmol/L細(xì)胞外Ca2+濃度1.8 mmol/L通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度 來實(shí)現(xiàn)第二信使的功能：①Ca2+內(nèi)流觸發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)釋放；②與其他第二信使、蛋白磷酸化、遞質(zhì)

21、合成和代謝作用相聯(lián)系發(fā)揮作用；③在突觸可塑性、發(fā)育、學(xué)習(xí)記憶等神經(jīng)細(xì)胞功能中起重要作用。,胞質(zhì)Ca2+的調(diào)控,Ca2+的來源：①細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流；②細(xì)胞內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣庫。調(diào)控途徑：①細(xì)胞膜上的鈣通道：突觸前膜② Na+ /Ca2+交換器（鈉泵）：3 Na+流入，1Ca2+流出③ Ca2+依賴ATP酶（鈣泵）：將ATP水解的能量把胞內(nèi)Ca2+逆濃度泵出細(xì)胞外。,第四節(jié) 環(huán)核苷酸系統(tǒng),cAMP系統(tǒng)cGMP系統(tǒng)鳥苷酸環(huán)化酶,

22、cAMP系統(tǒng),cAMP假說：cAMP激活靶細(xì)胞中專一性蛋白激酶，這些酶催化磷酸基團(tuán)摻入神經(jīng)元膜上的專一性蛋白，改變膜對(duì)離子的通透性，進(jìn)而改變靶細(xì)胞的興奮水平，達(dá)到傳遞動(dòng)作電位的目的；另一方面，活性的蛋白激酶作用于核蛋白上使核蛋白磷酸化，這可能與長期記憶有關(guān)。,,cGMP系統(tǒng)：在可興奮組織中起某種特異的調(diào)節(jié)作用，如脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜光電轉(zhuǎn)換機(jī)制、平滑肌的張力等，它是小腦浦肯野細(xì)胞內(nèi)的第二信使。鳥苷酸環(huán)化酶：小血管平滑肌的鳥苷酸環(huán)化酶是通過