第一篇神經元的基本結構和活動過程

1、第一篇 神經元的基本結構和活動過程,,神經元靜息電位動作電位 突觸和突觸傳遞 神經遞質和神經調質 離子通道 受體和第二信使,Dendritic spines,第一章 神經元,第一節(jié) 神經元的結構第二節(jié) 神經膠質細胞,Dendrites receiving synaptic inputs from axon terminals,第一節(jié) 神經元的結構,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,,根據神經元釋放遞質的不同分類：膽堿能神經元腎上腺素能神經元多巴胺能神經元5－羥色胺能神經元,第二節(jié) 神經膠質細胞,一、類型

3、1. 星形膠質細胞可能為血腦屏障的結構基礎2. 少突膠質細胞構成髓鞘的主要成分3. 小膠質細胞吞噬、清除病變細胞4. 室管膜細胞支持作用，向腦脊液分泌、或攝取、轉運激素控制因子,,An astrocyte,,An oligodendroglial cell,第二節(jié) 神經膠質細胞,二、功能1. 支持、絕緣、保護和修復作用2. 營養(yǎng)和物質代謝作用3. 對離子、遞質的調節(jié)和免疫功能,第二章 靜息電位,第一節(jié) 神經細胞的靜

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

5、錄到的神經元靜息電位，大都是從直徑大于20μm的神經元中獲得。,第二節(jié) 靜息膜電位的離子學說,靜息膜電位產生的基本因素：①細胞內外離子分布的不平衡，②膜上離子通道關閉和開放對離子產生不同的通透性，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 動作電位,第一節(jié) 動作電位產生的離子機制離子學說及其實驗證據動作電位產生的

7、離子機制第二節(jié) 離子電流的分離方法第三節(jié) 離子電導和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,化學突觸,突觸前膜：又稱突觸前成分，根據不同細胞類型的連接用不同術語表示，如神經元與神經元之間，神經元與

8、肌肉之間，分別稱為突觸前終末、終扣、終球、曲張體等。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（受體蛋白、通道蛋白、使神經遞質失活的酶類）。,,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。主要存在于膠質細胞之間，在成年哺乳動物的腦內，縫隙連接比較少。功能：使一群神經元產生同步性放電。傳遞速度快，幾乎不存在潛伏期。和化學突觸相比，電突觸對環(huán)境的變化不敏感。,,gap junct

10、ion,,混合突觸：兼有電傳遞和化學傳遞的形態(tài)特征。在魚類較多見，例如電鰻的一些神經核團中，鳥類的睫狀神經節(jié)、大鼠的前庭神經側核等部位。,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：時間＋空間,,The generation of an EPSP,,The generation of an IPSP,,EPSP summation,第五章 神經遞質和神經調質,第一節(jié) 神經遞質及分類第二節(jié) 神經

11、遞質的合成、釋放和失活第三節(jié) 調質和遞質的共存,第一節(jié) 神經遞質及分類,按生理功能分，興奮性神經遞質和抑制性神經遞質按部位分，中樞性神經遞質和周圍性神經遞質按化學性質分，胺類、氨基酸類、嘌呤類、神經肽等。其中，抑制性神經遞質有……DA、GABA,第二節(jié) 神經遞質的合成、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；②取消突觸前膜內負電位，便于小泡與突觸前膜接觸而發(fā)生融合。,,失活：不同類型的神經遞質失活

14、方式不同。特異的酶分解，如ACh，DA ，肽類物質；被細胞間液稀釋，進入血液循環(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) 調質和遞質的共存,神經調質的功能：調節(jié)信息傳遞的效率，影響神經遞質的效應。區(qū)分調質和遞質的觀點：遞質作用于膜受體，導致離子通道的開發(fā)從而產生興奮或抑制效應的化學物質；調質作用于膜受體，通過第二信使作用來改變膜的興奮性或其他遞質釋放的化學物質。,,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立的通道是孔洞而不是載體離子通道的化學本質是蛋白質結構通道對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位點相互作用的強度,,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) 受體的分子機制第二節(jié) 神經信號傳導中的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) 受體的分子機制,組成：①接收部分（receptor），與配體結合；②效應成分（effector），換能作用。特性：①飽和性②特異性或專一性③可逆性,,“receptor's eye” view of neurotransmitter rel

18、ease,第一節(jié) 受體的分子機制,類型：①遞質（配體）門控性離子通道，如Ach、GABA等；②G蛋白偶聯(lián)型，如mGlu；③與酶相關的單跨膜受體，如NGF、CF；④轉錄調節(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) 神經信號傳導中的G蛋白,G蛋白的作用：①介

19、導其他細胞內外信使的作用；②調節(jié)離子通道，引起生長、代謝、細胞骨架結構、基因表達的變化；③參與調節(jié)神經遞質的合成與釋放、突觸受體敏感性、細胞代謝、分化和生長。,第二節(jié) 神經信號傳導中的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構將信息傳遞到胞質面三、效應蛋白：G蛋白調節(jié)的效應物酶：cAMP的酶通道：直接作用或通過第二信使來調節(jié)轉運蛋白：光傳導系統(tǒng)，光感細胞,,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),細胞內游離Ca2+濃度 0.1～0.2 μmol/L細胞外Ca2+濃度1.8 mmol/L通過調節(jié)細胞內游離Ca2+濃度 來實現第二信使的功能：①Ca2+內流觸發(fā)神經遞質釋放；②與其他第二信使、蛋白磷酸化、遞質

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、學習記憶等神經細胞功能中起重要作用。,胞質Ca2+的調控,Ca2+的來源：①細胞外Ca2+內流；②細胞內內質網的鈣庫。調控途徑：①細胞膜上的鈣通道：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Ca2+逆濃度泵出細胞外。,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激活靶細胞中專一性蛋白激酶，這些酶催化磷酸基團摻入神經元膜上的專一性蛋白，改變膜對離子的通透性，進而改變靶細胞的興奮水平，達到傳遞動作電位的目的；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。,,cGMP系統(tǒng)：在可興奮組織中起某種特異的調節(jié)作用，如脊椎動物視網膜光電轉換機制、平滑肌的張力等，它是小腦浦肯野細胞內的第二信使。鳥苷酸環(huán)化酶：小血管平滑肌的鳥苷酸環(huán)化酶是通過