神经元的基本结构和活动过程.ppt

第一篇 神经元的基本结构和活动过程,神经元 静息电位 动作电位 突触和突触传递 神经递质和神经调质 离子通道 受体和第二信使,Dendritic spines,第一章 神经元,第一节 神经元的结构 第二节 神经胶质细胞,Dendrites receiving synaptic inputs from axon terminals,第一节 神经元的结构,一、胞体 二、突起 三、分类,The axon and axon collaterals,The phospholipid bilayer,Classification of neurons based on the number of neurites,Classification of neurons based on dendritic tree structure,根据神经元释放递质的不同分类： 胆碱能神经元 肾上腺素能神经元 多巴胺能神经元 5羟色胺能神经元,第二节 神经胶质细胞,一、类型 1. 星形胶质细胞 可能为血脑屏障的结构基础 2. 少突胶质细胞 构成髓鞘的主要成分 3. 小胶质细胞 吞噬、清除病变细胞 4. 室管膜细胞 支持作用，向脑脊液分泌、或摄取、转运激素控制因子,An astrocyte,An oligodendroglial cell,第二节 神经胶质细胞,二、功能 1. 支持、绝缘、保护和修复作用 2. 营养和物质代谢作用 3. 对离子、递质的调节和免疫功能,第二章 静息电位,第一节 神经细胞的静息电位和记录 第二节 静息膜电位的离子学说,An early depiction of a nerve cell,第一节 神经细胞的静息电位和记录,静息电位（resting potential）：神经元未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。 海马CA1区锥体细胞RP 60mv 视网膜上的视杆细胞RP 3040mv 大脑皮层的锥体细胞RP 6080mv 去极化和超极化 由于技术上的原因，目前我们记录到的神经元静息电位，大都是从直径大于20m的神经元中获得。,第二节 静息膜电位的离子学说,静息膜电位产生的基本因素： 细胞内外离子分布的不平衡， 膜上离子通道关闭和开放对离子产生不同的通透性， 生电性钠泵的作用，即钠钾泵。,The sodium-potassium pump,Structure of the voltage-gated sodium channel,The movement of ions influenced 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 动作电位,第一节 动作电位产生的离子机制 离子学说及其实验证据 动作电位产生的离子机制 第二节 离子电流的分离方法 第三节 离子电导和Hodgkin-Huxley模型,An action potential,BRAIN FOOD,BRAIN FOOD,第四章 突触和突触传递,第一节 化学突触 第二节 缝隙连接 第三节 突触电位和突触整合,Synaptic arrangements in the CNS,化学突触,突触前膜：又称突触前成分，根据不同细胞类型的连接用不同术语表示，如神经元与神经元之间，神经元与肌肉之间，分别称为突触前终末、终扣、终球、曲张体等。突触小泡，直径40200nm。 突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。 突触后膜：又称突触后成分，有多种特异蛋白质（受体蛋白、通道蛋白、使神经递质失活的酶类）。,The axon terminal and the synapse,The parts of a chemical synapse,Chemical synapses,as seen with the electron microscope,Various sizes of CNS synapses,Two categories of CNS synaptic membrane differentiations,缝隙连接,电突触：间隙2nm。主要存在于胶质细胞之间，在成年哺乳动物的脑内，缝隙连接比较少。 功能：使一群神经元产生同步性放电。传递速度快，几乎不存在潜伏期。和化学突触相比，电突触对环境的变化不敏感。,gap junction,混合突触：兼有电传递和化学传递的形态特征。在鱼类较多见，例如电鳗的一些神经核团中，鸟类的睫状神经节、大鼠的前庭神经侧核等部位。,第三节 突触电位和突触整合,一、兴奋性突触后电位 二、抑制性突触后电位 三、突触整合：时间空间,The generation of an EPSP,The generation of an IPSP,EPSP summation,第五章 神经递质和神经调质,第一节 神经递质及分类 第二节 神经递质的合成、释放和失活 第三节 调质和递质的共存,第一节 神经递质及分类,按生理功能分，兴奋性神经递质和抑制性神经递质 按部位分，中枢性神经递质和周围性神经递质 按化学性质分，胺类、氨基酸类、嘌呤类、神经肽等。 其中，抑制性神经递质有DA、GABA,第二节 神经递质的合成、释放和失活,合成： 胆碱乙酰移位酶 1 胆碱乙酰辅酶A 乙酰胆碱 酪氨酸羟化酶 多巴胺脱羧酶 2 酪氨酸 多巴 多巴胺 多巴胺羟化酶 去甲肾上腺素 小泡 色氨酸羟化酶 3 色氨酸 5羟色胺 谷氨酸脱羧酶 4 谷氨酸 氨基丁酸,释放： 钙离子是小泡膜与突触前膜紧贴融合的必要因素。 钙离子可能有的作用： 降低轴浆的粘度，有利于小泡的移动； 取消突触前膜内负电位，便于小泡与突触前膜接触而发生融合。,失活：不同类型的神经递质失活方式不同。 特异的酶分解，如ACh，DA ，肽类物质； 被细胞间液稀释，进入血液循环分解，NE； 被突触前膜吸收再利用，NE，DA。,The neuromuscular junction,Representative neurotransmitters,The synthesis and storage of different types of neurotransmitter,The release of neurotransmitter by exocytosis,第三节 调质和递质的共存,神经调质的功能：调节信息传递的效率，影响神经递质的效应。 区分调质和递质的观点： 递质作用于膜受体，导致离子通道的开发从而产生兴奋或抑制效应的化学物质； 调质作用于膜受体，通过第二信使作用来改变膜的兴奋性或其他递质释放的化学物质。,Elements of neurotransmitter systems,第六章 离子通道,第一节 离子通道的基本特性 第二节 门控电流 第三节 膜片钳技术 第四节 电压依赖性离子通道,离子通道的基本特性,不同的离子通道是相互独立的 通道是孔洞而不是载体 离子通道的化学本质是蛋白质结构 通道对离子通透的特异性依赖于孔洞的大小、离子形成氢键的能力及通道内位点相互作用的强度,A membrane ion channel,A view of the potassium channel pore,The structure of a transmitter-gatedion channel,第七章 受体和第二信使,第一节 受体的分子机制 第二节 神经信号传导中的G蛋白 第三节 钙作为第二信使系统 第四节 环核苷酸系统 第五节 其它第二信使,第一节 受体的分子机制,组成： 接收部分（receptor），与配体结合； 效应成分（effector），换能作用。 特性： 饱和性 特异性或专一性 可逆性,“receptors eye” view of neurotransmitter release,第一节 受体的分子机制,类型： 递质（配体）门控性离子通道，如Ach、GABA等； G蛋白偶联型，如mGlu； 与酶相关的单跨膜受体，如NGF、CF； 转录调节因子受体（核受体），如脂溶性激素。,Similarities in the structure of subunits for different transmitter-gatedion channels,第二节 神经信号传导中的G蛋白,G蛋白的作用： 介导其他细胞内外信使的作用； 调节离子通道，引起生长、代谢、细胞骨架结构、基因表达的变化； 参与调节神经递质的合成与释放、突触受体敏感性、细胞代谢、分化和生长。,第二节 神经信号传导中的G蛋白,一、受体通过GTP催化激活G蛋白 二、G蛋白偶联受体通过跨膜螺旋结构将信息传递到胞质面 三、效应蛋白：G蛋白调节的效应物 酶：cAMP的酶 通道：直接作用或通过第二信使来调节 转运蛋白：光传导系统，光感细胞,The components of a second messenger cascade,Signal amplification by G-protein-coupled second messenger cascades,第三节 钙作为第二信使系统,细胞内游离Ca2+浓度 0.10.2 mol/L 细胞外Ca2+浓度1.8 mmol/L 通过调节细胞内游离Ca2+浓度 来实现第二信使的功能： Ca2+内流触发神经递质释放； 与其他第二信使、蛋白磷酸化、递质合成和代谢作用相联系发挥作用； 在突触可塑性、发育、学习记忆等神经细胞功能中起重要作用。,胞质Ca2+的调控,Ca2+的来源： 细胞外Ca2+内流； 细胞内内质网的钙库。 调控途径： 细胞膜上的钙通道：突触前膜 Na+ /Ca2+交换器（钠泵）：3 Na+流入，1Ca2+流出 Ca2+依赖ATP酶（钙泵）：将ATP水解的能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。,第四节 环核苷酸系统,cAMP系统 cGMP系统 鸟苷酸环化酶,cAMP系统,cAMP假说： cAMP激活靶细胞中专一性蛋白激酶，这些酶催化磷酸基团掺入神经元膜上的专一性蛋白，改变膜对离子的通透性，进而改变靶细胞的兴奋水平，达到传递动作电位的目的；另一方面，活性的蛋白激酶作用于