神经生物学课件：2 神经元及其静息态的膜特性

1、神经元及其静息态的膜特性 周煜东,浙江大学神经科学研究所,Brain: 1012 neurons,Behavior,细菌的化学趋向和规避智能的雏形,大肠杆菌能感受麦芽糖浓度梯度,感受（受体）,比较（记忆）,执行（效应器）,智能的基本形式：感受 判断 决定,信息流的控制,只有多细胞有机体才能使体内信息处理与周围环境隔离开来， 并产生控制信息流的单位神经元,感受器,效应器,信息分析处理单元,神经元的发现,Franz Nissl,Camillo Golgi,Santiago Ramn y Cajal,“Reticular theory” vs “neuron doctrine”,神经元的结构,胞体

2、细胞核 内质网 高尔基体 线粒体 细胞骨架 轴突 树突,细胞核,神经元蛋白合成的场所：糙面内质网/核糖体,神经元蛋白修饰的场所：高尔基体,线粒体,Krebs cycle,细胞骨架,微管 微丝 神经丝（中间丝）,绿：tubulin 红：tau,绿：tubulin 红：actin,老年痴呆：神经纤维缠结,轴突,1. 无糙面内质网 2. 膜蛋白组成不同于其他部分,轴浆运输,顺向转运 逆向转运,树突与树突棘,存在多核糖体,绿：tubulin 红：actin,神经元的分类：按神经突起的数目,神经元的分类：按树突树的形状,其他神经元的分类方法,按连接方式：感觉神经元、运动神经元、中间神经元 按轴突长度：高

3、尔基I型、高尔基II型 按神经递质：胆碱能、谷氨酸能、GABA能,神经元的膜特性,Galvani 蛙腿实验,Hans Berger 与EEG的发现,从telepathy到EEG的发现,神经信息的传导:神经电信号,神经电的产生及静息态的神经元膜,离子运动与神经电的产生 静息膜的电特性 神经元的电紧张特征,神经电的产生的三要素,细胞内液和细胞外液 细胞膜 跨膜蛋白形成的离子通道,细胞内、外液,水 离子,双层磷脂膜,跨膜通道蛋白,离子通道 离子泵,离子运动: 扩散（diffusion）,浓度梯度造成离子扩散 扩散=扩散系数x浓度梯度,离子运动: 电迁移（electrical drift）,遵从欧姆定

4、律 电流=电位x电导,静息膜电位（resting membrane potential）,离子平衡电位（equilibrium potential）,扩散与电迁移达到平衡-电化学平衡,离子平衡态的特征,膜电位的产生由极少离子运动造成 离子电荷的差异集中在膜的两侧 离子运动驱动力=膜电位-离子平衡电位 平衡电位可由膜两侧的离子浓度计算：能斯特方程,能斯特方程（Nernst equation）,T: 绝对温度 (K) R: 气体常数 (8.31 joule/K-mol) F: 法拉第常熟 (96480 C/mol) z: 离子电荷 (dimensionless) V: 电位(V) C: 离子浓度

5、(molecules/cm3,关键离子在神经元胞内合胞外的分布,离子梯度的维持,离子的主动运输,A,Na/K-ATPase pump Ca-ATPase pump Na-Ca cotransporter K-Cl cotransporter,B,C,D,生电泵（Electrogenic pumps）,如果膜在静息状态下仅对K通透，则静息膜电位=K平衡电位，事实如此吗？,Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) 方程,10,100,K+out (mM),PK : Pna : PCl = 1 : 0.03 : 0.1,离子的相对通透率：,膜的等效电路,I-V curve,膜的平行电导模型,离子电导与开放的离子通道数目成正比 离子电流=电位差x离子电导,神经元的电紧张特性,电紧张特性（Electrotonic properties）: 电信号在神经元胞体和神经突起中的被动传递,球形神经元：等电位 (isopotential),Im,输入阻抗:,电缆状：非等电 (nonisopotential),神