神经元间的信息传递课件.ppt
《神经元间的信息传递课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《神经元间的信息传递课件.ppt(76页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、神经元间的信息传递,1,神经元间的信息传递1,第一节 神经元信息传递的生理学,2,第一节 神经元信息传递的生理学2,一、 突触结构与传递,1. 概述,突触:一个神经元与另一个神经元、肌细胞、腺细胞以及其他效应器细胞或感受器细胞等紧密接触并形成特殊结构的功能接触部位。,3,一、 突触结构与传递 1. 概述突触:一个神经元与另一个神,分类,4,分类 按接触部位 轴突树突型按结构和机制 化学性突触按照传,2. 电突触,(1)缝隙连接(gap junction),细胞间惟一能直接进行信息和物质交换的通道。 由相邻细胞膜上的两个连接子(connexon)相互锚定而成。六个连接蛋白(connexin)排列
2、成六角形,中央有一直径约1.5 nm的孔形成了连接两细胞的亲水性孔道。,5,2. 电突触(1)缝隙连接(gap junction) 细,在体内有较广泛的分布,发育期超过发育成熟后 神经系统中主要存在于胶质细胞之间 分子量低于1 KD或直径小于1.5 nm的物质可通过缝隙连接,(2)电突触的作用,功能意义:使神经元形成同步化活动,不存在突触延搁传递信号可靠,不易受各种因素的影响传递速度快,易于形成同步化,6,在体内有较广泛的分布,发育期超过发育成熟后 (2)电突触的,电突触,结构基础:缝隙连接(gap junction)电突触的突触间隙很窄,在突触小体内无突触小泡,间隙两侧的膜是对称的,形成通道
3、,带电离子可通过通道传递电信号。特点:电突触多数是双向传导的,即缝隙连接,是以电流(电讯号)传递信息。作为化学突触,其传递是单向性的,化学物质(神经递质)作为通讯的媒介。,7,电突触结构基础:缝隙连接(gap junction)7,3. 化学突触,经典突触传递,即突出前神经元产生的兴奋性电信号(动作电位)诱发突触前膜释放神经递质,跨过突触间隙而作用于突触后膜,进而改变突触后神经元的电活动。,突触前神经元首先通过释放神经递质,将神经元电信号转变为化学信号,然后携带信息的神经递质作用于突触后膜,并将化学信号再转换为电信号,所以又称为电化学电传递。,8,3. 化学突触经典突触传递,即突出前神经元产生
4、的兴奋性电信号,(1)化学突触的解剖结构, 突触前膜 7.5 nm,递质、受体 突触间隙 2030 nm,粘多糖、糖蛋白、水解酶 突触后膜 受体、离子通道,以轴突末梢释放特殊的化学物质来完成突触传递的方式,9,(1)化学突触的解剖结构 突触前膜以轴突末梢释放特殊,(2)突触前膜(presynaptic membrane),信号整合区,特征:大量突触囊泡,10,(2)突触前膜(presynaptic membrane),(3)突触间隙 (synaptic cleft),约 20 nm,含电子致密物质,11,(3)突触间隙 (synaptic cleft) 约 20,(4)突触后膜(postsyn
5、aptic membrane),含多种特异的蛋白质,主要是受体蛋白、通道蛋白,还有一些能分解神经递质使之失活的酶类。,特征:颗粒和细丝,12,(4)突触后膜(postsynaptic membrane),4. 突触传递,synaptic transmission,突触前神经元:电信号化学信号突触间隙:化学物质突触后神经元突触后神经元:化学信号电信号,13,4. 突触传递synaptic transmission,过程,Ca2+内流进入突触前膜囊泡释放递质到突触间隙递质作用于突触后膜受体,打开钠通道递质激活突触后膜G蛋白偶联受体递质作用于突触前膜受体或被突触前膜重摄入递质被胶质细胞摄入突触囊泡的
6、形成其它囊泡释放,(1)化学突触的传递过程和特点,14,过程Ca2+内流进入突触前膜(1)化学突触的传递过程和特点,特点,(1)单向传递 (2)突触延搁(0.5 ms) (3)总和 (4)对内环境变化的敏感性 (5)对某些药物敏感,15,特点 (1)单向传递 15,(2)突触前膜去极化和Ca2的内流,16,(2)突触前膜去极化和Ca2的内流 16,(3)突触前递质释放,以胞吐(exocytosis)的形式释放神经递质以胞吞(endocytosis)的方式进行再生,Endocytosis and exocytosis,17,(3)突触前递质释放以胞吐(exocytosis)的形式释放,神经递质在
7、突触前细胞发生冲动(动作电位)时,钙离子通道负责将去极化转化成神经递质的释放。,兴奋-分泌耦合(excitation-secretion coupling),18,神经递质在突触前细胞发生冲动(动作电位)时,钙离子,(4)量子释放与胞吐作用,量子释放(quantal release),胞吐(exocytosis),去极化 Ca2内流泊靠 融合、卸货胞饮、再填充,量子释放的基础:一个囊泡,“最小包装”,19,(4)量子释放与胞吐作用量子释放(quantal relea,20,融合方式 吻了就跑 (kiss-and-run)全融合 20,(5)参与胞吐作用的相关蛋白,突触囊泡膜蛋白,突触前膜蛋白质
8、,胞液中的蛋白质,突触蛋白、突触小泡蛋白、突触结合蛋白、囊泡整合蛋白家族等,突触融合蛋白、突触小体相关蛋白-25、生长相关蛋白-43等,N 乙基马来酰亚胺敏感因子-可溶性NSF附着蛋白,GAP-43 (green),Synapsin,21,(5)参与胞吐作用的相关蛋白突触囊泡膜蛋白突触前膜蛋白质,(6)神经递质突触前释放的调制,4种调制靶点,改变启闭钙通道,改变钙通道门控,改变K+或Na+内流,作用于Ca2+内流的下游机制,22,(6)神经递质突触前释放的调制 4种调制靶点 内在过程: 由,(7)慢传递与快传递,23,(7)慢传递与快传递 快信息传导 :直接产生突触后电位,1,二、突触整合(s
9、ynaptic integration),A typical mammalian neuron in the cortex may be in synaptic contact with 100-1000 other neurons,突触整合:神经元将各种传入冲动引起的突触后反应进行空间和时间的总和,最终决定是否输出动作电位的过程。,24,二、突触整合(synaptic integration) A,中科院上海生命科学研究院神经研究所的研究人员发现了大脑皮层维持兴奋和抑制动态平衡的新机制,并画出了一幅大脑皮层“太极图”,这项研究有助于分析癫痫、精神分裂症等神经系统疾病。这一研究成果公布在公共科
10、学图书馆生物学(PLoS Biology)杂志上。,大脑皮层各种功能的正常发挥依赖于皮层中兴奋和抑制的动态平衡。在皮层神经网络中,兴奋性的锥体神经元和抑制性的中间神经元通过突触结构形成局部神经环路,这些环路是皮层中兴奋-抑制平衡的结构基础。一般认为,兴奋性神经元发放的动作电位(数码信号)沿轴突传导至突触前膜,通过突触传递在抑制性神经元上产生兴奋性突触后电位(EPSP),如果达到特定的发放阈值,抑制性神经元会产生动作电位并在其支配的兴奋性神经元上产生抑制性突触后电位(IPSP),从而反馈抑制兴奋性神经元。大脑皮层的电活动状态与行为息息相关,那么皮层又是如何在不同的电活动状态下(即当神经元处于不同
11、的膜电位水平时)维持兴奋-抑制的动态平衡呢?,25,中科院上海生命科学研究院神经研究所的研究人员,研究人员在离体脑薄片上应用膜片钳技术同时记录多个皮层神经元,发现反馈性抑制受到突触前锥体神经元膜电位的调控:锥体神经元的阈下膜电位去极化(兴奋性提高)可增强其动作电位在突触后锥体神经元上引起的双突触IPSP(抑制性增强)。进一步实验证明,双突触IPSP的增强是由抑制性中间神经元所介导:突触前去极化增大动作电位在抑制性中间神经元上诱发EPSP(膜电位依赖的模拟信号),并使其发放动作电位的概率和数目增加,从而介导IPSP的增强。这种膜电位依赖的EPSP和IPSP的变化由轴突D-电流(一种快激活但缓慢失
12、活的钾电流)所介导。 该研究揭示了大脑皮层动态维持其网络中兴奋和抑制平衡的新机制。由于皮层中这一平衡的破坏与癫痫、精神分裂症等神经系统疾病有关,这项研究成果可为相关疾病的临床治疗提供新思路。,26,研究人员在离体脑薄片上应用膜片钳技术同时记录,突触整合(synaptic integration):,不是突触电位简单的代数和 是突触处被激活的电导和离子流的对抗作用 受突触电位在神经元树突分支上几何位置的影响 是脑最基本功能活动的本质,27,突触整合(synaptic integration): 不,(1)突触整合的简单形式,(2)突触整合的关键部位,轴突始段(axon initial segme
13、nt)即动作电位的触发区,轴突始段,28,(1)突触整合的简单形式 总和 时间总和空间总和 (2)突触,三、突触可塑性 (synaptic plasticity),突触可塑性 指化学性突触传递效能的改变 ,包括突触传递增强和突触传递减弱两方面,表现为突触后膜上电反应的增强或减弱。,Typical LTP graph, obtained from the CA1 region of the hippocampus,根据电反应持续时间: 短时程突触可塑性 长时程突触可塑性,29,三、突触可塑性 (synaptic plasticity)突,30,突触可塑性 突触传递可塑性 突触发育可塑性 突触形态
14、的可塑性,(1)短时程突触可塑性,突触前神经末梢受到一连串有效电刺激后,在短时间内(数十毫秒到数十分钟)突触前或突触后反应的增强或减弱。,31,(1)短时程突触可塑性 突触前神经末梢受到一连串有,(2)长时程突触可塑性,可以持续数小时乃至数周的突触活动的增强与抑制现象,分别被称为LTP和LTD 。,LTP(long term potentiation):突触前末梢受到强直刺激后,突触后神经元出现的一种突触后电位持续性增强的现象。,LTP被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一,32,(2)长时程突触可塑性 可以持续数小时乃至数周的突触活动,long-term synaptic poten
15、tiation,33,long-term synaptic potentiati,LTD(long term depression )突触传递效应持续性下降的一种现象,小脑皮层是产生LTD的重要部位之一。,Sti: PFRec: PC-EPSPSti: PF and CF (14Hz) + PFRec: PC-EPSP ,34,LTD(long term depression )Sti:,第二节 神经系统信号转导,指神经递质、神经调质、激素、神经营养因子或细胞因子等细胞间信号转化为细胞内生物化学信号并产生后续神经细胞功能改变的过程。,受体(receptor): 存在于细胞膜或细胞内的生物大分子
16、(糖蛋白或脂蛋白),能够特异性地识别和结合有生物活性的化学信号物质,启动一系列信号转导,产生相应的生物效应。,35,第二节 神经系统信号转导指神经递质、神经调质、激素、神经,受体的分类、命名及分子结构,受体的基本特征,1)饱和性 2)特异性 3)可逆性 4)亲和性 5)区域分布性,36,受体的分类、命名及分子结构 细胞膜受体环状受体细胞内受体,1)环状受体, 配体门控离子通道(ligand-gated ion channel),特征,由45个跨膜亚单位聚集,构成中央水相孔洞每个亚单位一般具有24个由疏水氨基酸组成的跨膜螺旋区段每个亚单位都有一个较大的细胞外N端,上面有特异性配体结合的部位。,3
17、7,1)环状受体, 配体门控离子通道(ligand-gated,2)七次跨膜螺旋受体,2)七次跨膜螺旋受体G蛋白偶联受体(G protein coupled receptor)蛇型受体(serpentine receptor),七次跨膜螺旋受体结构,一条肽链,7次跨膜;N端在膜外,糖修饰, 亲水性氨基酸组成跨膜部分为螺旋结构,疏水 C端在胞内,为与效应器偶联的部位或本身的效应部位,特征,38,2)七次跨膜螺旋受体, 2)七次跨膜螺旋受体七次跨膜螺,G蛋白: 能结合并水解三磷酸鸟苷,且其功能也受GTP-GDP转化的调节,受体和各种效应器(酶、通道)之间的通过G蛋白偶联,39,G蛋白: 能结合并水
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 神经元 信息 传递 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-1439850.html