生物物理学:6.2第六章:感官和神经生物物理学课件.pptx
《生物物理学:6.2第六章:感官和神经生物物理学课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物物理学:6.2第六章:感官和神经生物物理学课件.pptx(105页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、6.3受体与离子通道,1.受体的分类 受体(receptor)是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合,进而引起生物学效应的特殊蛋白质,个别是糖脂。,受体分类:根据部位分:膜受体 、胞内受体根据功能分:促离子型受体 促代谢型受体根据配体分:胆碱能受体、肾上腺素能受体 等,(1)离子通道受体,(2)分离鉴定膜受体,(3) G蛋白偶联受体介导的神经信号跨膜传递,鸟苷酸结合蛋白(简称G蛋白)是一类和GDP或GTP结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白由三个亚基组成、)效应酶 腺苷酸环化酶(AC)磷脂酶C(PLC),G蛋白的种类 : 激动型G蛋白(Gs)耦联肾上腺素受体 胰高血糖素受体抑制型G蛋白
2、(Gi)耦联腺苷受体、阿片受体 胰岛素,催产素,血管紧张素受体磷脂酶C型G蛋白(PI-PLC),2.离子通道,电压门控性通道 离子通道 包括 化学门控性通道 机械门控性通道 在活细胞中,离子通道可将不同刺激的能量转换成电信号,每个可兴奋细胞膜中都有很多离子通道。一、为什么离子不能通过脂质双分子层而必须通过离子通道? 水分子是双极性分子,氧原子吸引电子带负电荷,氢原子趋向失去电子带正电荷。,水溶液是一种极性环境,阳离子吸引在氧原子上,阴离子吸引在氢原子上。离子与水相互吸引,离子被带静电的水包绕着,被水包绕着的离子与细胞膜中的疏水区是不相溶的不可能从膜中自由通过。,离子通道是较大的糖蛋白分子(分子
3、量2.525万)。所有通道都跨过整个膜的厚度。有四级结构。二级结构主要是指螺旋、折叠和转角等。,通道状态及开闭的控制因素 (一) 通道的状态: 备用、激活、失活 备用 激活 失活,控制通道开闭的因素有: 1、门控机制 (1)电压门控通道结构中有一个特定的电荷区当跨膜电位改变时,电荷区受电场影响而移位,从而导致通道构象改变。引起开闭。(2)化学(配基)门控 特定的化学物质与通道受体结合导致通道开闭。(3)机械门控 当细胞收到牵拉时通道蛋白勾象改变。,2、失活机制电压门控通道和化学门控通道都有不应期。处于不应期则为失活状态。备用状态和失活状态通道的构象是不同的。3、通道开闭的速度 小于10 s,离
4、子通道的特性1、无论是电压门控通道还是配基门控通道 其“开放”和“关闭”都是突然发生的。2、通道只有“开”和“关”两种状态很少有 “半开”或部分“开”的情况。3、离子通过通道都是被动的,不消耗能量。4、通过通道的离子流有饱和性。5、通道可被某些物质阻断。6、离子通道有电荷选择性(特异性)。,电压门控通道(1)Na+通道 由一个亚单位和2个亚单位构成。亚单位是一个跨膜多肽,可与河豚毒结合,从而阻断Na+通道。 2个亚单位附在亚单位上。 Na+通道有、型,在CNS中多为型。 Na+通道有备用、激活和失活三种状态。有髓纤维Na+通道主要密集在郎飞氏结处,(2)K通道 有电压依赖性K通道如延迟外向整流
5、K通道(与AP 复极有关)内向整流K通道Ca2激活K通道、受体耦联K通道、其它K通道(如ATP敏感K通道)Na激活K通道细胞容积敏感K通道(细胞肿胀时开放),(3)Ca2通道电压依赖性Ca2通道有L-型、T-型、N-型、P-型。受体活化Ca2通道第二信使活化Ca2通道机械活化Ca2通道静息活化Ca2通道,(4)电压依赖性钙通道的分子生物学在各种钙通道中,对L-型通道的分子结构研究较深入。利用与双氢吡啶类化合物(DHP)特异性结合的特性,将通道蛋白纯化、克隆,进行分子结构分析,初步弄清了L-型钙通道的结构。,L-型钙通道是由3种蛋白质亚单位(、)构成的高分子糖蛋白复合体。清除双硫键后,亚单位可分
6、为1和2。除了、亚单位外,还有亚单位附着于2上。1亚单位含有1873个氨基酸,分子量为170 KD;2有1106个氨基酸,分子量为150 KD。与分别有524和222个氨基酸,分子量分别为55 KD和32 KD,亚单位为非糖多肽,亚单位为18.4 KD的糖多肽,氨基酸数目不明。,6.4视觉生物物理,眼的折光系统的光学特征,折光规律 经节点的光线直进 平行光线折射后会聚于F2正常眼安静不调节时, 正好在视网膜上聚焦,1眼球和视网膜的结构与功能(1)眼球,39,角膜,角膜的基质是呈片状结构的胶原纤维,其有组织的排列使角膜对光保持良好的透明度。角膜正常情况下没有血管,通过扩散作用从空气和周围结构获取
7、氧气。故角膜移植后一般不产生免疫反应。角膜内只有一对神经末梢,切断后几周内即可再生。,40,晶状体,经悬韧带与睫状体连接固定,由弹性膜和复杂的透明纤维系统组成。一生中晶状体纤维不断增生,形成皮质层,旧纤维被挤向中心,形成晶状体核。年轻人晶状体富有弹性,随着年龄的增大,逐渐变硬,晶状体核略呈黄色,透明性变差,甚至变为不透明(白内障)。,41,房水 玻璃体,房水充满角膜和晶状体之间的空间。营养作用。玻璃体是一种胶状物质,主要由很细的胶原纤维组成,充满晶状体和视网膜的广大空间。正常为透明,病理情况下变得浑浊。99%为水,其余成分为胶原及透明质酸。,42,(2)视网膜,显著特点为各类细胞分层有序的排列
8、。视网膜显示的分层结构:在三组细胞层之间插入两个突触层。光感受器的胞体位于外核层,包括视杆细胞和视锥细胞。内颗粒层有三类基本神经元胞体:水平细胞、双极细胞、无长突细胞。,43,44,45,外网状层中,光感受器与水平细胞、双极细胞发生突触联系。内网状层为双极细胞、无长突细胞与神经节细胞发生突触联系的部分。神经节细胞是整个视网膜的输出神经元,其轴突沿视网膜边缘行走,在视盘处聚集形成视神经,把所有视觉信息由眼传至高级视觉中枢。,A 视网膜的结构与功能,46,视杆细胞与视锥细胞,光线颜色数目分布,视网膜的两种感光换能系统,视杆系统或暗光(scotopic vision)觉系统 对光敏感度高,司暗光觉,
9、 无色觉,分辨力差视锥系统昼光(photopic vision)觉系统 对光敏感度低,司强光觉, 有色觉,分辨力高,(1)在视网膜分布不均匀。(2)联系的聚合程度不同。(3)动物种系不同,感光系统不同。(4)所含的感光色素不同。,两种感光换能系统的主要依据,49,明视觉和暗视觉,视杆细胞,光强敏感度高,光颜色分辨差视锥细胞,光强敏感度低,光颜色分辨强颜色分辨以中央凹为最佳,(3)视色素,视杆细胞视紫红质,视锥为视锥色素,色素层,1 吸收光线,2 调节感光细胞感受的光线强度,3 营养作用,4 吞噬作用,) 视杆细胞的感光换能机制,视紫红质,视蛋白,11-顺视黄醛,光照,视紫红质,视蛋白,全反型视
10、黄醛,感受器电位,视杆细胞,色素上皮细胞,全反型视黄醛,11-顺视黄醛,全反型视黄醇,(rhodopsin)一种结合蛋白,由视黄醛(也称网膜素,retinal)和视蛋白(opsin)结合而成。视黄醛由维生素A氧化而形成,是维生素A的醛化合物,有多个同分异构体(此处主要为两个)。在视紫红质内与视蛋白结合的为分子构象较为卷曲的一种,即11-顺视黄醛(11-cisretinal),在光照下它即转变为构象较直的全-反视黄醛(all-trans retinal)。全-反视黄醛能进而引起视蛋白分子构象改变,并开始和视蛋白部分分离,以后又在酶的作用下继续分离,直至分解成为2个分子,分解后的全-反视黄醛不能直
11、接和视蛋白结合成视紫红质,但它可在维生素A酶的作用下还原成维生素A,通常也是全反型的,贮存在色素上皮细胞内,然后进入视杆细胞,再氧化成11-顺视黄醛,参与视紫红质的合成、补充及分解反应继续进行。合成视紫红质的第一步是全-反视黄醛变成11-顺视黄醛,这一步是在暗处,在酶的作用下完成的,是一种耗能反应,其反应的平衡点决定于光照强度。第二步是11-顺视黄醛一旦生成,就和视蛋白合成视紫红质。这一步不耗能,可以很快完成。维生素A与视黄醛之间的转化虽是可逆的,但由于一部分视黄醛在反应过程中已被消耗,故必须依赖血液中维生素A的供应。人和高等动物体内不能自行合成维生素A,而必须由食物中摄取,维生素A缺乏患者,
12、傍晚暗处看不清物体。这种夜盲症可补充含维生素A丰富的食物而治愈。,(4)感受细胞的换能作用,黑暗:cGMP 打开Na 通道,外-内;暗电流-递质持续由突出触向第二神经元释放。光照: cGMP下降与化学感受不同,终足神经递质释放,超极化型感受器电位,外段视盘膜Na+通道关闭,Na+内流,cGMP分解,cGMP,激活磷酸二酯酶(效应器酶),激活G蛋白(Gt,传递蛋白),变视紫红质,视紫红质,1个光量子,(5)网膜回路及各种神经元的电活动,在抵达视锥细胞和视杆细胞之前,光线必须穿过整个视网膜的厚度,包括视网膜不同层次的神经元与细胞核.人类眼睛会主动形成最优化的视觉效率,白天产生良好的色彩视角,夜间产
13、生最高的敏感性。最近,科学家却发现视网膜细胞的连接方式似乎是“错误”的,在光抵达具有测光能力的视杆细胞和视锥细胞之前,它要先经过大量神经元。近日,美国物理学会会议上的一项研究报告,揭示了这种谜一般的生物结构带来的不同凡响的视觉强化作用。视网膜这种精致的结构大约发现于一个世纪前。视网膜是眼睛中对光线非常敏感的部位,贴在眼球的后壁部位。视网膜的背面包含着可感知光线三原色红色、绿色、蓝色的视锥细胞。视锥细胞之间分布着视杆细胞,它们比视锥细胞对光线的敏感度更高,但却不能识别色彩。在抵达视锥细胞和视杆细胞之前,光线必须穿过整个视网膜的厚度,包括视网膜不同层次的神经元和细胞核。这些神经元可以处理图像信息并
14、把它们传递至大脑,但直到最近,科学家才了解了这些细胞位于视锥细胞和视杆细胞的前面,而不是在它们的后面。神经元位于光线感应器官之前,这是一个持续了很长时间的谜。而且所有的脊椎动物均存在同样的生物结构,显示出进化方面的稳定性。德国莱比锡城的研究人员发现,同样穿过视网膜深处与视锥细胞相联系的胶质细胞也存在非常有趣的特征。这些细胞对于新陈代谢非常必要,但它们比视网膜中的其他细胞密度都大得多。在透明的视网膜中,更高的浓度(和光折射率)意味着胶质细胞可以像光缆那样导光。,眼的折光系统的光学特征,折光规律 经节点的光线直进 平行光线折射后会聚于F2正常眼安静不调节时, 正好在视网膜上聚焦,1眼球和视网膜的结
15、构与功能(1)眼球,感光细胞,视杆细胞、视锥细胞通过终足与双极细胞联系外段、内段、核部、终足分布不均匀,周边部视锥细胞少,视杆细胞多盲点:无感光细胞中央凹:密集视锥细胞,无视杆细胞,点击该图 看超微结构,71,5种细胞,感受细胞(传入,100万个)水平细胞(水平传递)双极细胞(纵向传递)无足细胞(水平传递)神经节细胞(传出,1%),74,感觉细胞,超极化反应呈分级电位不出现全或无的峰电位感受野狭窄对光点起反应光环作用不明显。,75,水平细胞,超极化电位很大的感受野光点敏感光环敏感不是全或无的,76,双极细胞,信息纵向传递光点作用于感受野中心则超极化光环作用,中心和周围反应明显不同光点加光环结合
- 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:
- 生物物理学 6.2 第六 感官 神经 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1787968.html