第二章 神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能

1、第二章 神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能l神經(jīng)元神經(jīng)元l靜息電位靜息電位l動(dòng)作電位動(dòng)作電位 l突觸和突觸傳遞突觸和突觸傳遞 l神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì) l離子通道離子通道 l受體和第二信使受體和第二信使 Dendritic spines第一節(jié) 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)l一、胞體一、胞體l二、突起二、突起l三、分類三、分類The axon and axon collateralsThe phospholipid bilayerClassification of neurons based on the number of neuritesClassification of neurons based o

2、n dendritic tree structurel根據(jù)神經(jīng)元釋放遞質(zhì)的不同分類：根據(jù)神經(jīng)元釋放遞質(zhì)的不同分類：l膽堿能神經(jīng)元膽堿能神經(jīng)元l腎上腺素能神經(jīng)元腎上腺素能神經(jīng)元l多巴胺能神經(jīng)元多巴胺能神經(jīng)元l5羥色胺能神經(jīng)元羥色胺能神經(jīng)元第二節(jié) 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞l一、類型一、類型l1. 星形膠質(zhì)細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞l血腦屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、支撐、營(yíng)養(yǎng)、清潔血腦屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、支撐、營(yíng)養(yǎng)、清潔l2. 少突膠質(zhì)細(xì)胞少突膠質(zhì)細(xì)胞l構(gòu)成髓鞘的主要成分構(gòu)成髓鞘的主要成分l3. 小膠質(zhì)細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞l吞噬、清除病變細(xì)胞吞噬、清除病變細(xì)胞l4. 許旺氏細(xì)胞許旺氏細(xì)胞l周圍神經(jīng)系統(tǒng)中形成髓鞘周圍神經(jīng)系統(tǒng)中形成髓鞘星形膠質(zhì)細(xì)

3、胞 astrocyte少突膠質(zhì)細(xì)胞An oligodendroglial celll1. 支持、絕緣、保護(hù)和修復(fù)作用支持、絕緣、保護(hù)和修復(fù)作用l2. 營(yíng)養(yǎng)和物質(zhì)代謝作用營(yíng)養(yǎng)和物質(zhì)代謝作用l3. 對(duì)離子、遞質(zhì)的調(diào)節(jié)和免疫功能對(duì)離子、遞質(zhì)的調(diào)節(jié)和免疫功能二、功能第三節(jié)第三節(jié) 神經(jīng)元內(nèi)的信息傳遞神經(jīng)元內(nèi)的信息傳遞l一、一、 靜息電位靜息電位l二、靜息膜電位的離子二、靜息膜電位的離子學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō)l三、動(dòng)作電位三、動(dòng)作電位An early depiction of a nerve cell一、一、 靜息電位靜息電位l靜息電位（靜息電位（resting potential）：神經(jīng)元未受）：神經(jīng)元未受刺激時(shí)，存

4、在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。刺激時(shí)，存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。l海馬海馬CA1區(qū)錐體細(xì)胞區(qū)錐體細(xì)胞RP 60mvl視網(wǎng)膜上的視桿細(xì)胞視網(wǎng)膜上的視桿細(xì)胞RP 3040mvl大腦皮層的錐體細(xì)胞大腦皮層的錐體細(xì)胞RP 6080mvl去極化和超極化去極化和超極化l由于技術(shù)上的原因，目前我們記錄到的神經(jīng)元由于技術(shù)上的原因，目前我們記錄到的神經(jīng)元靜息電位，大都是從直徑大于靜息電位，大都是從直徑大于20m的神經(jīng)元的神經(jīng)元中獲得，如魷魚的軸突中獲得，如魷魚的軸突二、靜息膜電位的離子學(xué)說(shuō)二、靜息膜電位的離子學(xué)說(shuō)l靜息膜電位產(chǎn)生的基本因素：靜息膜電位產(chǎn)生的基本因素：l細(xì)胞內(nèi)外離子分布的不平衡，細(xì)胞內(nèi)外離子分布

5、的不平衡，l膜上離子通道關(guān)閉和開放對(duì)離子產(chǎn)生不同的膜上離子通道關(guān)閉和開放對(duì)離子產(chǎn)生不同的通透性，通透性，l生電性鈉泵的作用，即鈉鉀泵。生電性鈉泵的作用，即鈉鉀泵。The sodium-potassium pumpStructure of the voltage-gated sodium channelThe movement of ions influenced by an elecetrical fieldElectrical current flow acrossElectrical current flow across a membraneThe dependence of membr

6、ane potential on external potassium concentration三、動(dòng)作電位l1、動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子機(jī)制、動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子機(jī)制l2、動(dòng)作電位的傳遞、動(dòng)作電位的傳遞 動(dòng)作電位：刺激達(dá)到一定強(qiáng)度，神經(jīng)元膜電位動(dòng)作電位：刺激達(dá)到一定強(qiáng)度，神經(jīng)元膜電位產(chǎn)生非常短暫的逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致信息沿軸突的傳遞，產(chǎn)生非常短暫的逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致信息沿軸突的傳遞，該過(guò)程叫做動(dòng)作電位。該過(guò)程叫做動(dòng)作電位。An action potentialBRAIN FOODBRAIN FOOD動(dòng)作電位的傳遞動(dòng)作電位的傳遞l全或無(wú)法則l頻率法則l跳躍傳道：朗飛氏結(jié)l節(jié)約能量l提高傳導(dǎo)速度第四節(jié) 突觸和突觸傳遞l

7、一、化學(xué)突觸一、化學(xué)突觸l二、突觸電位和突觸整合二、突觸電位和突觸整合l三、受體和第二信使三、受體和第二信使Synaptic arrangements in the CNS一、化學(xué)突觸l突觸前膜：又稱突觸前成分，根據(jù)不同細(xì)胞類突觸前膜：又稱突觸前成分，根據(jù)不同細(xì)胞類型的連接用不同術(shù)語(yǔ)表示，如神經(jīng)元與神經(jīng)元型的連接用不同術(shù)語(yǔ)表示，如神經(jīng)元與神經(jīng)元之間，神經(jīng)元與肌肉之間，分別稱為突觸前終之間，神經(jīng)元與肌肉之間，分別稱為突觸前終末、末、終扣終扣、終球、曲張?bào)w等。突觸小泡，直徑、終球、曲張?bào)w等。突觸小泡，直徑40200nm。l突觸間隙：寬度因突觸類型不同而異，約突觸間隙：寬度因突觸類型不同而異，約20

8、nm。l突觸后膜：又稱突觸后成分，有多種特異蛋白突觸后膜：又稱突觸后成分，有多種特異蛋白質(zhì)（受體蛋白、通道蛋白、使神經(jīng)遞質(zhì)失活的質(zhì)（受體蛋白、通道蛋白、使神經(jīng)遞質(zhì)失活的酶類）。酶類）。The axon terminal and the synapseThe parts of a chemical synapseChemical synapses,as seen with the electron microscopeVarious sizes of CNS synapses突觸的種類突觸的種類l軸-樹突觸l軸-體突觸l軸-軸突觸二、二、 突觸后電位和神經(jīng)整合突觸后電位和神經(jīng)整合突觸后電位：神經(jīng)

9、遞質(zhì)激活突觸后受體而產(chǎn)生的突觸后電位：神經(jīng)遞質(zhì)激活突觸后受體而產(chǎn)生的短暫的去極化或超極化過(guò)程。短暫的去極化或超極化過(guò)程。突觸后電位的性質(zhì)由受體的性質(zhì)決定。突觸后電位的性質(zhì)由受體的性質(zhì)決定。突觸后電位突觸后電位l1、興奮性突觸后電位（、興奮性突觸后電位（EPSP）l鈉離子通道開啟，鈉離子流入，導(dǎo)致去極化鈉離子通道開啟，鈉離子流入，導(dǎo)致去極化l2、抑制性突觸后電位（、抑制性突觸后電位（IPSP）l鉀離子通道開啟，鉀離子流出；或者氯離子通道開鉀離子通道開啟，鉀離子流出；或者氯離子通道開啟，氯離子流入，導(dǎo)致超極化啟，氯離子流入，導(dǎo)致超極化l3、神經(jīng)整合：時(shí)間空間、神經(jīng)整合：時(shí)間空間The genera

10、tion of an EPSPThe generation of an IPSP神經(jīng)整合：時(shí)間神經(jīng)整合：時(shí)間神經(jīng)整合：空間神經(jīng)整合：空間神經(jīng)整合神經(jīng)整合突觸后電位的終結(jié)突觸后電位的終結(jié)l重?cái)z取l酶失活軸軸-軸突觸軸突觸l軸-軸突觸影響突觸后終扣釋放神經(jīng)遞質(zhì)的量l突觸前興奮l突觸前抑制三、受體和第二信使三、受體和第二信使l1、受體的分子機(jī)制、受體的分子機(jī)制l2、神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的、神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的G蛋白蛋白l3、鈣作為第二信使系統(tǒng)、鈣作為第二信使系統(tǒng)1、 受體的分子機(jī)制受體的分子機(jī)制l組成：組成：l接收部分（接收部分（receptor），與配體結(jié)合；），與配體結(jié)合；l效應(yīng)成分效應(yīng)成分（effect

11、or），換能作用。），換能作用。l特性：特性：l飽和性飽和性l特異性或?qū)Ｒ恍蕴禺愋曰驅(qū)Ｒ恍詌可逆性可逆性“receptors eye” view of neurotransmitter release1、 受體的分子機(jī)制受體的分子機(jī)制受體的類型：受體的類型：l促離子型受體：當(dāng)合適的神經(jīng)遞質(zhì)與之結(jié)合，促離子型受體：當(dāng)合適的神經(jīng)遞質(zhì)與之結(jié)合，離子通道打開，如：乙酰膽堿離子通道打開，如：乙酰膽堿l促代謝型受體：與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后，引發(fā)一系促代謝型受體：與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后，引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)，然后開放離子通道：列化學(xué)反應(yīng)，然后開放離子通道：G蛋白偶聯(lián)蛋白偶聯(lián)型型Similarities in the st

12、ructure of subunits for different transmitter-gatedion channels2、 神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的G蛋白蛋白lG蛋白的作用：蛋白的作用：l介導(dǎo)其他細(xì)胞內(nèi)外信使的作用；介導(dǎo)其他細(xì)胞內(nèi)外信使的作用；l調(diào)節(jié)離子通道，引起生長(zhǎng)、代謝、細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)離子通道，引起生長(zhǎng)、代謝、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)的變化；結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)的變化；l參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放、突觸受體參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放、突觸受體敏感性、細(xì)胞代謝、分化和生長(zhǎng)。敏感性、細(xì)胞代謝、分化和生長(zhǎng)。2、 神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中的G蛋白蛋白lG蛋白即：蛋白即：GTP結(jié)合調(diào)

13、節(jié)蛋白結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白 l受體通過(guò)受體通過(guò)GTP（三磷酸鳥苷（三磷酸鳥苷 ）催化激活）催化激活G蛋白蛋白lG蛋白偶聯(lián)受體通過(guò)跨膜螺旋結(jié)構(gòu)將信息傳遞蛋白偶聯(lián)受體通過(guò)跨膜螺旋結(jié)構(gòu)將信息傳遞到胞質(zhì)面到胞質(zhì)面l效應(yīng)蛋白：效應(yīng)蛋白：G蛋白調(diào)節(jié)的效應(yīng)物蛋白調(diào)節(jié)的效應(yīng)物l酶：腺苷酸環(huán)化酶，即酶：腺苷酸環(huán)化酶，即cAMP（環(huán)腺苷酸（環(huán)腺苷酸 ）的酶）的酶l通道：直接作用或通過(guò)第二信使來(lái)調(diào)節(jié)通道：直接作用或通過(guò)第二信使來(lái)調(diào)節(jié)l轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：光傳導(dǎo)系統(tǒng)，光感細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：光傳導(dǎo)系統(tǒng)，光感細(xì)胞第二信使第二信使l多數(shù)G蛋白偶聯(lián)受體能激活反應(yīng)鏈，改變一種或數(shù)種細(xì)胞內(nèi)小的信號(hào)分子的濃度，通過(guò)這些小的信號(hào)分子進(jìn)一步將信號(hào)下傳，如c

14、AMP、Ca2+等，通常將這一類在細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的小分子化合物稱為第二信使。 The components of a second messenger cascadeSignal amplification by G-protein-coupled second messenger cascadesadenylyl cyclase：腺苷酸環(huán)化酶 cAMP：環(huán)腺苷酸 Kinase:激酶3、 鈣作為第二信使系統(tǒng)鈣作為第二信使系統(tǒng)l細(xì)胞內(nèi)游離細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度濃度 0.10.2 mol/Ll細(xì)胞外細(xì)胞外Ca2+濃度濃度1.8 mmol/Ll通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)游離通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度濃度 來(lái)實(shí)現(xiàn)第二信來(lái)實(shí)現(xiàn)第二信使的功能：使的功能：lCa2+內(nèi)流觸發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)釋放；內(nèi)流觸發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)釋放；l與其他第二信使、蛋白磷酸化、遞質(zhì)合成和與其他第二信使、蛋白磷酸化、遞質(zhì)合成和代謝作用相聯(lián)系發(fā)揮作用；代謝作用相聯(lián)系發(fā)揮作用；l在突觸可塑性、發(fā)育、學(xué)習(xí)記憶等神經(jīng)細(xì)胞在突觸可塑性、發(fā)育、學(xué)習(xí)記憶等神經(jīng)細(xì)胞功能中起重要作用。功能中起重要作用。胞質(zhì)胞質(zhì)Ca2+的調(diào)控的調(diào)控lCa2+的來(lái)源：的來(lái)源：l細(xì)胞外細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流；內(nèi)流；l細(xì)胞內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣庫(kù)。細(xì)胞內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣庫(kù)。l調(diào)控途徑：調(diào)控途徑：l細(xì)胞膜