第四章 神经元间的信息传递
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时,钙离子通道负责将去极化转化成神经递质的释 放。
18
(4)量子释放与胞吐作用 量子释放(quantal release) 胞吐(exocytosis)
①去极化 ②Ca2+内流 ③泊靠 ④融合、卸货 ⑤胞饮、再填充
19
量子释放的基础:一个囊泡,“最小包装”
吻了就跑 (kiss-and-run) 融合方式
5
• 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
电突触
结构基础:缝隙连接(gap junction)
10
特征:大量突触囊泡
(3)突触间隙 (synaptic cleft) 约 20 nm
含电子致密物质
11
(4)突触后膜(postsynaptic 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. 突触传递
synaptic transmission ①突触前神经元:电信号-→化学信号 ②突触间隙:化学物质-→突触后神经元 ③突触后神经元:化学信号-→电信号
化学性突触 按结构和机制
电突触
按照传递性质 兴奋性突触
抑制性突触
4
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。
全融合
20
(5)参与胞吐作用的相关蛋白
①突触囊泡膜蛋白
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
②突触前膜蛋白质
突触融合蛋白、突触小体相关蛋白-25、 生长相关蛋白-43等
③胞液中的蛋白质
N 乙基马来酰亚胺敏感因子-可溶性NSF 附着蛋白
Synapsin
21
GAP-43 (green)
第四章 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
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
分类
按接触部位
轴突-树突型 轴突-胞体型 轴突-轴突型 胞体 胞体型 树突 树突型
慢信息传导 : 产生一系列生化反应,以秒计
是一种调制机制
23
二、突触整合(synaptic integration)
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。
兴奋性突触后电位 (EPSP)
抑制性突触后电位 (IPSP)
A typical mammalian neuron in the cortex may be in synaptic contact with
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
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,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
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。
(6)神经递质突触前释放的调制 内在过程: 由静息膜电位或动作电位发 放的变化所引起
2种过程
外部过程: 其它神经元的突触输入
改变启闭钙通道
改变钙通道门控
4种调制靶点
改变K+或Na+内流
作用于Ca2+内流的下游机制
22
(7)慢传递与快传递 快信息传导 :直接产生突触后电位,<1 mS
是突触传递的基本形式
• 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
以轴突末梢释放特殊的化学物质 来完成突触传递的方式
(1)化学突触的解剖结构
① 突触前膜 7.5 nm,递质、受体 ② 突触间隙
(3)总和
(4)对内环境变化的敏感性
(5)对某些药物敏感
15
(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
17
Endocytosis and exocytosis
兴奋-分泌耦合(excitation-secretion coupling) 神经递质在突触前细胞发生冲动(动作电位)
13
(1)化学突触的传递过程和特点
过程
①Ca2+内流进入突触前膜 ②囊泡释放递质到突触间隙
③递质作用于突触后膜受体, 打开钠通道
④递质激Baidu Nhomakorabea突触后膜G蛋白 偶联受体
⑤⑥⑦递质作用于突触前膜 受体或被突触前膜重摄入
⑧递质被胶质细胞摄入
⑨突触囊泡的形成
⑩其它囊泡释放
14
特点
(1)单向传递
(2)突触延搁(0.5 ms)
24
100-1000 other neurons
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《公共科学图书馆—生物学》 (PLoS Biology)杂志上。
20~30 nm,粘多糖、糖蛋白、 水解酶
③ 突触后膜
受体、离子通道 9
(2)突触前膜(presynaptic membrane) 信号整合区
突触终扣(synaptic button) 致密突起(dense projection) 网格(grid) 突触囊泡,突触小泡(synaptic vesicle)
18
(4)量子释放与胞吐作用 量子释放(quantal release) 胞吐(exocytosis)
①去极化 ②Ca2+内流 ③泊靠 ④融合、卸货 ⑤胞饮、再填充
19
量子释放的基础:一个囊泡,“最小包装”
吻了就跑 (kiss-and-run) 融合方式
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• 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
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电突触
结构基础:缝隙连接(gap junction)
10
特征:大量突触囊泡
(3)突触间隙 (synaptic cleft) 约 20 nm
含电子致密物质
11
(4)突触后膜(postsynaptic 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. 突触传递
synaptic transmission ①突触前神经元:电信号-→化学信号 ②突触间隙:化学物质-→突触后神经元 ③突触后神经元:化学信号-→电信号
化学性突触 按结构和机制
电突触
按照传递性质 兴奋性突触
抑制性突触
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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。
全融合
20
(5)参与胞吐作用的相关蛋白
①突触囊泡膜蛋白
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
②突触前膜蛋白质
突触融合蛋白、突触小体相关蛋白-25、 生长相关蛋白-43等
③胞液中的蛋白质
N 乙基马来酰亚胺敏感因子-可溶性NSF 附着蛋白
Synapsin
21
GAP-43 (green)
第四章 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
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。
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分类
按接触部位
轴突-树突型 轴突-胞体型 轴突-轴突型 胞体 胞体型 树突 树突型
慢信息传导 : 产生一系列生化反应,以秒计
是一种调制机制
23
二、突触整合(synaptic integration)
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。
兴奋性突触后电位 (EPSP)
抑制性突触后电位 (IPSP)
A typical mammalian neuron in the cortex may be in synaptic contact with
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
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,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。
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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。
(6)神经递质突触前释放的调制 内在过程: 由静息膜电位或动作电位发 放的变化所引起
2种过程
外部过程: 其它神经元的突触输入
改变启闭钙通道
改变钙通道门控
4种调制靶点
改变K+或Na+内流
作用于Ca2+内流的下游机制
22
(7)慢传递与快传递 快信息传导 :直接产生突触后电位,<1 mS
是突触传递的基本形式
• 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。
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以轴突末梢释放特殊的化学物质 来完成突触传递的方式
(1)化学突触的解剖结构
① 突触前膜 7.5 nm,递质、受体 ② 突触间隙
(3)总和
(4)对内环境变化的敏感性
(5)对某些药物敏感
15
(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
17
Endocytosis and exocytosis
兴奋-分泌耦合(excitation-secretion coupling) 神经递质在突触前细胞发生冲动(动作电位)
13
(1)化学突触的传递过程和特点
过程
①Ca2+内流进入突触前膜 ②囊泡释放递质到突触间隙
③递质作用于突触后膜受体, 打开钠通道
④递质激Baidu Nhomakorabea突触后膜G蛋白 偶联受体
⑤⑥⑦递质作用于突触前膜 受体或被突触前膜重摄入
⑧递质被胶质细胞摄入
⑨突触囊泡的形成
⑩其它囊泡释放
14
特点
(1)单向传递
(2)突触延搁(0.5 ms)
24
100-1000 other neurons
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《公共科学图书馆—生物学》 (PLoS Biology)杂志上。
20~30 nm,粘多糖、糖蛋白、 水解酶
③ 突触后膜
受体、离子通道 9
(2)突触前膜(presynaptic membrane) 信号整合区
突触终扣(synaptic button) 致密突起(dense projection) 网格(grid) 突触囊泡,突触小泡(synaptic vesicle)