第二章 神经系统细胞的结构和功能

1、第二章 神经系统细胞的结构和功能l神经元神经元l静息电位静息电位l动作电位动作电位 l突触和突触传递突触和突触传递 l神经递质和神经调质神经递质和神经调质 l离子通道离子通道 l受体和第二信使受体和第二信使 Dendritic spines第一节 神经元的结构l一、胞体一、胞体l二、突起二、突起l三、分类三、分类The axon and axon collateralsThe phospholipid bilayerClassification of neurons based on the number of neuritesClassification of neurons based o

2、n dendritic tree structurel根据神经元释放递质的不同分类：根据神经元释放递质的不同分类：l胆碱能神经元胆碱能神经元l肾上腺素能神经元肾上腺素能神经元l多巴胺能神经元多巴胺能神经元l5羟色胺能神经元羟色胺能神经元第二节 神经胶质细胞l一、类型一、类型l1. 星形胶质细胞星形胶质细胞l血脑屏障的结构基础、支撑、营养、清洁血脑屏障的结构基础、支撑、营养、清洁l2. 少突胶质细胞少突胶质细胞l构成髓鞘的主要成分构成髓鞘的主要成分l3. 小胶质细胞小胶质细胞l吞噬、清除病变细胞吞噬、清除病变细胞l4. 许旺氏细胞许旺氏细胞l周围神经系统中形成髓鞘周围神经系统中形成髓鞘星形胶质细

3、胞 astrocyte少突胶质细胞An oligodendroglial celll1. 支持、绝缘、保护和修复作用支持、绝缘、保护和修复作用l2. 营养和物质代谢作用营养和物质代谢作用l3. 对离子、递质的调节和免疫功能对离子、递质的调节和免疫功能二、功能第三节第三节 神经元内的信息传递神经元内的信息传递l一、一、 静息电位静息电位l二、静息膜电位的离子二、静息膜电位的离子学说学说l三、动作电位三、动作电位An early depiction of a nerve cell一、一、 静息电位静息电位l静息电位（静息电位（resting potential）：神经元未受）：神经元未受刺激时，存

4、在于细胞膜内外两侧的电位差。刺激时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。l海马海马CA1区锥体细胞区锥体细胞RP 60mvl视网膜上的视杆细胞视网膜上的视杆细胞RP 3040mvl大脑皮层的锥体细胞大脑皮层的锥体细胞RP 6080mvl去极化和超极化去极化和超极化l由于技术上的原因，目前我们记录到的神经元由于技术上的原因，目前我们记录到的神经元静息电位，大都是从直径大于静息电位，大都是从直径大于20m的神经元的神经元中获得，如鱿鱼的轴突中获得，如鱿鱼的轴突二、静息膜电位的离子学说二、静息膜电位的离子学说l静息膜电位产生的基本因素：静息膜电位产生的基本因素：l细胞内外离子分布的不平衡，细胞内外离子分布

5、的不平衡，l膜上离子通道关闭和开放对离子产生不同的膜上离子通道关闭和开放对离子产生不同的通透性，通透性，l生电性钠泵的作用，即钠钾泵。生电性钠泵的作用，即钠钾泵。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、动作电位l1、动作电位产生的离子机制、动作电位产生的离子机制l2、动作电位的传递、动作电位的传递 动作电位：刺激达到一定强度，神经元膜电位动作电位：刺激达到一定强度，神经元膜电位产生非常短暂的逆转，导致信息沿轴突的传递，产生非常短暂的逆转，导致信息沿轴突的传递，该过程叫做动作电位。该过程叫做动作电位。An action potentialBRAIN FOODBRAIN FOOD动作电位的传递动作电位的传递l全或无法则l频率法则l跳跃传道：朗飞氏结l节约能量l提高传导速度第四节 突触和突触传递l

7、一、化学突触一、化学突触l二、突触电位和突触整合二、突触电位和突触整合l三、受体和第二信使三、受体和第二信使Synaptic arrangements in the CNS一、化学突触l突触前膜：又称突触前成分，根据不同细胞类突触前膜：又称突触前成分，根据不同细胞类型的连接用不同术语表示，如神经元与神经元型的连接用不同术语表示，如神经元与神经元之间，神经元与肌肉之间，分别称为突触前终之间，神经元与肌肉之间，分别称为突触前终末、末、终扣终扣、终球、曲张体等。突触小泡，直径、终球、曲张体等。突触小泡，直径40200nm。l突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20

8、nm。l突触后膜：又称突触后成分，有多种特异蛋白突触后膜：又称突触后成分，有多种特异蛋白质（受体蛋白、通道蛋白、使神经递质失活的质（受体蛋白、通道蛋白、使神经递质失活的酶类）。酶类）。The axon terminal and the synapseThe parts of a chemical synapseChemical synapses,as seen with the electron microscopeVarious sizes of CNS synapses突触的种类突触的种类l轴-树突触l轴-体突触l轴-轴突触二、二、 突触后电位和神经整合突触后电位和神经整合突触后电位：神经

9、递质激活突触后受体而产生的突触后电位：神经递质激活突触后受体而产生的短暂的去极化或超极化过程。短暂的去极化或超极化过程。突触后电位的性质由受体的性质决定。突触后电位的性质由受体的性质决定。突触后电位突触后电位l1、兴奋性突触后电位（、兴奋性突触后电位（EPSP）l钠离子通道开启，钠离子流入，导致去极化钠离子通道开启，钠离子流入，导致去极化l2、抑制性突触后电位（、抑制性突触后电位（IPSP）l钾离子通道开启，钾离子流出；或者氯离子通道开钾离子通道开启，钾离子流出；或者氯离子通道开启，氯离子流入，导致超极化启，氯离子流入，导致超极化l3、神经整合：时间空间、神经整合：时间空间The genera

10、tion of an EPSPThe generation of an IPSP神经整合：时间神经整合：时间神经整合：空间神经整合：空间神经整合神经整合突触后电位的终结突触后电位的终结l重摄取l酶失活轴轴-轴突触轴突触l轴-轴突触影响突触后终扣释放神经递质的量l突触前兴奋l突触前抑制三、受体和第二信使三、受体和第二信使l1、受体的分子机制、受体的分子机制l2、神经信号传导中的、神经信号传导中的G蛋白蛋白l3、钙作为第二信使系统、钙作为第二信使系统1、 受体的分子机制受体的分子机制l组成：组成：l接收部分（接收部分（receptor），与配体结合；），与配体结合；l效应成分效应成分（effect

11、or），换能作用。），换能作用。l特性：特性：l饱和性饱和性l特异性或专一性特异性或专一性l可逆性可逆性“receptors eye” view of neurotransmitter release1、 受体的分子机制受体的分子机制受体的类型：受体的类型：l促离子型受体：当合适的神经递质与之结合，促离子型受体：当合适的神经递质与之结合，离子通道打开，如：乙酰胆碱离子通道打开，如：乙酰胆碱l促代谢型受体：与神经递质结合后，引发一系促代谢型受体：与神经递质结合后，引发一系列化学反应，然后开放离子通道：列化学反应，然后开放离子通道：G蛋白偶联蛋白偶联型型Similarities in the st

12、ructure of subunits for different transmitter-gatedion channels2、 神经信号传导中的神经信号传导中的G蛋白蛋白lG蛋白的作用：蛋白的作用：l介导其他细胞内外信使的作用；介导其他细胞内外信使的作用；l调节离子通道，引起生长、代谢、细胞骨架调节离子通道，引起生长、代谢、细胞骨架结构、基因表达的变化；结构、基因表达的变化；l参与调节神经递质的合成与释放、突触受体参与调节神经递质的合成与释放、突触受体敏感性、细胞代谢、分化和生长。敏感性、细胞代谢、分化和生长。2、 神经信号传导中的神经信号传导中的G蛋白蛋白lG蛋白即：蛋白即：GTP结合调

13、节蛋白结合调节蛋白 l受体通过受体通过GTP（三磷酸鸟苷（三磷酸鸟苷 ）催化激活）催化激活G蛋白蛋白lG蛋白偶联受体通过跨膜螺旋结构将信息传递蛋白偶联受体通过跨膜螺旋结构将信息传递到胞质面到胞质面l效应蛋白：效应蛋白：G蛋白调节的效应物蛋白调节的效应物l酶：腺苷酸环化酶，即酶：腺苷酸环化酶，即cAMP（环腺苷酸（环腺苷酸 ）的酶）的酶l通道：直接作用或通过第二信使来调节通道：直接作用或通过第二信使来调节l转运蛋白：光传导系统，光感细胞转运蛋白：光传导系统，光感细胞第二信使第二信使l多数G蛋白偶联受体能激活反应链，改变一种或数种细胞内小的信号分子的浓度，通过这些小的信号分子进一步将信号下传，如c

14、AMP、Ca2+等，通常将这一类在细胞内传递信号的小分子化合物称为第二信使。 The components of a second messenger cascadeSignal amplification by G-protein-coupled second messenger cascadesadenylyl cyclase：腺苷酸环化酶 cAMP：环腺苷酸 Kinase:激酶3、 钙作为第二信使系统钙作为第二信使系统l细胞内游离细胞内游离Ca2+浓度浓度 0.10.2 mol/Ll细胞外细胞外Ca2+浓度浓度1.8 mmol/Ll通过调节细胞内游离通过调节细胞内游离Ca2+浓度浓度 来实现第二信来实现第二信使的功能：使的功能：lCa2+内流触发神经递质释放；内流触发神经递质释放；l与其他第二信使、蛋白磷酸化、递质合成和与其他第二信使、蛋白磷酸化、递质合成和代谢作用相联系发挥作用；代谢作用相联系发挥作用；l在突触可塑性、发育、学习记忆等神经细胞在突触可塑性、发育、学习记忆等神经细胞功能中起重要作用。功能中起重要作用。胞质胞质Ca2+的调控的调控lCa2+的来源：的来源：l细胞外细胞外Ca2+内流；内流；l细胞内内质网的钙库。细胞内内质网的钙库。l调控途径：调控途径：l细胞膜