突触传递和调控PPT学习教案

1、会计学1突触传递和调控突触传递和调控第2页/共65页第3页/共65页胞外胞外胞内胞内胞外胞外跨膜跨膜孔道孔道膜内和膜外侧扩大形成腔膜内和膜外侧扩大形成腔膜内段缩窄有门控结构膜内段缩窄有门控结构第4页/共65页阳离子选择性阳离子选择性Na+ K+ Ca2+阴离子选择性阴离子选择性Cl-阳离子阳离子一一般般特殊：某些通道特异性小，甚至允许小的有机物质通过。特殊：某些通道特异性小，甚至允许小的有机物质通过。细胞内环境的离细胞内环境的离子稳态子稳态细胞膜的细胞膜的隔离隔离通道的离子选择性通道的离子选择性阴离子通道的特异性较小，它们之所以称为阴离子通道的特异性较小，它们之所以称为Cl-通道是因为通道是因

2、为Cl-是生物溶液的主要阴离子是生物溶液的主要阴离子通道的选择性是相对的，例如钠通道不但对钠离子通透，对通道的选择性是相对的，例如钠通道不但对钠离子通透，对铵（铵（NH4+）也通透；甚至对钾离子也稍有通透。）也通透；甚至对钾离子也稍有通透。第5页/共65页胞外胞外胞内胞内60mv通道离子选择性和电压感受的机制通道离子选择性和电压感受的机制第6页/共65页第7页/共65页注意注意以上分类并非绝对的；以上分类并非绝对的；例如钙激活钾通道例如钙激活钾通道也对电压变化敏感，也对电压变化敏感，有些电压激活通道有些电压激活通道也对细胞内配体敏感！也对细胞内配体敏感！第8页/共65页选择性阳离子通道选择性阳

3、离子通道非选择性阳离子通非选择性阳离子通道道阴离子通道阴离子通道跨膜转运系统跨膜转运系统钠钾泵钠钾泵钙泵钙泵钠钙泵钠钙泵氯离子通道氯离子通道钾离子通道钾离子通道钠离子通道钠离子通道钙离子通道钙离子通道谷氨酸受体阳离子通道谷氨酸受体阳离子通道N2型乙酰胆碱受体阳离子通道型乙酰胆碱受体阳离子通道嘌呤受体阳离子通嘌呤受体阳离子通道道5HT3受体阳离子通受体阳离子通道道第9页/共65页门控离子通道门控离子通道化学门控离子通道化学门控离子通道钠通道钠通道钙通道钙通道钾通道钾通道递质递质离子离子代谢物代谢物非门控离子通道非门控离子通道电压门控离子通电压门控离子通道道离子通道的分类（门控方式）离子通道的分类

4、（门控方式）第10页/共65页3:1生电性生电性生电性生电性生电性生电性第11页/共65页轴突的终端为轴突末梢，它终止于另一神经元或效应器，与它们形成突触。 轴突末梢 (axon terminals)每个神经每个神经元大约会元大约会有有1万个突万个突触触第12页/共65页第13页/共65页电突触电突触1 m化学突触化学突触第14页/共65页第15页/共65页第16页/共65页突触传递相关受体突触传递相关受体第17页/共65页突触后电流突触后电流: 突触前释放神经递质激活突触突触前释放神经递质激活突触后膜相应受体引起的突触后膜的电流变化。后膜相应受体引起的突触后膜的电流变化。去极化的电流变化称作

5、兴奋性突出后电流，去极化的电流变化称作兴奋性突出后电流，超极化的电流变化称作抑制性突触后电流。超极化的电流变化称作抑制性突触后电流。第18页/共65页第19页/共65页第20页/共65页突触后电位参与动作电位的形成突触后电位参与动作电位的形成第21页/共65页轴突动作电位轴突动作电位突触前囊泡释放突触前囊泡释放突触后膜受体激活突触后膜受体激活突触后电位突触后电位突触后膜受体和离子通道分布和类型突触后膜受体和离子通道分布和类型其他不同突触活动其他不同突触活动信息处理信息处理轴突局部离子通道分布，轴突局部离子通道分布，类型以及突触活动类型以及突触活动突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和

6、类型突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和类型突触囊泡施放相关蛋白的功能突触囊泡施放相关蛋白的功能第22页/共65页轴突局部环境对信息的影响和调控轴突局部环境对信息的影响和调控第23页/共65页轴突局部离子通道分布，类型轴突局部离子通道分布，类型第24页/共65页轴突局部离子通道分布，类型对信息传递的影响轴突局部离子通道分布，类型对信息传递的影响第25页/共65页NATURE| Vol 465|24 June 2010第26页/共65页NATURE| Vol 465|24 June 2010第27页/共65页膜电位超极化局部突触活动对信息传递的影响局部突触活动对信息传递的影响第28页

7、/共65页突触前膜离子通道分布和类型突触前膜离子通道分布和类型以及突触囊泡施放相关蛋白的功能以及突触囊泡施放相关蛋白的功能第29页/共65页第30页/共65页Neuron 59, September 25, 2008第31页/共65页突触囊泡释放机制突触囊泡释放机制第32页/共65页mEPPs provideevidence thatsynaptictransmission isquantal(vesicular)第33页/共65页SnaptobrebinSNAP-25SyntaxinSynaptotagmin -SNAPSNSFSynapsin I第34页/共65页第35页/共65页Acti

8、vity-dependent trafficking of K+ channels. (a) Illustration depicting the translocation of several K+ channels in response to common forms of neuronal plasticity. Extrasynaptic KV4.2 channels and KCa2.2 channels located near the postsynaptic density (PSD) are internalized during LTP, requiring Ca2+

9、influx and PKA activation (1); Kir3.2 channels are inserted into the synapse during depotentiation via Ca2+ influx and protein phosphatase-1 (PP1) activation (2); and KV2.1 channels decluster upon glutamate stimulation, a process dependent on Ca2+ influx and protein phosphatase-2B (PP2B) activation

10、(3). Glial glutamate transporters (GLT) also influence Kv2.1 dephosphorylation through their regulation of extrasynaptic NMDARKv2.1 channel couplingTrends in Neurosciences Vol.33 No.7第36页/共65页动作电位在突触后神经元产生：EPSP在轴突的始段达到-52mV左右时，就可以引发动作电位。始段爆发的动作电位向两个方向扩布。逆向扩布的动作电位将刷新神经元胞体的状态。 第37页/共65页信息流突触传递的逆向调节突触传

11、递的逆向调节信息流第38页/共65页Neuron 63, July 30, 2009第39页/共65页第40页/共65页第41页/共65页第42页/共65页第43页/共65页Electrical synapse： nervous system，cardiac muscle,smooth muscle and liver。 电镜发现：哺乳类动物的大脑皮层感觉区星状电镜发现：哺乳类动物的大脑皮层感觉区星状cell,cell,小脑皮层小脑皮层蓝细胞与星状细胞，视网膜水平细胞与双极细胞，嗅球的僧帽细胞蓝细胞与星状细胞，视网膜水平细胞与双极细胞，嗅球的僧帽细胞以及神经胶质细胞均存在着电突触。以及神经胶质

12、细胞均存在着电突触。Function： in excitable cell:电突触双向快速传递，传递空间减少，则电突触双向快速传递，传递空间减少，则传递更有效，突触灵活性增加，有利于机能相似的细胞进行传递更有效，突触灵活性增加，有利于机能相似的细胞进行同步活同步活动动。低电阻通路还可。低电阻通路还可调节细胞间小分子量物质的转移调节细胞间小分子量物质的转移。而细胞间的。而细胞间的化学突触传递易于受到代谢障碍的明显影响，而电突触具有化学突触传递易于受到代谢障碍的明显影响，而电突触具有较大的较大的耐受力。耐受力。 in nonexcitable cell:它是和生长代谢的控制，胚胎的发育及它是和生长

13、代谢的控制，胚胎的发育及分化等现象有关。它可运输某些代谢产物和营养物质。分化等现象有关。它可运输某些代谢产物和营养物质。第44页/共65页第45页/共65页电突触突触电位电突触突触电位两个膜紧密接触，离子通道相通两个膜紧密接触，离子通道相通离子离子第46页/共65页第47页/共65页第48页/共65页第49页/共65页第50页/共65页第51页/共65页第52页/共65页Mechanisms regulating glial glutamate transporter levels. Astrocytes play an active role in the removal of neurot

14、ransmitters from the synapse via transport mechanisms. Glutamate transporters in astrocytes enveloping synapses limit glutamate spillover and modulate synaptic transmission and plasticity. Presynaptic terminals induce in astrocytes the transcriptional activation of GLT1, via KBBP. The EphA4/ephrinA3

15、 neuronastrocyte communication limits glutamate transporter abundance, thereby contributing to modulation of synaptic plasticity.第53页/共65页The tripartite synapse. When neurotransmitters are released from the presynaptic neuron (1), astrocytic metabotropic glutamate receptors (mGluRs) are activated le

16、ading to a rise in Ca2+ ions in the astrocyte (2) and the release of neuroactive substances from astrocytes. These gliotransmitters act back on the neuron and regulate presynaptic function or modulate the response of the postsynaptic neuron. (a) Glutamate released from astrocytes (3) can act postsyn

17、aptically on NMDARs thereby enhancing excitability of the neuron and synchronizing neuronal activity (4); glutamate also acts presynaptically on mGluRs or NMDARs thereby increasing transmitter release probability (Pr) (5). (b) The release of D-serine (3) acts on the glycinebinding site of NMDARs and

18、 can regulate synaptic plasticity (4). Astrocytic ATP release (5) contributes to synaptic scaling by acting on purinergic P2X receptors (6). Adenosine, a product of ATP release (7), activates presynaptic A1Rs (8) and suppresses glutamate release.第54页/共65页Interplay between astrocytes, neurons and the

19、 vasculature. (a) Astrocytes are connected via gap junctions and form networks that associate with several, possibly many synapses. Astrocytic networks are considered active elements of neural circuits, exhibiting calcium excitability and processing information. (b) The neurovascular unit. Astrocyte

20、s, either as individuals (as shown here) or as part of a larger network, couple synapses and blood capillaries to control cognitive functions. The response characteristics of individual astrocytes and neurons in the visual cortex are closely coupled.第55页/共65页沉默是金！Silence is gold！whose existence has

21、been recognized long ago (Mendell 1984）第56页/共65页普遍认为，在神经元的发育早期，大多数突触后膜普遍认为，在神经元的发育早期，大多数突触后膜上只含上只含NMDA受体而不含受体而不含AMPA受体。随着神经系统受体。随着神经系统的发育成熟，的发育成熟，AMPA受体的转运上膜后才有大量功能受体的转运上膜后才有大量功能性突触的产生。研究者也习惯的把只含性突触的产生。研究者也习惯的把只含NMDA受体的受体的突触定义为沉默突触（突触定义为沉默突触（silent synapse）。）。 概念概念暂时没有信息传递功能的突触第57页/共65页第58页/共65页Invo

22、lvement of presynaptically or postsynaptically silent synapses in LTP maintenance. Presynaptic terminals contacting postsynapticspines are schematically represented before and after LTP. (a) In presynaptically silent synapses (yellow) with low release probability (Pr) noresponses can be detected bef

23、ore LTP (upper trace) in spite the expression of functional AMPARs and NMDARs on the subsynaptic membrane.After LTP, the increased Pr leads to the appearance of synaptic responses (after LTP, upper trace). In a synapse with low Pr (green) before LTP(lower trace), Pr can become closer to 1 as a result of LTP induction so that no failures appear after LTP (lower trace). (b) In postsynapticallysilent synapses, according to the latent AMPAR