《突触传递和调控lb》课件

突触传递和调控突触传递是神经元之间进行信息交流的关键过程。它涉及神经递质的释放、跨突触间隙的传递以及在靶细胞上的结合。突触传递受多种因素的调控，确保神经信号的精确传递和整合。引言神经系统基础神经系统是生物体中最重要的系统之一，负责接收、整合和传递信息，控制着各种生理活动。突触的重要性突触是神经元之间相互作用的关键部位，通过传递信息，实现神经系统功能。研究意义深入了解突触传递和调控机制，对于理解神经系统的工作原理，开发治疗神经系统疾病的药物具有重要意义。什么是突触神经元之间的连接突触是神经元之间相互连接的结构，是信息传递的关键部位。神经元之间信息的传递突触传递是神经元之间传递信息的机制，通过释放神经递质实现。突触传递的类型突触传递可以分为兴奋性突触传递和抑制性突触传递，分别对应于兴奋和抑制神经元活动。突触的结构突触是神经元之间传递信息的结构。突触包含突触前膜、突触间隙和突触后膜。突触前膜是神经元的轴突末梢，包含神经递质囊泡。突触间隙是两个神经元之间的狭窄间隙，神经递质通过突触间隙从突触前膜传递到突触后膜。突触后膜是神经元的树突或胞体，包含神经递质受体。神经递质1化学信使神经递质是神经元之间传递信息的化学物质。2突触传递它们在突触中发挥作用，传递兴奋或抑制信号。3种类繁多不同的神经递质具有不同的结构和功能。4作用机制它们通过与突触后膜上的受体结合而发挥作用。突触小体突触小体是神经元轴突末端膨大的部分，是神经递质释放的部位。突触小体包含了许多囊泡，这些囊泡中充满了神经递质。当神经冲动到达突触小体时，囊泡会与突触前膜融合并释放神经递质，神经递质通过突触间隙到达突触后膜，与突触后受体结合，从而传递信息。突触前膜的变化1钙离子流入动作电位到达突触前末梢2突触小泡融合钙离子与突触小泡蛋白结合3神经递质释放突触小泡与突触前膜融合4突触后膜反应神经递质与突触后受体结合突触前膜的变化是指突触前末梢在接受动作电位后，发生一系列的结构和功能变化，最终导致神经递质的释放。这些变化包括钙离子流入、突触小泡融合和神经递质释放。突触后膜的变化受体激活神经递质与突触后膜上的受体结合，激活受体。离子通道开放受体激活后，会引起离子通道的开放，导致离子跨膜流动。膜电位变化离子跨膜流动会导致突触后膜电位发生变化，引起兴奋性或抑制性突触后电位(EPSP或IPSP)。信号传导膜电位变化会引发一系列信号传导事件，最终影响突触后神经元的活动。突触后受体的特点特异性每个突触后受体只识别特定的神经递质，保证信号传递的精准性。可塑性突触后受体数量和敏感度可根据神经元活动进行调整，影响突触传递的效率。多样性同一神经递质可作用于多种受体，实现复杂的神经调节功能。动态性突触后受体在细胞膜上不断运动，参与受体聚合和信号传递。电压门控离子通道膜蛋白跨膜蛋白，嵌入神经细胞膜中。敏感性对膜电位变化敏感，控制离子通道的开放和关闭。离子通道为特定离子提供通过细胞膜的通道。离子通道的特点11.选择性离子通道对特定类型的离子具有选择性，例如钠离子、钾离子或钙离子。22.门控离子通道通常由门控机制控制，这些机制可以打开或关闭通道，从而调节离子流。33.跨膜蛋白离子通道是嵌入细胞膜的跨膜蛋白，构成离子在细胞膜之间流动的途径。44.调节作用离子通道的活动受到多种因素的调节，包括电压变化、配体结合和磷酸化。突触递质释放的调控机制1神经元兴奋神经元兴奋导致动作电位到达突触前膜2钙离子内流动作电位引起电压门控钙离子通道开放3突触囊泡融合钙离子与突触囊泡蛋白结合，促使囊泡与突触前膜融合4递质释放突触囊泡中的神经递质释放到突触间隙5信号传导神经递质与突触后膜受体结合，启动信号传导神经元通过突触释放神经递质传递信息。递质释放的过程受多种因素的调控，包括神经元兴奋水平、突触前膜的钙离子浓度、突触囊泡与突触前膜的融合效率等。这些因素共同决定了神经递质的释放量和速度，进而影响突触传递的效率和信息传递的准确性。跨膜电位的形成1静息膜电位神经细胞膜内外存在着电位差，称为静息膜电位。静息膜电位主要由钾离子外流形成。2刺激神经细胞受到刺激后，细胞膜的通透性发生改变，钠离子内流。3膜电位变化钠离子内流导致膜电位发生改变，由负值变为正值，称为去极化。电压门控Na+通道的激活1静息状态通道关闭，Na+离子无法通过2去极化膜电位发生变化，通道打开3Na+内流Na+离子流入细胞，导致膜电位进一步升高4失活通道迅速关闭，阻止Na+离子继续流入电压门控Na+通道的激活是动作电位产生和传导的关键。当细胞膜去极化时，通道打开，Na+离子流入细胞，导致膜电位进一步升高，形成动作电位。通道的快速失活机制可以防止Na+离子持续流入，确保动作电位在神经元中有效地传递。动作电位的产生1阈值电位当突触前膜释放神经递质，引起突触后膜去极化，达到阈值电位时，动作电位产生。2电压门控钠离子通道阈值电位触发电压门控钠离子通道开放，钠离子大量涌入突触后膜。3膜电位快速上升钠离子涌入使膜电位快速上升，形成动作电位。动作电位在轴索上的传播动作电位在轴索上以“跳跃式”传播，速度快且不受距离影响。1起始段动作电位从起始段产生2郎飞结动作电位在郎飞结间跳跃3轴突末端动作电位到达轴突末端神经元轴突上有髓鞘包裹，但髓鞘并非连续，间隙称为郎飞结。兴奋性突触后电位兴奋性突触后电位(EPSP)突触后神经元膜电位发生去极化，使该神经元更容易产生动作电位。递质作用兴奋性神经递质与突触后受体结合，打开钠离子通道，钠离子流入，导致膜电位去极化。EPSP的特点EPSP是局部性、短暂性的，其幅度与突触前神经元释放的递质量成正比。EPSP的重要性EPSP是神经元之间信息传递的重要方式，它为神经元产生动作电位提供了必要的条件。抑制性突触后电位抑制性神经递质如γ-氨基丁酸(GABA)和甘氨酸，与突触后膜上的受体结合，导致氯离子通道开放。膜电位变化氯离子内流使突触后神经元的膜电位变得更负，抑制兴奋性信号的传递。抑制性突触后电位(IPSP)IPSP降低神经元产生动作电位的可能性，抑制神经元活动。突触的可塑性突触连接的变化突触的可塑性是指突触连接强度随时间发生变化的特性，使神经网络适应环境变化。学习和记忆突触可塑性是学习和记忆的基础，通过改变突触连接强度，建立和巩固新的记忆。长时程增强突触的可塑性神经元之间的连接会随着经验而改变，突触的强度会发生持久变化，这被称为突触可塑性。长时程增强(LTP)一种突触可塑性形式，会导致突触传递的长期增强，是学习和记忆形成的关键。LTP的机制涉及突触前和突触后神经元之间的相互作用，包括NMDA受体激活，Ca2+流入和蛋白质激酶的激活。LTP的意义LTP增强了突触传递，使神经元更容易被激活，从而提高学习和记忆效率。长时程抑制长时程抑制（LTD）是指突触传递效率长期降低的现象，是神经可塑性的重要形式之一。1突触后膜去极化低频刺激2Ca2+内流减少受体脱敏3蛋白激酶活性降低突触后受体数量减少4突触传递效率降低LTD发生LTD与学习和记忆等高级脑功能密切相关。神经递质的复用不同神经递质多种神经递质可以作用于同一个突触。例如，乙酰胆碱和多巴胺可以在同一个突触中释放，发挥不同的作用。同一神经递质同一个神经递质可以作用于不同的突触，发挥不同的作用。例如，谷氨酸在不同突触中，可以作为兴奋性或抑制性神经递质。神经递质的代谢11.合成神经递质在神经元内合成，通常由酶催化生成。例如，乙酰胆碱由胆碱和乙酰辅酶A合成。22.储存合成后的神经递质被存储在突触囊泡中，等待释放。突触囊泡是一种特殊的膜结合囊泡，可保护神经递质。33.释放当神经元被激活时，神经递质被释放到突触间隙中，与突触后膜上的受体结合，传递信号。44.降解释放的神经递质会发生降解，被特异性酶分解或被重新吸收回突触前神经元，终止信号传递。例如，乙酰胆碱被乙酰胆碱酯酶降解。突触功能的调控神经递质受体受体数量和活性决定突触传递强度突触蛋白突触蛋白相互作用，调节突触结构和功能酶酶控制递质合成、释放和降解神经网络突触可塑性影响神经网络结构和功能神经递质受体的特点特异性每个神经递质受体只与特定的神经递质结合，实现信号传递的特异性。可逆性神经递质与受体的结合是可逆的，确保信号传递的灵活性。饱和性当神经递质浓度升高到一定程度后，受体结合位点达到饱和，信号传递不再增强。可调节性神经递质受体可以根据需要调节其数量和敏感性，以适应不同生理状态。受体的经典信号转导通路1G蛋白偶联受体激活下游信号通路2酪氨酸激酶受体磷酸化靶蛋白3离子通道受体改变膜电位这些受体参与了多种重要的神经活动，如神经元兴奋性、学习和记忆等。受体的非经典信号转导通路第二信使系统受体激活后，可以启动细胞内的第二信使系统，如cAMP、Ca2+等，调节下游靶蛋白的活性，最终影响细胞的功能。脂筏介导的信号转导一些受体可以与脂筏结合，并通过脂筏的流动性，将信号传递到下游的靶蛋白。蛋白质-蛋白质相互作用受体可以与其他蛋白相互作用，形成信号复合体，并通过这些复合体传递信号。核转录调控一些受体可以进入细胞核，直接调控基因的表达。神经递质与神经疾病神经递质失衡神经递质失衡会引起一系列神经系统疾病，如抑郁症、焦虑症、精神分裂症、帕金森病和阿尔茨海默病等。这些疾病的发生与突触传递过程中的异常相关，包括神经递质合成、释放、再摄取和降解等方面的异常。药物治疗许多神经疾病的药物治疗，例如抗抑郁药、抗焦虑药、抗精神病药、多巴胺类药物等，都是通过调节神经递质的水平来实现的。这些药物可以促进或抑制神经递质的合成、释放、再摄取或降解，从而调节神经递质的水平，改善疾病症状。神经递质与药物作用兴奋剂兴奋剂可以增加突触传递，例如安非他明可以增强多巴胺的释放，提高神经元的兴奋性。抑制剂抑制剂可以抑制突触传递，例如抗抑郁药可以抑制神经递质的再摄取，延长其在突触间的活性。治疗疾病许多神经精神疾病与神经递质的失衡有关，通过调节神经递质的水平，可以有效治疗相关疾病。突触传递与调控的临床意义11.药物开发突触传递是许多药物作用的靶点，例如治疗抑郁症、焦虑症和精神分裂症的药物。