神经系统细胞的结构和功能新版课件.pptx

1、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 on dendritic tree

2、 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2、神经信号传导中的G蛋白视网膜上的视杆细胞RP 3040mvThe axon terminal and the synapse细胞外Ca2+内流；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cAMP、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。突触小泡，直径40200nm。Similarities i

3、n the structure of subunits for different transmitter-gatedion channels第四节 突触和突触传递2、神经信号传导中的G蛋白血脑屏障的结构基础、支撑、营养、清洁The axon terminal and the synapseSignal amplification by G-protein-coupled second messenger cascadesThe axon terminal and the synapse第三节 神经元内的信息传递Dendritic spines动作电位：刺激达到一定强度，神经元膜电位产生非常短

4、暂的逆转，导致信息沿轴突的传递，该过程叫做动作电位。Various sizes of CNS synapsesAn action potential第三节 神经元内的信息传递第二节 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胞 astrocyte少突胶质细胞An oligodendroglia

5、l cellAn action potential支持、绝缘、保护和修复作用细胞内游离Ca2+浓度 0.The movement of ions influenced by an elecetrical field细胞外Ca2+内流；突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。2、抑制性突触后电位（IPSP）Electrical current flow across a membrane生电性钠泵的作用，即钠钾泵。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cAMP、Ca2+等，通常将这一类在细胞内传递信号的小分子化合物称

6、为第二信使。2、神经信号传导中的G蛋白3、钙作为第二信使系统细胞内内质网的钙库。根据神经元释放递质的不同分类：2、神经信号传导中的G蛋白突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。细胞内游离Ca2+浓度 0.Electrical current flow across a membrane3、神经整合：时间空间突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。根据神经元释放递质的不同分类：细胞外Ca2+内流；l1.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

7、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

8、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 sodi

9、um channelThe movement of ions influenced by an elecetrical fieldElectrical current flow across二、静息膜电位的离子学说血脑屏障的结构基础、支撑、营养、清洁细胞外Ca2+内流；Dendritic spinesThe components of a second messenger cascade根据神经元释放递质的不同分类：二、静息膜电位的离子学说促离子型受体：当合适的神经递质与之结合，离子通道打开，如：乙酰胆碱根据神经元释放递质的不同分类：静息膜电位产生的基本因素：细胞内游离Ca2+浓度 0.An

10、action potential Ca2+依赖ATP酶（钙泵）：将ATP水解的能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。第四节 突触和突触传递与其他第二信使、蛋白磷酸化、递质合成和代谢作用相联系发挥作用；钾离子通道开启，钾离子流出；第四节 突触和突触传递通过调节细胞内游离Ca2+浓度 来实现第二信使的功能：The components of a second messenger cascadeElectrical current flow across a membrane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cAMP、Ca2

11、+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。细胞内游离Ca2+浓度 0.Electrical current flow across a membraneThe dependence of membrane 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

12、。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

13、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20nm。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 synapse根据神经元释放递质的不同分类：突触小泡，直径40200nm。The generation of an IPSP二、静息膜电位的离子学

14、说 Na+/Ca2+交换器（钠泵）：3 Na+流入，1Ca2+流出细胞外Ca2+内流；突触小泡，直径40200nm。The axon terminal and the synapse介导其他细胞内外信使的作用；Dendritic spines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：乙酰胆碱细胞外Ca2+内流；通过调节细胞内游离Ca2+浓度 来实现第二信使的功能：二、静息膜电位的离子学说星形胶质细胞 astrocyte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，该过程叫做动作电位。转运蛋白：光传导系统，光感细胞细胞内内质网的钙库。细胞内游离

15、Ca2+浓度 0.细胞外Ca2+浓度1.膜上离子通道关闭和开放对离子产生不同的通透性，Dendritic spinesThe 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

16、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 generation of an EPSP2、神经信号传导中的G蛋白细胞内内质网的钙库。Ca2+内流触发神经递质释放；生电性钠泵的作用，即钠钾泵。

17、视网膜上的视杆细胞RP 3040mv3、钙作为第二信使系统第四节 突触和突触传递An action potential Ca2+依赖ATP酶（钙泵）：将ATP水解的能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。二、静息膜电位的离子学说与其他第二信使、蛋白磷酸化、递质合成和代谢作用相联系发挥作用；细胞外Ca2+内流；突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。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，该过程叫做动作电位。细胞外Ca2+内流；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、使神经递质失活的酶类）。通过调节细胞内游离Ca2+浓度 来实现

18、第二信使的功能：1、动作电位产生的离子机制第三节 神经元内的信息传递突触小泡，直径40200nm。细胞外Ca2+内流；第三节 神经元内的信息传递The 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

19、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（effector），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

20、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 structure 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

21、性、细胞代谢、分化和生长。细胞内内质网的钙库。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。The generation of an IPSP根据神经元释放递质的不同分类：Classification of neurons based on dendritic tree structure二、突触电位和突触整合静息电位（resting potential）：神经元未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。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，该过程叫做动作电位。Similarities in the structure of subunit

22、s for different transmitter-gatedion channelsDendritic spines1、动作电位产生的离子机制“receptors eye”view of neurotransmitter release细胞外Ca2+内流；Ca2+依赖ATP酶（钙泵）：将ATP水解的能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。Dendritic spines通道：直接作用或通过第二信使来调节The axon and axon collaterals支持、绝缘、保护和修复作用Synaptic arrangements in the CNS细胞外Ca2+内流；生电性钠泵的作用，即钠钾

23、泵。细胞内内质网的钙库。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

24、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cAMP、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

25、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细胞膜上的钙通道

26、：突触前膜细胞膜上的钙通道：突触前膜l Na+/Ca2+交换器（钠泵）：交换器（钠泵）：3 Na+流入，流入，1Ca2+流出流出l Ca2+依赖依赖ATP酶（钙泵）：将酶（钙泵）：将ATP水解的水解的能量把胞内能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。逆浓度泵出细胞外。美国耶鲁大学医学院霍华德-赖斯穆森教授说：“钙能够把得于细胞表面的信号传递给细胞内各过程，从而在动物的细胞里起着一种几乎是全能的离子信使的作用。钙离子作为细胞内的调节剂而充当第二信使的作用”。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l

27、2.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l1.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The axon terminal and the synapse3、神经整合：时间空间促离子型受体：当合适的神经递质与之结合，离子通道打开，如：乙酰胆碱Classification of neurons based on de

28、ndritic tree structure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：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cAMP、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。突触小泡，直径40200nm。Na+/Ca2+交换器（钠泵）：3 Na+流入，1Ca2+流出海马CA1区锥体细胞RP 60mv2、神经信号传导中的G蛋白Dendritic spines细胞外Ca2+内流；血脑屏障的结构基础、支撑、营养、清洁通过调节细胞内游离Ca2+浓度 来实现第二信使的功能：2、神经信号

29、传导中的G蛋白G蛋白即：GTP结合调节蛋白多数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cAMP、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。细胞内内质网的钙库。细胞内外离子分布的不平衡，突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。根据神经元释放递质的不同分类：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、化学突触l突触前膜：又

30、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20nm。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）。3、钙作为第二

31、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

32、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细胞膜上的钙通道：突触前膜细胞膜上的钙通道：突触前膜l Na+/Ca2+交换器（钠泵）：交换器（钠泵）：3 Na+流入，流入，1Ca2+流出流出l Ca2+依赖依赖ATP酶（钙泵）：将酶（钙泵）：将ATP水解的水解的能量把胞内能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。逆浓度泵出细胞外。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：G蛋白偶联型血脑屏障的结构基础、支撑、营养、清洁2、神经信号传导中的G蛋白突触后电位：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。Electrical

33、 current flow across a membraneDendritic spines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；Na+/Ca2+交换器（钠泵）：3 Na+流入，1Ca2+流出支持、绝缘、保护和修复作用突触前膜：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，如神经元与神经元之间，神经元与肌肉之间，分别称为突触前终末、终扣、终球、曲张体等。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。Ca2+依赖ATP酶（钙泵）：将ATP水解的能量把胞内Ca2+逆浓度泵出细胞外。根据神经元释放递质的不同分类：细胞外Ca2+内流；Electr

34、ical current flow across3、钙作为第二信使系统介导其他细胞内外信使的作用；Dendritic spinesDendritic spines细胞内内质网的钙库。The axon terminal and the synapse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cAMP、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。Dendritic spines突触小泡，直径40200nm。介导其他细胞内外信使的作用；3、神经整合：时间空间突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。二、

35、静息膜电位的离子学说周围神经系统中形成髓鞘 Na+/Ca2+交换器（钠泵）：3 Na+流入，1Ca2+流出突触前膜：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，如神经元与神经元之间，神经元与肌肉之间，分别称为突触前终末、终扣、终球、曲张体等。突触小泡，直径40200nm。Electrical current flow across细胞内游离Ca2+浓度 0.二、静息膜电位的离子学说突触间隙：宽度因突触类型不同而异，约20nm。钾离子通道开启，钾离子流出；细胞外Ca2+内流；轴-轴突触影响突触后终扣释放神经递质的量The axon terminal and the synapse2、神经信号传导中的G蛋白通过调节细胞内游离Ca2+浓度 来实现第二信使的功能：Ca2+内流触发神经递质释放；The axon terminal and the synapse美国耶鲁大学医学院霍华德-赖斯穆森教授说：“钙能够把得于细胞表面的信号传递给细胞内各过程，从而在动物的细胞里起着一种几乎是全能的离子信使的作用。钙离子作为细胞内的调节剂而充当第二信使的作用”。