神经分子生物学课件.pptx

1、神经生物学：neurobiology 研究功能结构（结构发育规律，学习、记忆内容： 传导通路、回路、神经元、突触以及分子水平.受体、通道、基因表达.第一节第一节神经元信号传导概述神经元信号传导概述一、 神经元的联系方式神经元： 基本单位功能：接受、整合、储存、输出组成：胞体、树突、轴突特点：不同功能 不同蛋白表达（受体、通道）神经元联系神经元联系：突触联系分类：分类：化学突触、电突触、混合突触突触联系突触联系：轴-轴，胞-胞，树-树神经环路神经环路：neoronal circuitry 建立在突触联系之上、多个神经元协调活动功能方式功能：调节脑区内、或者之间信息流三种神经环路：三种神经环路：1

2、长距离逐级支配互相联系：长距离逐级支配互相联系：特点：信息传递高度有序； 信息初级神经元中枢，或相反。举例：视觉、味觉，运动.2局部环路神经元局部环路神经元：local-circuit neurons, 相临区域内神经元之间联系特点：区域小，空间小、少, 局部调节3辐散性环路：辐散性环路：divergent circuitry 特点：成簇分布神经元 多靶细胞联系方式分布： 海马、脑桥、脑干二、 神经元膜的基本结构神经元膜的基本结构 脂质双层结构：蛋白质镶嵌信号识别：内外识、冲动发生、信号传导功能：神经元间对话基础 神经元电活动的基础：神经元电活动的基础：离子不对称分布、离子跨膜移动 离子的不对

3、称分布：离子的不对称分布：Na/K主动转运：Na/K泵细胞内阴离子：相对不通透 (磷酸类)细胞内外平衡电位- 细胞内细胞内 mmol细胞外细胞外 mmolmVK 1402.5-120Na 1012063Cl 1.577.5-99有机离子 86 40-膜电位-90三、三、 神经元的电信号传导神经元的电信号传导1静息电位 : 静息下的膜电位差， -6070 mV形成：K+ （部分Na）的被动扩散， KNa 膜通透性形成 静息电位是K平衡电位 细胞内外（Na, K）浓度维持：泵作用 Cl离子：来源与被动扩散2动作电位：短暂、大而不变膜电位改变特点：全或无的传播方式产生：Na/K通道的协同产生, 膜电

4、位的逆转时限：1mS, 速度120 m/s 极化：极化：1）去极化：偏离静息电位的正向电位， Na的快速内流引起，伴随K的外流。Cl的通透性无改变。2）超极化：偏离静息电位的负向电位， 动作电位的产生动作电位的产生：刺激是否达到阈植，阈植下仅仅表现为K外流与氯内流，此时仅仅产生阈下局部电位四、四、 神经元的化学传导神经元的化学传导神经递质神经递质/神经调质：神经调质：神经元分泌的化学信使作用：作用：突触前释放 突触后膜通道/离子受 体 效应效应分类：效应分类：1快速信号传导快速信号传导：豪秒级别的电位过程、兴奋/抑制的突触后电位2缓慢信号传导缓慢信号传导：缓慢、潜伏数百ms, min, h基础

5、：基础：复杂的神经元内的传递如： G蛋白偶联受体的过程1 快速信号传导乙酰胆碱、 谷氨酸-氨基丁 酸、甘氨酸，5-HT，ATP/ADP作用机理：配体门控离子通道过程：配体 结合受体 通道开放 突触后电位 效应效应分类：1） 兴奋性突触后电位：2） 抑制性后电位： 产生超极化 K通道开放关于N系统慢突触后电位：第二信使参与，不一定直接导致N元兴奋抑制，但可以影响兴奋性。原理：原理：1）慢兴奋突触效应：受体 关闭K通道 缓慢除极化2）慢抑制突触效应：K+通道开放 超极化。关于突触强化关于突触强化/ /长时间强化：长时间强化：1）突触强化：连续刺激导致的较大突触后反应2）长时间强化：多达数小时或者数

6、日的突触活动3 3突触缓慢信号传导突触缓慢信号传导配体：配体：Glu, Ach, 儿茶酚胺， 5-HT, 组织胺，ATP/ADP。受体：受体：G-蛋白偶联受体介导过程：过程：1）G-蛋白偶联受体 第二信使效应2）G-蛋白偶联受体 二信使 III 信使（转录因子） 通道，受体数量改变 影 响神经原兴奋性。总结：总结： 1突触信号传导是一个复杂的过程可以有门控离子通道，或者G-蛋白偶联受体参与， 介导2种以上的化学传导过程。2信号整合为N元的重要特征：1）时间总和： 单一突触上的连续电位相加。2）空间总合：细胞不同部位突触电流依赖N元被动电特征而总合 整合后超过阈电位 兴奋效应第二节第二节介导神经

7、原信号的受体通道介导神经原信号的受体通道受体：指G-蛋白偶联的受体通道：电压或者配体门控的离子通道，因配体门控制离子通道也是递质的受体，这类受体也称为受体通道。一、离子通道的概念以及研究方法通道开/关 调控膜电位、离子变化上述适用于非/可兴奋细胞介绍：膜片钳：基于电压钳技术用途：记录单通道受体的变化原理：负压吸引1-3通道，形成1-10KM高阻抗封闭接触。电流反应通道的动力学过程分类：1细胞贴附式： 轻吸造成1-10 KM电阻2内面向外式： 轻拉动形成3全细胞式： 吸引电极端内膜，测定全细胞电流4外面向内式：技术特点：1.灵敏度：0.06 pA 2.空间分辩率： 1m3.时间分辨率：10 mS

8、技术扩展：技术扩展：分子生物学扩展：RT-PCR技术原理：抽取细胞内mRNAcDNA克隆、 表达应用：基于膜片钳技术已经检测出100多种通道蛋白克隆，点突变 概述：门控指通道对调节的反应 1. 门控制的共同特点：1）存在特定的机理：关键带电基团的反应 构型改变 通道开放/关闭2）离子选择性3）开放后随电化学变化 2. 门控分类：电压门控： 对膜电位敏感配体门控：es. 激素机戒力敏感：压力3. 电压离子门控离子通道简介：广泛存在，为电兴奋的基础 es. Na+, K+, Ca+三个主要特征：电压激活离子高度选择性开放后自动失活性4. 过程：双向性：控制通道功能通透性 0.5数百秒 秒激活过程：

9、控制除极化后通透速率失活过程：在持续的除极过程中恢复原先的状态（一） 电压门控Na+通道1. 亚单位组成(大鼠)：1：1：1亚单位：Mr: 260001亚单位：36000； 非共价键与通道复合物结合2亚单位：33000； 螺旋结构，二硫键2. 电鱼通道：单一多肽； 280，000；似亚单位3. 克隆特征：1） 1280 aa: 依亚单位cDNA 推测2）4个结构阈3）结构阈由6个螺旋组成（S1-S6）4）S4特点：21aa, 富含碱性氨基酸，每2aa出现Lys or Arg.5）II-III间S6S1的200aa攀富含酸性aa4. 拓扑：1）亚基4个结构域的S5-S6形成孔道结构域I-IV呈正

10、方形排列2）孔道处aa残基决定离子选择性4门控机理：1）S4段： 电压感受器、门控位，膜内负电有一定拉力2）III-IV襻：快速失活有关。失部分aa通道失活性受阻3）III-IV间短襻：PKC磷酸化 失活延缓4）I-II襻：PKC cAMP-依赖蛋白激酶 磷酸化 减低激活过程（二） 电压门控制钙通道概述：骨骼肌、心肌、平滑肌骨骼肌L型钙通道：DHP受体 亚单位：亚单位：175，000亚单位：50，000亚单位：33，000亚单位：27，0002亚单位：与亚单位以二硫键连接克隆：亚单位：1685-1699 氨基酸2亚单位：糖蛋白，1106 氨基酸亚单位： 524 氨基酸，细胞外，可被多种蛋白激酶

11、磷酸化机理：亚单位：DHP结合位点，形成孔道部分分型：L，N，P，Q区别：亚单位不同 失活率不同亚单位：磷酸化 影响通道量以及失活速率（三）电压门控K通道概述：种类多，存在于可兴奋细胞分类：延迟整流：-45mv 以上缓慢失活瞬时整流：-65 mv 以上失活内向整流：静息电位形成抑制内向整流*区别：失活状态不同结构：功能通道为4亚基聚合体1）亚基（延时整流、瞬时电流）：单一S1-S6的六跨膜结构S5，S6之间具插入膜表面的孔道区2）亚基（内向整流）：仅2个跨膜区域（M1，M2）插入不跨膜2个孔道结构K+通道亚基及门控（延迟，瞬时整流）：基因结构（果蝇）：shab, shaw, shal编码通道蛋

12、白：S1-S6分3部分（亲水N，中心区，疏水C）结构特点：1）S4区：电压敏感部位，每2AA出现一正电Arg. Or Lys.2）S5-6间：插入19aa,形成75%跨膜区，改变结构影响离子选择性3）S4-5：存在一保守序列，每7aa为Leu.形成拉链结构，参与电压调控4）N，C，P（pore）失活：孔道与两末端相互作用，参与失活过程 内向整流K+通道的结构：1）POMK1鼠类，相继为IRK1，GIRK12）人类克隆：hROMK1, hROMK2, hROMK3 特征：1）超极化时有大内向电流，除极时外向电流较小。2）没有相应的S1-4区，可能为形成内向电流的基础生理意义分布 门控意义延时N，肌 -45mv活化， 缓失活 收缩，Na电位瞬时同 -65mv活化， 快失活起博内向同受精卵超级化 静息电位形成， 抑制内向电流