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1、会计学1神经元间的信息传递神经元间的信息传递第一页，编辑于星期二：五点 五十分。2第一节第一节 神经元信息传递神经元信息传递的生理学的生理学第1页/共79页第二页，编辑于星期二：五点 五十分。3一、一、突触结构与突触结构与传递传递 1.概述概述突触：突触：一个神经元与另一个神经元、肌细胞、腺细胞以及一个神经元与另一个神经元、肌细胞、腺细胞以及其他效应器细胞或感受器细胞等紧密接触并形成特殊结构其他效应器细胞或感受器细胞等紧密接触并形成特殊结构的的功能接触部位。功能接触部位。第2页/共79页第三页，编辑于星期二：五点 五十分。4分类分类按接触部位按接触部位轴突轴突 树突型树突型轴突轴突 胞体型胞体
2、型轴突轴突 轴突型轴突型胞体胞体胞体型胞体型树突树突树突型树突型按结构和机制按结构和机制化学性突触化学性突触电突触电突触按照传递性质按照传递性质兴奋性突触兴奋性突触抑制性突触抑制性突触第3页/共79页第四页，编辑于星期二：五点 五十分。52.电突触电突触（1）缝隙连接（）缝隙连接（gapjunction）细胞间惟一能细胞间惟一能直接直接进行信息和物质交换的通道。进行信息和物质交换的通道。由相邻细胞膜上的两个连接子（由相邻细胞膜上的两个连接子（connexon）相互锚定而成）相互锚定而成。六个连接蛋白（六个连接蛋白（connexin）排列成六角形，中央有一直径约）排列成六角形，中央有一直径约1.
3、5nm的孔形成的孔形成了连接两细胞的了连接两细胞的亲水性孔道亲水性孔道。第4页/共79页第五页，编辑于星期二：五点 五十分。6在体内有较广泛的分布，发育期超过发育成熟后在体内有较广泛的分布，发育期超过发育成熟后神经系统中主要存在于胶质细胞之间神经系统中主要存在于胶质细胞之间分子量低于分子量低于1KD或直径小于或直径小于1.5nm的物质可通过缝隙连接的物质可通过缝隙连接（2）电突触的作用）电突触的作用 功能意义：功能意义：使神经元形成同步化活动使神经元形成同步化活动不存在突触延搁不存在突触延搁传递信号可靠，不易受各种因素的影响传递信号可靠，不易受各种因素的影响传递速度快，易于形成同步化传递速度快
4、，易于形成同步化第5页/共79页第六页，编辑于星期二：五点 五十分。7电突触电突触结构基础：结构基础：缝隙连接缝隙连接（gapjunction）电突触的突触间隙很窄，在突触小体内电突触的突触间隙很窄，在突触小体内无突触小泡无突触小泡，间隙两侧，间隙两侧的的膜是对称膜是对称的，形成通道，带电离子可通过通道传递电信的，形成通道，带电离子可通过通道传递电信号。号。特点：特点：电突触多数是电突触多数是双向传导双向传导的，即缝隙连接，是以电流（电讯的，即缝隙连接，是以电流（电讯号）传递信息。作为化学突触号）传递信息。作为化学突触,其传递是单向性的，化学物其传递是单向性的，化学物质（神经递质）作为通讯的媒
5、介。质（神经递质）作为通讯的媒介。第6页/共79页第七页，编辑于星期二：五点 五十分。83.化学突触化学突触经经典典突突触触传传递递，即即突突出出前前神神经经元元产产生生的的兴兴奋奋性性电电信信号号（动动作作电电位位）诱诱发发突突触触前前膜膜释释放放神神经经递递质质，跨跨过过突突触触间间隙隙而而作作用用于于突突触触后后膜膜，进进而而改改变变突突触触后后神神经经元的电活动。元的电活动。突突触触前前神神经经元元首首先先通通过过释释放放神神经经递递质质，将将神神经经元元电电信信号号转转变变为为化化学学信信号号，然然后后携携带带信信息息的的神神经经递递质质作作用用于于突突触触后后膜膜，并并将将化化学学
6、信信号号再再转转换换为为电电信信号号，所所以以又又称称为为电电化化学学电传递。电传递。第7页/共79页第八页，编辑于星期二：五点 五十分。9（1）化学突触的解剖结构）化学突触的解剖结构 突触前膜突触前膜 7.5 nm7.5 nm，递质、受体递质、受体 突触间隙突触间隙 202030 nm30 nm，粘多糖、糖蛋白、水，粘多糖、糖蛋白、水解酶解酶 突触后膜突触后膜 受体、离子通道受体、离子通道以轴突末梢释放特殊的化学物质来完成以轴突末梢释放特殊的化学物质来完成突触传递的方式突触传递的方式第8页/共79页第九页，编辑于星期二：五点 五十分。10（2）突触前膜）突触前膜（presynapticmem
7、brane）突触终扣（突触终扣（synapticbutton）致密突起（致密突起（denseprojection）网格（网格（grid）突触囊泡突触囊泡，突触小泡，突触小泡（synapticvesicle）信号整合区信号整合区特征：特征：大量突触囊泡大量突触囊泡第9页/共79页第十页，编辑于星期二：五点 五十分。11（3）突触间隙）突触间隙(synapticcleft)约约20nm含电子致密物质含电子致密物质第10页/共79页第十一页，编辑于星期二：五点 五十分。12（4）突触后膜）突触后膜（postsynapticmembrane）含多种特异的蛋白质，主要是含多种特异的蛋白质，主要是受体蛋白
8、、通道蛋受体蛋白、通道蛋白白，还有一些能分解神经递质使之失活的，还有一些能分解神经递质使之失活的酶类酶类。特征：特征：颗粒和细丝颗粒和细丝第11页/共79页第十二页，编辑于星期二：五点 五十分。134.突触传递突触传递synaptictransmission突触前神经元：突触前神经元：电电信号信号化学信号化学信号突触间隙：突触间隙：化学化学物质物质突触后神经元突触后神经元突触后神经元：化学信号突触后神经元：化学信号电电信号信号第12页/共79页第十三页，编辑于星期二：五点 五十分。14过程过程Ca2+内流进入突触前膜内流进入突触前膜囊泡释放递质到突触间隙囊泡释放递质到突触间隙递质作用于突触后膜
9、受体，递质作用于突触后膜受体，打开钠通道打开钠通道递质激活突触后膜递质激活突触后膜G蛋白偶蛋白偶联受体联受体递质作用于突触前膜受体递质作用于突触前膜受体或被突触前膜重摄入或被突触前膜重摄入递质被胶质细胞摄入递质被胶质细胞摄入突触囊泡的形成突触囊泡的形成其它囊泡释放其它囊泡释放（1）化学突触的传递）化学突触的传递过程和特点过程和特点第13页/共79页第十四页，编辑于星期二：五点 五十分。15特点特点(1)单向传递单向传递(2)突触延搁（突触延搁（0.5ms）(3)总和总和(4)对内环境变化的敏感性对内环境变化的敏感性(5)对某些药物敏感对某些药物敏感第14页/共79页第十五页，编辑于星期二：五点
10、 五十分。16（2）突触前膜去极化和）突触前膜去极化和Ca2的内流的内流第15页/共79页第十六页，编辑于星期二：五点 五十分。17（3）突触前递质释放）突触前递质释放以胞吐（以胞吐（exocytosis）的形式释放神经递质）的形式释放神经递质以胞吞（以胞吞（endocytosis）的方式进行再生）的方式进行再生Endocytosisandexocytosis第16页/共79页第十七页，编辑于星期二：五点 五十分。18神经递质在突触前细胞发生冲动（动作电位）神经递质在突触前细胞发生冲动（动作电位）时，钙离子通道负责将时，钙离子通道负责将去极化去极化转化成神经转化成神经递质的释放。递质的释放。兴
11、奋兴奋-分泌耦合（分泌耦合（excitation-secretioncoupling）第17页/共79页第十八页，编辑于星期二：五点 五十分。19（4）量子释放与胞吐作用）量子释放与胞吐作用量子释放（量子释放（quantalrelease）胞吐（胞吐（exocytosis）去极化去极化Ca2内流内流泊靠泊靠融合融合、卸货、卸货胞饮、再填充胞饮、再填充量子释放的基础：一个囊泡，量子释放的基础：一个囊泡，“最小包装最小包装”第18页/共79页第十九页，编辑于星期二：五点 五十分。20融合方式融合方式吻了就跑吻了就跑（kiss-and-run）全融合全融合第19页/共79页第二十页，编辑于星期二：五
12、点 五十分。21（5）参与胞吐作用的相关蛋白）参与胞吐作用的相关蛋白突触囊泡膜蛋白突触囊泡膜蛋白突触前膜蛋白质突触前膜蛋白质胞液中的蛋白质胞液中的蛋白质突触蛋白突触蛋白、突触小泡蛋白、突触结合、突触小泡蛋白、突触结合蛋白、囊泡整合蛋白家族等蛋白、囊泡整合蛋白家族等突触融合蛋白、突触小体相关蛋白突触融合蛋白、突触小体相关蛋白-25、生长相关蛋白生长相关蛋白-43等等N乙基马来酰亚胺敏感因子乙基马来酰亚胺敏感因子-可溶性可溶性NSF附着附着蛋白蛋白GAP-43 (green)Synapsin第20页/共79页第二十一页，编辑于星期二：五点 五十分。22（6）神经递质）神经递质突触前突触前释放的调制
13、释放的调制4种调制靶点种调制靶点 内在过程内在过程:由静息膜电位或动作电位发由静息膜电位或动作电位发放的变化所引起放的变化所引起 2种过程种过程外部过程外部过程:其它神经元的突触输入其它神经元的突触输入 改变启闭钙通道改变启闭钙通道改变钙通道门控改变钙通道门控改变改变K+或或Na+内流内流作用于作用于Ca2+内流的下游机制内流的下游机制第21页/共79页第二十二页，编辑于星期二：五点 五十分。23（7）慢传递与快传递）慢传递与快传递快信息传导快信息传导：直接产生突触后电位，：直接产生突触后电位，1mS是突触传递的基本形式是突触传递的基本形式慢信息传导慢信息传导:产生一系列生化反应，以秒计产生一
14、系列生化反应，以秒计是一种调制机制是一种调制机制第22页/共79页第二十三页，编辑于星期二：五点 五十分。24二、突触整合二、突触整合（synapticintegration）Atypicalmammalianneuroninthecortexmaybeinsynapticcontactwith100-1000otherneurons兴奋性突触后电位兴奋性突触后电位(EPSP)抑制性突触后电位抑制性突触后电位(IPSP)突触整合突触整合:神经元将各种传入冲动引起神经元将各种传入冲动引起的的突触后突触后反应进行反应进行空间和空间和时间的总和时间的总和，最终决定是，最终决定是否输出动作电位的过程。
15、否输出动作电位的过程。第23页/共79页第二十四页，编辑于星期二：五点 五十分。25中中科科院院上上海海生生命命科科学学研研究究院院神神经经研研究究所所的的研研究究人人员员发发现现了了大大脑脑皮皮层层维维持持兴兴奋奋和和抑抑制制动动态态平平衡衡的的新新机机制制，并并画画出出了了一一幅幅大大脑脑皮皮层层“太太极极图图”，这这项项研研究究有有助助于于分分析析癫癫痫痫、精精神神分分裂裂症症等等神神经经系系统统疾疾病病。这这一一研研究究成成果果公布在公布在公共科学图书馆公共科学图书馆生物学生物学（PLoS Biology）杂志上。）杂志上。大大脑脑皮皮层层各各种种功功能能的的正正常常发发挥挥依依赖赖于
16、于皮皮层层中中兴兴奋奋和和抑抑制制的的动动态态平平衡衡。在在皮皮层层神神经经网网络络中中，兴兴奋奋性性的的锥锥体体神神经经元元和和抑抑制制性性的的中中间间神神经经元元通通过过突突触触结结构构形形成成局局部部神神经经环环路路，这这些些环环路路是是皮皮层层中中兴兴奋奋-抑抑制制平平衡衡的的结结构构基基础础。一一般般认认为为，兴兴奋奋性性神神经经元元发发放放的的动动作作电电位位（数数码码信信号号）沿沿轴轴突突传传导导至至突突触触前前膜膜，通通过过突突触触传传递递在在抑抑制制性性神神经经元元上上产产生生兴兴奋奋性性突突触触后后电电位位（EPSP），如如果果达达到到特特定定的的发发放放阈阈值值，抑抑制制
17、性性神神经经元元会会产产生生动动作作电电位位并并在在其其支支配配的的兴兴奋奋性性神神经经元元上上产产生生抑抑制制性性突突触触后后电电位位（IPSP），从从而而反反馈馈抑抑制制兴兴奋奋性性神神经经元元。大大脑脑皮皮层层的的电电活活动动状状态态与与行行为为息息息息相相关关，那那么么皮皮层层又又是是如如何何在在不不同同的的电电活活动动状状态态下下（即即当当神神经经元处于不同的膜电位水平时）维持兴奋元处于不同的膜电位水平时）维持兴奋-抑制的动态平衡呢？抑制的动态平衡呢？第24页/共79页第二十五页，编辑于星期二：五点 五十分。26研研究究人人员员在在离离体体脑脑薄薄片片上上应应用用膜膜片片钳钳技技术术
18、同同时时记记录录多多个个皮皮层层神神经经元元，发发现现反反馈馈性性抑抑制制受受到到突突触触前前锥锥体体神神经经元元膜膜电电位位的的调调控控：锥锥体体神神经经元元的的阈阈下下膜膜电电位位去去极极化化（兴兴奋奋性性提提高高）可可增增强强其其动动作作电电位位在在突突触触后后锥锥体体神神经经元元上上引引起起的的双双突突触触IPSP（抑抑制制性性增增强强）。进进一一步步实实验验证证明明，双双突突触触IPSP的的增增强强是是由由抑抑制制性性中中间间神神经经元元所所介介导导：突突触触前前去去极极化化增增大大动动作作电电位位在在抑抑制制性性中中间间神神经经元元上上诱诱发发EPSP（膜膜电电位位依依赖赖的的模模
19、拟拟信信号号），并并使使其其发发放放动动作作电电位位的的概概率率和和数数目目增增加加，从从而而介介导导IPSP的的增增强强。这这种种膜膜电电位位依依赖赖的的EPSP和和IPSP的的变变化化由由轴轴突突D-电电流流（一一种种快快激激活活但但缓缓慢失活的钾电流）所介导。慢失活的钾电流）所介导。该该研研究究揭揭示示了了大大脑脑皮皮层层动动态态维维持持其其网网络络中中兴兴奋奋和和抑抑制制平平衡衡的的新新机机制制。由由于于皮皮层层中中这这一一平平衡衡的的破破坏坏与与癫癫痫痫、精精神神分分裂裂症症等等神神经经系系统统疾疾病病有有关关，这这项项研研究成果可为相关疾病的临床治疗提供新思路。究成果可为相关疾病的
20、临床治疗提供新思路。第25页/共79页第二十六页，编辑于星期二：五点 五十分。27突触整合（突触整合（synapticintegration）：）：不是突触电位简单的代数和不是突触电位简单的代数和是突触处被激活的电导和离子流的对抗作用是突触处被激活的电导和离子流的对抗作用受突触电位在神经元树突分支上几何位置的影响受突触电位在神经元树突分支上几何位置的影响是脑最基本功能活动的本质是脑最基本功能活动的本质第26页/共79页第二十七页，编辑于星期二：五点 五十分。28（1）突触整合的简单形式）突触整合的简单形式总和总和时间总和时间总和空间总和空间总和（2）突触整合的关键部位）突触整合的关键部位轴突始
21、段（轴突始段（axoninitialsegment）即动作电位的触发区即动作电位的触发区 轴突始段轴突始段第27页/共79页第二十八页，编辑于星期二：五点 五十分。29三、突触可塑性三、突触可塑性（synapticplasticity）突触可塑性突触可塑性指化学性突触传递效能的改变指化学性突触传递效能的改变，包括，包括突触传递增突触传递增强强和和突触传递减弱突触传递减弱两方面，表现为突触后膜上两方面，表现为突触后膜上电反应电反应的增强的增强或减弱或减弱。Typical LTP graph,obtained from the CA1 region of the hippocampus 根据电反应
22、持续时间：根据电反应持续时间：短时程突触可塑性短时程突触可塑性长时程突触可塑性长时程突触可塑性第28页/共79页第二十九页，编辑于星期二：五点 五十分。30突触可塑性突触可塑性（广义）（广义）突触传递可塑性突触传递可塑性突触发育可塑性突触发育可塑性突触形态的可塑性突触形态的可塑性第29页/共79页第三十页，编辑于星期二：五点 五十分。31（1）短时程突触可塑性）短时程突触可塑性突触前神经末梢受到一连串有效电刺激后，在短突触前神经末梢受到一连串有效电刺激后，在短时间内（数十毫秒到数十分钟）突触前或突触后反应时间内（数十毫秒到数十分钟）突触前或突触后反应的增强或减弱。的增强或减弱。三三种种形形式式
23、突触易化（突触易化（synapticfacilitation）强直后增强（强直后增强（posttetanicpotentiation,PTP）突触抑制（突触抑制（synapticdepression）第30页/共79页第三十一页，编辑于星期二：五点 五十分。32（2）长时程突触可塑性）长时程突触可塑性可以持续数小时乃至数周的突触活动的增强与可以持续数小时乃至数周的突触活动的增强与抑制现象，分别被称为抑制现象，分别被称为LTP和和LTD。LTP(longtermpotentiation)：突触前末梢受到强：突触前末梢受到强直刺激后，突触后神经元出现的一种突触后电位持直刺激后，突触后神经元出现的一
24、种突触后电位持续性增强的现象。续性增强的现象。LTP被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一第31页/共79页第三十二页，编辑于星期二：五点 五十分。33 long-term synaptic potentiation第32页/共79页第三十三页，编辑于星期二：五点 五十分。34LTD（longtermdepression）突触传递效应持续性下突触传递效应持续性下降的一种现象，降的一种现象，小脑皮小脑皮层层是产生是产生LTD的重要部的重要部位之一。位之一。Sti:PFRec:PC-EPSPSti:PF and CF(14Hz)+PFRec:P
25、C-EPSP PCCFPF第33页/共79页第三十四页，编辑于星期二：五点 五十分。35第二节第二节第二节第二节 神经系统信号转导神经系统信号转导神经系统信号转导神经系统信号转导指神经递质、神经调质、激素、神经营养因子或细胞因子等指神经递质、神经调质、激素、神经营养因子或细胞因子等细胞间信号转化为细胞内生物化学信号并产生后续神经细胞功能细胞间信号转化为细胞内生物化学信号并产生后续神经细胞功能改变的过程。改变的过程。受体（受体（receptor）:存在于细胞膜或细胞内的生物大分子（糖蛋存在于细胞膜或细胞内的生物大分子（糖蛋白或脂蛋白），能够特异性地识别和结合有生物活性的化学信白或脂蛋白），能够特
26、异性地识别和结合有生物活性的化学信号物质，启动一系列信号转导，产生相应的生物效应。号物质，启动一系列信号转导，产生相应的生物效应。第34页/共79页第三十五页，编辑于星期二：五点 五十分。36受体的分类、命名及分子结构受体的分类、命名及分子结构细细胞膜胞膜受体受体环状受体环状受体七次跨膜七次跨膜螺旋受体螺旋受体一次跨膜螺旋受体一次跨膜螺旋受体细细胞内胞内受体受体受体的基本特征受体的基本特征1）饱和性）饱和性2）特异性）特异性3）可逆性）可逆性4）亲和性）亲和性5）区域分布性）区域分布性第35页/共79页第三十六页，编辑于星期二：五点 五十分。371）环状受体）环状受体,配体门控离子通道配体门控
27、离子通道（ligand-gatedionchannel）特征特征由由45个跨膜亚单位聚集，构成中央水个跨膜亚单位聚集，构成中央水相孔洞相孔洞每个亚单位一般具有每个亚单位一般具有24个由疏水氨个由疏水氨基酸组成的跨膜基酸组成的跨膜螺旋区段螺旋区段每个亚单位都有一个较大的细胞每个亚单位都有一个较大的细胞外外N端，上面有特异性配体结合的部位。端，上面有特异性配体结合的部位。第36页/共79页第三十七页，编辑于星期二：五点 五十分。382）七次跨膜）七次跨膜螺旋受体螺旋受体,2）七次跨膜）七次跨膜螺旋受体螺旋受体G蛋白偶联受体（蛋白偶联受体（Gproteincoupledreceptor）蛇型受体（蛇
28、型受体（serpentinereceptor）七次跨膜七次跨膜螺旋受体结构螺旋受体结构一条肽链，一条肽链，7次跨膜；次跨膜；N端端在膜外，糖修饰在膜外，糖修饰,亲水性氨基亲水性氨基酸组成酸组成跨膜部分为跨膜部分为 螺旋结构，疏螺旋结构，疏水水 C端在胞内，为与效应端在胞内，为与效应器偶联的部位或本身的效应器偶联的部位或本身的效应部位部位特征特征第37页/共79页第三十八页，编辑于星期二：五点 五十分。39G G蛋白蛋白蛋白蛋白:能结合并水解三磷酸鸟苷，且其功能也受能结合并水解三磷酸鸟苷，且其功能也受能结合并水解三磷酸鸟苷，且其功能也受能结合并水解三磷酸鸟苷，且其功能也受GTP-GDPGTP-G
29、DP转化的调节转化的调节转化的调节转化的调节受体和各种效应器受体和各种效应器（酶、通道）之间的（酶、通道）之间的通过通过G蛋白偶联蛋白偶联第38页/共79页第三十九页，编辑于星期二：五点 五十分。403）一次跨膜螺旋受体）一次跨膜螺旋受体催化型受体（催化型受体（catalyticreceptor）酶偶联受体（酶偶联受体（enzymecoupledreceptor）一次跨膜螺旋受体结构一次跨膜螺旋受体结构全部为糖蛋白且只有一个跨膜螺旋全部为糖蛋白且只有一个跨膜螺旋结构结构配体与受体结合后改变酶的活性配体与受体结合后改变酶的活性由由4部分组成：部分组成：识别部位、跨膜结构识别部位、跨膜结构催化部位
30、、调节部位催化部位、调节部位第39页/共79页第四十页，编辑于星期二：五点 五十分。41细胞内受体细胞内受体多为反式作用因子（多为反式作用因子（trans-actingfactor）特征特征通常为通常为4001000个氨基酸残基个氨基酸残基四个区域：四个区域：高度可变区，含高度可变区，含25603个氨基酸残基，具转录激活作用个氨基酸残基，具转录激活作用DNA结合区，有结合区，有6668个氨基酸残基，富含半胱氨酸并有锌个氨基酸残基，富含半胱氨酸并有锌指结构指结构 激素结合区，由激素结合区，由220250个氨基酸残基个氨基酸残基铰链区，短序列铰链区，短序列第40页/共79页第四十一页，编辑于星期二
31、：五点 五十分。42受体活性调节受体活性调节受体下调：受体下调：数目减少和数目减少和/或结合力降低与失敏或结合力降低与失敏 受体上调：受体上调：数目增多和数目增多和/或对配体的结合力增加或对配体的结合力增加 常见机制常见机制磷酸化和脱磷酸化作用磷酸化和脱磷酸化作用G蛋白的调节蛋白的调节酶促水解作用酶促水解作用第41页/共79页第四十二页，编辑于星期二：五点 五十分。43神经系统信号转导方式神经系统信号转导方式直接激活离直接激活离子通道受体子通道受体激活激活G蛋白蛋白偶联受体偶联受体激活酪氨酸激激活酪氨酸激酶酶作用于神经作用于神经元胞质或核内元胞质或核内受体受体第42页/共79页第四十三页，编辑
32、于星期二：五点 五十分。44一、一、G蛋白与跨膜信号转导蛋白与跨膜信号转导G蛋白蛋白:能结合并水解能结合并水解三磷酸鸟苷三磷酸鸟苷，且其功能也受，且其功能也受GTP-GDP转化的调节转化的调节第43页/共79页第四十四页，编辑于星期二：五点 五十分。451.G蛋白的特点及分类蛋白的特点及分类特点特点 都是膜蛋白（不跨膜）都是膜蛋白（不跨膜）都由三个不同的亚单位组成，都由三个不同的亚单位组成，亚单亚单位通常组成紧密的二聚体，共同发挥作用。位通常组成紧密的二聚体，共同发挥作用。亚亚:3946kDa，有特异的有特异的GTP结合位点，结合位点，有有GTP酶活性酶活性，不同，不同G蛋白的结构上的差别主蛋
33、白的结构上的差别主要表现在要表现在 亚单位。亚单位。第44页/共79页第四十五页，编辑于星期二：五点 五十分。46（1）当外环境中不存在受体的激动剂时，）当外环境中不存在受体的激动剂时，G蛋白的三个亚单位呈聚合状态，蛋白的三个亚单位呈聚合状态，亚单位与亚单位与GDP结合结合,形成形成G蛋白蛋白GDP复合体。（复合体。（2）当外环境中存在受体的激动剂时，）当外环境中存在受体的激动剂时，受体与之结合，同时释放受体与之结合，同时释放GDP,形成配体受体形成配体受体G蛋白复合体。（蛋白复合体。（3）在镁离子）在镁离子存在的条件下，存在的条件下，GDP为为GTP所取代，使整个复合体解离为三部分所取代，使
34、整个复合体解离为三部分;即受体，即受体，复合体及被激活的复合体及被激活的亚单位与亚单位与GTP复合体。激活的复合体。激活的亚单位与亚单位与GTP复合体可激活复合体可激活效应器，例如腺苷酸环化酶。由于激活的效应器，例如腺苷酸环化酶。由于激活的亚单位本身具有亚单位本身具有GTP酶活性，因而酶活性，因而GTP被水解为被水解为GDP,后者再和后者再和亚单位形成亚单位形成G蛋白三聚体，完成蛋白三聚体，完成G蛋白的循环。蛋白的循环。2.G蛋白的作用机制蛋白的作用机制第45页/共79页第四十六页，编辑于星期二：五点 五十分。47第46页/共79页第四十七页，编辑于星期二：五点 五十分。483.G蛋白在中枢神
35、经系统的作用蛋白在中枢神经系统的作用直接调节的直接调节的离子通道离子通道：钾通道、钙通道及内向整流钾通道：钾通道、钙通道及内向整流钾通道激活细胞内的酶而产生激活细胞内的酶而产生第二信使第二信使再影响离子通道或其他再影响离子通道或其他启动慢，持续时间长启动慢，持续时间长第47页/共79页第四十八页，编辑于星期二：五点 五十分。49二、二、第二信使介导的信号转导途径第二信使介导的信号转导途径通常以细胞膜为界，将胞外信号分子（神经递质和激素等）通常以细胞膜为界，将胞外信号分子（神经递质和激素等）第一信使，而膜内的小分子化合物被称为第二信使（胞内信使）。第一信使，而膜内的小分子化合物被称为第二信使（胞
36、内信使）。1第一信使：激素、递质等第一信使：激素、递质等2效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯酶效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯酶C等等3第二信使：环腺苷酸（第二信使：环腺苷酸（cAMP）,环鸟苷酸（环鸟苷酸（cGMP）,Ca2,一氧化氮（一氧化氮（NO）,IP3，前列腺素，前列腺素等。等。第48页/共79页第四十九页，编辑于星期二：五点 五十分。501.腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶/cAMP-依赖性蛋白激酶系统依赖性蛋白激酶系统 该系统含有质该系统含有质膜中的三种组分：膜中的三种组分：受体，受体，G蛋白蛋白,AC 胞外信号通胞外信号通过控制过控制AC来控来控制制cAMP浓度浓度第49页/共79页第五十页，编
37、辑于星期二：五点 五十分。51激活激活cAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶A调节亚基，催化亚基调节亚基，催化亚基第50页/共79页第五十一页，编辑于星期二：五点 五十分。52CREB反应元件蛋白反应元件蛋白丝氨酸残基磷酸化丝氨酸残基磷酸化第51页/共79页第五十二页，编辑于星期二：五点 五十分。53神经递质通过神经递质通过G蛋白偶联受体介导的蛋白偶联受体介导的AC-cAMP-PKA信号转导途径信号转导途径肾上腺素（肾上腺素（型）、促肾上型）、促肾上腺皮质激素等刺激腺皮质激素等刺激AC,激激活活cAMP阿片肽、肾上腺素（阿片肽、肾上腺素（型）型）等抑制等抑制AC,降低降低cAMP第52页/共79
38、页第五十三页，编辑于星期二：五点 五十分。542.鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶/cGMP-依赖性蛋白激酶系统依赖性蛋白激酶系统鸟苷酸环化酶（鸟苷酸环化酶（GC)催化催化GTP生成生成cGMP,激活激活cGMP依赖的蛋依赖的蛋白激酶（白激酶（PKG）。）。cGMP与与GC一起构成细胞信息传递中一起构成细胞信息传递中另一重要的第二信使系统。另一重要的第二信使系统。虽然在细胞内虽然在细胞内cGMP的水平比的水平比cAMP低很多，但在某些可兴低很多，但在某些可兴奋组织中起着某种特异的调节作用。如脊椎动物视网膜光电转换机制，奋组织中起着某种特异的调节作用。如脊椎动物视网膜光电转换机制，小脑浦肯野细胞内第二信
39、使，还可以调节平滑肌的肌张力。小脑浦肯野细胞内第二信使，还可以调节平滑肌的肌张力。第53页/共79页第五十四页，编辑于星期二：五点 五十分。55胞外信号分子与细胞表面胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶膜上的磷脂酶C（PLC-），使质膜上），使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号，这一）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号，这一信号系统又称为信号系统又称为“双信使系统双信使系统”。3.膜磷脂代谢
40、产物介导的不同的第二信使系统膜磷脂代谢产物介导的不同的第二信使系统第54页/共79页第五十五页，编辑于星期二：五点 五十分。56IP3-Ca2信号传递途径信号传递途径IP3与内质网上的与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内胞内Ca2+浓度升高。激活各类依赖钙离子的蛋白。浓度升高。激活各类依赖钙离子的蛋白。第55页/共79页第五十六页，编辑于星期二：五点 五十分。57DG-PKC信号传递途径信号传递途径DG结合于质膜上，可活化结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶与质膜结合的蛋白激酶C（PKC）。）。PKC以非活性形以非活性形式分布于细胞溶质中，
41、当细式分布于细胞溶质中，当细胞接受刺激，产生胞接受刺激，产生IP3，使，使Ca2+浓度升高，浓度升高，PKC便转位便转位到质膜内表面，被到质膜内表面，被DG活化，活化，PKC可以使蛋白质的丝氨酸可以使蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化。苏氨酸残基磷酸化。另一种另一种DG生成途径，即由磷脂生成途径，即由磷脂酶催化质膜上的磷脂酰胆碱断裂酶催化质膜上的磷脂酰胆碱断裂产生的产生的DG，用来维持，用来维持PKC的的长期效应。长期效应。第56页/共79页第五十七页，编辑于星期二：五点 五十分。58膜磷脂代谢产物介导的不同的第二信使系统膜磷脂代谢产物介导的不同的第二信使系统第57页/共79页第五十八页，编辑于
42、星期二：五点 五十分。59三、三、胞内钙信号途径胞内钙信号途径神经细胞的功能大都与神经细胞的功能大都与Ca2密切相关密切相关胞浆内游离胞浆内游离Ca2浓度在浓度在0.011 mol/L，大多数神经元为，大多数神经元为100nmol/L细胞外液中细胞外液中Ca2浓度约浓度约2.5mmol/L胞内胞内Ca2主要反应：主要反应：激活钙调蛋白（激活钙调蛋白（calmodulin，CaM），PKC第58页/共79页第五十九页，编辑于星期二：五点 五十分。60（1）引起神经元）引起神经元Ca2+升高的主要方式升高的主要方式 Ca 2内流内流 胞浆内的钙库：胞浆内的钙库：内质网、核等内质网、核等 钙通道钙通
43、道电压敏感性钙通道：电压敏感性钙通道：（VSCCs）配体门控性钙通道：配体门控性钙通道：（LGCCs）L-型、型、N-型、型、P/Q-型、型、T-型型 NMDAR、nAChR、5-HTR3、AMPAR、KAR（2）神经元）神经元Ca2+外排外排Ca2-ATP酶，即酶，即 Ca2泵泵Na/Ca2交换体交换体第59页/共79页第六十页，编辑于星期二：五点 五十分。61电压敏感性电压敏感性Ca2通道通道（1）引起神经元）引起神经元Ca2+升高的主要方式升高的主要方式第60页/共79页第六十一页，编辑于星期二：五点 五十分。62配体门控性配体门控性Ca2通道通道第61页/共79页第六十二页，编辑于星期
44、二：五点 五十分。63（2）神经元）神经元Ca2外排外排Na2+/Ca2+交换体交换体Ca2+-ATPase第62页/共79页第六十三页，编辑于星期二：五点 五十分。64四、四、胞内其它信号转导途径胞内其它信号转导途径酪氨酸蛋白激酶（酪氨酸蛋白激酶（tyrosineproteinkinase，TPK）在细胞的生长、增殖、分化等过程中发挥重要的）在细胞的生长、增殖、分化等过程中发挥重要的调节作用。调节作用。细胞质膜上的受体型细胞质膜上的受体型TPK，催化型受体，催化型受体胞浆中的非受体型胞浆中的非受体型TPK，酶偶联受体，酶偶联受体第63页/共79页第六十四页，编辑于星期二：五点 五十分。651
45、.酪氨酸激酶受体的信号转导途径酪氨酸激酶受体的信号转导途径本身既是受体又具有酪氨酸激酶的活性本身既是受体又具有酪氨酸激酶的活性对蛋白的磷酸化作用只限于酪氨酸残基对蛋白的磷酸化作用只限于酪氨酸残基其活性不受细胞内第二信使分子的调节其活性不受细胞内第二信使分子的调节酶的活性部分即为位于细胞内的一个催化结构域，是酶的活性部分即为位于细胞内的一个催化结构域，是某些生长因子膜受体的一部分。某些生长因子膜受体的一部分。受体酪氨酸蛋白激酶受体酪氨酸蛋白激酶（receptortyrosineproteinkinase,RTPK）第64页/共79页第六十五页，编辑于星期二：五点 五十分。66 受体型受体型TPK
46、-Ras-MAPKTPK-Ras-MAPK途径途径 催化型受体与配体结催化型受体与配体结合后，发生自身磷酸化并合后，发生自身磷酸化并磷酸化中介分子磷酸化中介分子Grb2Grb2和和SOSSOS，使其活化，进而，使其活化，进而激活激活RasRas蛋白，开启为多种蛋白，开启为多种生长因子信息传递过程所生长因子信息传递过程所共有的共有的RasRas通路通路。第65页/共79页第六十六页，编辑于星期二：五点 五十分。672.酪氨酸激酶偶联受体的信号转导途径酪氨酸激酶偶联受体的信号转导途径 受体本身不具有酶催化活性，胞内部分含非受体本身不具有酶催化活性，胞内部分含非受体酪氨酸蛋白激酶的结合位点受体酪氨酸
47、蛋白激酶的结合位点 受体为多亚基的复合物受体为多亚基的复合物 有两个家族：有两个家族：JAK PKT家族家族 Src PKT家族家族第66页/共79页第六十七页，编辑于星期二：五点 五十分。68JAK-STAT信号转导途径信号转导途径1、配体与受体结合导致配体与受体结合导致受体二聚化受体二聚化2、二聚化受体激活二聚化受体激活JAK3、JAK将将STAT磷酸化磷酸化4、STAT形成二聚体，暴形成二聚体，暴露出入核信号露出入核信号5、STAT进入核内，调进入核内，调节基因表达。节基因表达。第67页/共79页第六十八页，编辑于星期二：五点 五十分。69五、五、信息传导通路中的蛋白质磷酸化信息传导通路
48、中的蛋白质磷酸化磷酸化与脱磷酸化是生磷酸化与脱磷酸化是生物体物体最基本和最重要最基本和最重要的调的调节反应，依靠节反应，依靠蛋白激酶蛋白激酶和和蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶完成。完成。磷酸化和脱磷酸化能够以磷酸化和脱磷酸化能够以很很快快的速度进行的速度进行信号转导信号转导级联反应级联反应的终的终末几乎都是蛋白质的磷末几乎都是蛋白质的磷酸化酸化概念和意义概念和意义大量负电荷大量负电荷第68页/共79页第六十九页，编辑于星期二：五点 五十分。701.神经系统主要的第二信使依赖性神经系统主要的第二信使依赖性蛋白激酶蛋白激酶（1）PKA脑内的蛋白激酶主脑内的蛋白激酶主要是要是PKA四聚体（四聚体（C2R2）组
49、成的别构酶组成的别构酶第69页/共79页第七十页，编辑于星期二：五点 五十分。71（2）PKG神经系统另一主要类型的蛋白激酶神经系统另一主要类型的蛋白激酶PKG与与PKA同源同源cGMP与与PKG的调节区结合的调节区结合第70页/共79页第七十一页，编辑于星期二：五点 五十分。72（3）Ca2依赖性蛋白激酶依赖性蛋白激酶CaMPK：被：被Ca2+结合钙调蛋白所活化结合钙调蛋白所活化PKC：在：在Ca2+结合结合DG或其它脂类所活化或其它脂类所活化分分类类在神经系统均存在在神经系统均存在CaM-kinasePKC第71页/共79页第七十二页，编辑于星期二：五点 五十分。731)CaMPKThea
50、ctivationofCaM-kinaseII.Ca2+CaMCa2+-CaMCaM-PKIICaM-PKIIMAP2酪氨酸羟化酪氨酸羟化梅梅色氨酸羟化色氨酸羟化酶酶管蛋白管蛋白突触蛋白突触蛋白第72页/共79页第七十三页，编辑于星期二：五点 五十分。742）PKC第73页/共79页第七十四页，编辑于星期二：五点 五十分。752.受磷酸化调控的神经系统蛋白质受磷酸化调控的神经系统蛋白质蛋白磷酸化蛋白磷酸化参与调控神经元各种各样的功能：参与调控神经元各种各样的功能：离子通道活性的调节离子通道活性的调节神经递质受体的敏感性神经递质受体的敏感性神经递质的合成、释放和再摄取神经递质的合成、释放和再摄取