神经生物学-4-神经元之间的信息传递-电突触传递资料教学教材.ppt

《神经生物学-4-神经元之间的信息传递-电突触传递资料教学教材.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《神经生物学-4-神经元之间的信息传递-电突触传递资料教学教材.ppt（51页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院神神经生物学生物学-4-4-神神经元之元之间的信的信息息传递-电突触突触传递资料料辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生

2、命科学学院一、一、缝隙连接与电传递缝隙连接与电传递Gap Junction&Electrical Synaptic Transmission辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院1.1.电传递和电突触电传递和电突触辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院电突触传递特点电突触传递特点（1 1）双向性传递（但有些具有整流作用的电突触，如螯虾腹神）双向性传递（但有些具有整流作用的电突触，如螯虾腹神经索、海兔和水蛭的神经系统、鱼脑干中的毛特纳氏细胞等经索、海兔和水蛭的神经系统、鱼脑干中的毛特纳氏细胞等只允许兴奋以电紧张的形式从突触前传到

3、突触后，为单向电只允许兴奋以电紧张的形式从突触前传到突触后，为单向电传递传递)（2 2）电突触两侧细胞膜可同时去极化，离子直接通过突触后膜；）电突触两侧细胞膜可同时去极化，离子直接通过突触后膜；（3 3）由于其低电阻的特性，因而传递速度非常快，几乎不存在）由于其低电阻的特性，因而传递速度非常快，几乎不存在潜伏期；潜伏期；辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院2.缝隙连接缝隙连接 缝隙连接（缝隙连接（gap junctiongap juncti

4、on）是上皮组织、平滑）是上皮组织、平滑肌、心肌、神经组织以及许多胚胎组织的细胞之间肌、心肌、神经组织以及许多胚胎组织的细胞之间连接的主要方式之一。分布非常广泛，有多种功能，连接的主要方式之一。分布非常广泛，有多种功能，它与细胞的代谢和分化、物质的运输等有密切关系，它与细胞的代谢和分化、物质的运输等有密切关系，是细胞间电传递的结构基础。是细胞间电传递的结构基础。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院结构和分子基础结构和分子基础l一种圆盘样（plaque-like）结构，连接处相邻细胞间有24nm的缝隙。l在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗

5、粒，膜内颗粒由六个相同或相似的跨膜蛋白亚单位组成，是构成缝隙连接的基本单位，称连接子（connexon）。l每个亚单位都是一个单一的蛋白（一条多肽链），称为连接蛋白（connexin），分子量为25,000D。l在缝隙连接中，相联细胞的连接子相互衔接形成连接子通道（connexon channel）。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院Cx Cx

6、 基因家族基因家族l编码一大类膜蛋白编码一大类膜蛋白,由许多成员组成。由许多成员组成。l其中至少有其中至少有12 12 种种Cx Cx 在成年或发育的神经系统中有不在成年或发育的神经系统中有不同程度的表达：同程度的表达：Cx26,Cx30,Cx33,Cx36,Cx37,Cx39,Cx40,Cx43 Cx26,Cx30,Cx33,Cx36,Cx37,Cx39,Cx40,Cx43 Cx45,Cx46,Cx47Cx45,Cx46,Cx47l各家族成员有大约各家族成员有大约50%50%氨基酸序列相同氨基酸序列相同,而且这些相而且这些相同的序列大多为跨膜区和细胞外环。同的序列大多为跨膜区和细胞外环。辽宁

7、师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院lGJ GJ 通道蛋白由通道蛋白由4 4 个个螺旋跨膜亲水片段螺旋跨膜亲水片段M1M14,2 4,2 个个胞外环胞外环(extracellular(extracellular loop)E1loop)E12,2,一个胞质环一个胞质环(cytoplastic loop)(cytoplastic loop)组成。组成。l连接蛋白的氨基连接蛋白的氨基(N(N 端端)和羧基和羧基(C(C 端端)末端位于胞浆末端位于胞浆内内,氨基末端相对比较保守氨基末端相对比较保守,而羧基末端则差异较大。而羧基末端则差异较大。l氨基末端的丝氨基末端的丝/苏及酪氨酸残基的磷酸化

8、水平影响苏及酪氨酸残基的磷酸化水平影响 GJ GJ 的功能状态的功能状态 。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院缝隙连接通透性缝隙连接通透性实验现象：实验现象：l昆虫唾液腺表皮细胞注射荧光染料，昆虫唾液腺表皮细胞注射荧光染料，可见染料可见染料相继扩散到邻近相继扩散到邻近的细胞，但却不能离开细胞的细胞，但却不能离开细胞。-表明这些细胞的细胞质有直接的联系表明这些细胞的细胞质有直接的联系l注射不同分子量的染料注射不同分子量的染料，发现，发现一般只允许分子量小于一般只允许分子量小于1.5kD1

9、.5kD和和直径小于直径小于1.5nm1.5nm的无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素的无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等化学物质通过。等化学物质通过。缝隙连接对通透分子的大小具有选择性缝隙连接对通透分子的大小具有选择性l降低细胞降低细胞PHPH值或升高钙离子浓度均可降低缝隙连接的通透性。值或升高钙离子浓度均可降低缝隙连接的通透性。当细胞破损时，大量钙离子进入，导致缝隙连接关闭，以免正当细胞破损时，大量钙离子进入，导致缝隙连接关闭，以免正常细胞受到伤害。常细胞受到伤害。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院（4 4）对缺氧、离子或化学环境的变化不敏感；）对缺氧、离子或化学环境

10、的变化不敏感；（5 5）包含的步骤较少，在传递过程中实行控制、改）包含的步骤较少，在传递过程中实行控制、改造的机会也比较少，但某些神经递质对电突触的造的机会也比较少，但某些神经递质对电突触的导电特性具有调制作用；导电特性具有调制作用；（6 6）在中枢神经系统和视网膜上，电传递主要发生）在中枢神经系统和视网膜上，电传递主要发生在同类神经元之间，具有促进神经元同步化活动在同类神经元之间，具有促进神经元同步化活动的功能。的功能。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院l20 Angstrom in diameterlMolecules 1000 daltons(750 daltons=1 a

11、ngstrom=1.0E-10 meter)Low ResistanceResistance:Ca+2pHElectric FieldsSodium concentration 辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院lElectrical coupling via gap junctions is extremely important in the brain and for functioning of the heart(myocardium心肌).lConnexin-43(Cx43)knock-out mice（基因敲除）die early from heart misfor

12、mations.l Cell-cell channel connectivity is crucial for normal hearing,and mutations in Cx26 course non-syndromic deafness.缝隙连接的生理意义缝隙连接的生理意义1.参与细胞分化参与细胞分化2.协调代谢协调代谢3.构成电突触构成电突触辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院2008 paper on SeizurelA key role for electrical communication between cortical bursting interneuron

13、s during ictal seizures was hypothesized in the 4-aminopyridine(4-AP)in vivo epilepsy modellThe blockade of GJ communication has been shown to reduce seizure activity in a number of epilepsy models in vitro辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学

14、学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院GJ 在在CNS 的主要功能：的主要功能：参与细胞间信息传递和神经脉冲的传导及神经功能活动的协调。GJ 具有传导快,阻抗低,延搁时间短的特点。如某一细胞受到刺激,或接受到外界某种信息,其离子电位改变并通过GJ 迅速将离子或其他调节信号传递给相邻细胞,完成机体的整体功能。GJ 允许细胞间直接交换离子,是神经元的电突触;这种电紧张突触联络是CNS 重要的同步

15、化机制,在呼吸节律、昼夜节律、脊髓前角运动神经元持续运动形式的产生与维持,甚至对于固定记忆的形成起重要作用。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院l电耦联是发育中神经环路一种普遍存在的特性,出现在化学突触分化形成之前。l脑内神经环路形成和皮层发生过程中,GJ 信号转导使准备迁移至皮层的细胞集合起来,使电生物学活动一致,从而形成一个个脑功能区。l神经系统成熟后,神经元间的GJ明显减少,但仍有一些特定神经元细胞间仍保持GJ电信号转导。l脊髓神经损伤后,运动神经元重新耦联,参与神经再生与功能重塑。参与细胞的分化生长与发育参与细胞的分化生长与发育辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学

16、院缓冲毒性化学物质的毒害作用或滋养受损细胞缓冲毒性化学物质的毒害作用或滋养受损细胞l受损害部分细胞可通过GJ 向周围细胞排出毒物,减少毒物对细胞的损害。周围细胞通过GJ 向该部分细胞提供其所需的营养物质,协助其功能恢复。l如果细胞受损害太严重或其毒物浓度太高,则其GJ 通道关闭而限制毒物扩散。受损细胞的有害物质也可能通过GJ 迅速进入正常细胞内,引起受损范围扩大。l有研究证实应用GJ 失耦联剂可减少缺血受损面积。星形胶质细胞网络就可以从血液循环中摄取能源物质星形胶质细胞网络就可以从血液循环中摄取能源物质并通过并通过GJ GJ 再传递、分发给神经元再传递、分发给神经元,对整个脑代谢起调对整个脑代

17、谢起调节作用。节作用。辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院Figure 1Multiple levels of gap junction channel structure.Individual transmembrane connexins(coloured blue and orange)assemble into hexamers called“connexon hemichannels.”Connexons from two adjacent cells join to make a channel across two plasma membranes(green),forming a“gap junction channel.”辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院辽宁师范大学生命科学学院此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢