《细胞间信息传递》PPT课件.ppt

,第三章 细胞间信息传递,细胞间信息传递是必不可少的（单细胞生物需要吗？）,传导 conduction 传递 transmission 信号转导 transduction,细胞间信息传递按信号在细胞之间扩散的开放性可分为：突触传递、旁分泌、内分泌、体表分泌等,突触synapse：神经元和神经元或其它效应器细胞之间机能上密切联系、结构上特殊分化的通讯连接形式。（Sherrington 1897) 突触传递 synaptic transmission,神经递质 neurotransmitter,第一节 缝隙连接与电传递,一、间隙连接,孔径1.5 nm,连接子，由6个连接子蛋白构成,离子通道的孔径？,间隙连接的通透性 受Ca2+和H+浓度调节 间隙连接的功能 传递电信号 细胞分化和生长发育 协调代谢,二、电传递,现在知道，电传递的结构基础是间隙连接构成的电突触。 电传递可以发生在中枢神经系统的细胞之间、平滑肌细胞之间、心肌细胞之间、感受器细胞和感觉轴突之间。 电突触是靠电紧张电位传递的,相对于化学传递来说，通过电突触进行的信息传递有如下特点： （1）双向性传递 （2）传递速度非常快，几乎不存在潜伏期 （3）对缺氧、离子或化学环境的变化不敏感,第二节 化学传递的一般规律,特定的细胞释放信号分子（如激素、神经递质、细胞因子等） 信号分子经扩散或血液循环到达靶细胞 信号分子与靶细胞的受体特异性结合。 受体对信号进行转换并启动细胞内信号转导系统 靶细胞产生生理反应,细胞间化学传递是相对间接的细胞通讯形式，通常包括以下几个步骤：,一、认识化学传递的历史,最早证明化学传递存在的实验是“迷走物质”的发现.,1905年，剑桥大学生理学家Elliott提出有化学物质参与交感的兴奋传递，未被接受。 1921年奥地利生理学 Loewi家用实验证明“迷走物质”的存在。,在Dale的建议下用胆碱脂酶抑制剂延长“迷走物质”作用，证实 为乙酰胆碱,二人获1936年诺贝尔奖,二、化学突触传递的基本机制,chemical synapse的结构和分类 化学性突触又可分为 定向性突触directed synapse （经典突触和神经骨骼肌接头） 非定向性突触non- directed synapse （如神经心肌接头和神经平滑肌接头）,经典突触 轴突-树突式 最为多见 轴突-胞体式 较常见 轴突-轴突式 是突触前抑制和突触前易化的结构基础,四种组合形式突触模式,非定向、开放式突触传递,在研究神经对平滑肌和心肌的支配时发现的一类化学突触传递。曲张体内含突触小泡。,没有经典的突触结构； 不存在一对一的支配关系； 递质弥散距离大，传递时间长； 作用部位发散，无特定的靶点； 效应器能否发生作用取决与有无 相应的受体,化学突触传递的过程 当突触前神经元有冲动传到末梢时，突触前膜发生去极化，当去极化达到一定水平时，前膜上电压门控钙通道开放，细胞外Ca2+进入末梢轴浆内，导致轴浆内Ca2+浓度的瞬时升高，由此触发突触囊泡的出胞，引起末梢的量子式释放。 递质释入突触间隙后，经扩散抵达突触后膜，作用于后膜上的特异性受体或化学门控通道，引起后膜对某些离子通透性的改变，使某些离子进出后膜。突触后即发生一定程度的去极化或超极化。从而形成突触后电位。 递质随即被降解或重新摄回轴突末梢。,2. 化学突触传递的基本原理,/animations/synaptic.swf /v/b/16277344-1240625617.html,突触后电位 是局部电紧张？电位，其幅度由突触前兴奋的频率和突触的性质决定，且不能长距离传播。 EPSP (Excitatory postsynaptic potential) 局部去极化电位 快EPSP Na+和K+的通透性增大 ， Na+内流为主 慢EPSP 潜伏期100500ms, K+电导降低, 递质可能是 促性腺激素释放激素(GnRH) ，在交感神经节 IPSP (Inhibitory postsynaptic potential) 局部超极化电位 ，抑制性递质（如-氨基丁酸），突触后膜对K+或Cl-的通透性增大,3. 突触整合与神经回路,突触后膜电位改变的总趋势决定于同时产生的EPSP和IPSP的代数和，当突触后膜去极化并达到阈电位水平时即可爆发动作电位。动作电位发生在轴突始段。 整合：突触后神经元对各种突触前信号的综合处理过程（integration）。 空间总和spatial summation 时间总和temporal summation,辐散 会聚 反馈,辐散,会聚,环式,三、化学突触传递的信使分子神经递质,神经递质的概念 经典神经递质应该满足5个条件：,(1) 突触前神经元内具有合成递质的前体和酶系。 (2) 它储存于小泡内不被酶降解，神经冲动到达能释放。 (3) 其作用在后膜上，人为引入可引起相同的生理效应。 (4) 存在有使此物质失活的酶或其他环节。 (5) 有受体激动剂或受体的阻断剂能模拟剂或阻断作用。,一氧化氮、一氧化碳等也在突触传递中发挥关键作用， 但它们并不严格符合经典神经递质标准。,目前发现的内源性气体信使分子（gaseous messenger）主要包括一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2S）三种。,20 世纪 80 年代初期，Robert F. Furchgott 发现血管内皮细胞通过释放一种被他命名为 “ 内皮细胞舒张因子 ” 维持血管张力和抑制血小板聚集。Furchgott 和 Louis J. Ignarro （ 1987 ）分别独立地提出 EDRF 的本质是一氧化氮（ nitric oxide, NO ）1992 年 NO 被 SCIENCE 杂志评选为本年度明星分子，同期 SCIENCE 发表了一篇被冠以有趣标题 “ NO NEWS IS GOOD NEWS ” 的专论，以强调这一研究领域的重要性和新颖性。 1998 年 Furchgott 、 Ignarro 及 Ferid Murad 获得了诺贝尔生理学 或 医学奖。,“NO NEWS IS GOOD NEWS ”,Robert F. Furchgot Ferid Murad Louis J. Ignarro,神经递质 凡是能介导神经元之间或神经元与靶细胞之间信息传递的化学物质统称为神经递质neurotransmitter 神经调质 neuromodulator 神经系统内对神经递质的释放起调节作用的一些具有活性的神经肽 递质共存： 戴尔原则(Dale principle)应予修正,2.神经递质的合成与释放,合成： 经典小分子递质，在轴突末梢合成 肽类递质，在胞体合成其前体 贮存： 小分子递质，4060nm，密度低的小囊泡内。synaptic vesicle。 肽类递质，90250nm，密度高的大囊泡中贮存。也称分泌颗粒（secretory granule）。 胺类递质，前二者都有 释放：,动员 摆渡 着位 融合 出胞,：,3神经递质的量子释放 4神经递质的灭活与突触囊泡的再生性循环,灭活： Ach，水解 NE，重摄取,四、受体,受体receptor是指靶细胞膜上或细胞内，能与某些化学物质（如递质、调质、激素等）结合并产生信号传递或转换作用的特异性蛋白质分子或复合体。 受体可分为细胞表面受体和细胞内受体 配体 ligand，能与receptor 特异结合的物质，包括激动剂(agonist)和拮抗剂(antagonist),受体的亚型 胆碱能受体可分为M型和N型受体， N受体又分为N1、N2两个亚型。 肾上腺素能受体可分为 受体和 受体， 受体又可分为1 和 2 受体亚型， 受体又可分为1、 2、 3受体亚型。 受体亚型的出现，表明一种递质能选择件地作用于多种效应器细胞而产生多种多样的生物学效应。,离子通道型受体 G蛋白耦联受体 酶耦联受体,快突触传递 慢突触传递,第三节 离子通道型受体介导的突触传递,一、N 型乙酰胆碱受体介导的突触传递,Neuromuscular Transmission,Neuromuscular transmission begins when: 1) An AP propagating down the axon invades and depolarizes the presynaptic terminal region. This causes: 2) A flow of Ca2+ into the boutons through voltage-activated Ca2+ channels. The elevated Ca2+ triggers: 3) The fusion of synaptic vesicles with pre-synaptic membrane specializations and the release of “packets“ or quanta of transmitter (Ach) into the cleft. These are the pre-synaptic events.,Post-synaptic Events of Neuromuscular Transmission: 4) ACh diffuses across the cleft. This takes time (up to several hundred s). 5) ACh binds to Nicotinic Acetylcholine receptors in the post-synaptic membrane, opening monovalent cation channels. 6) Channel opening depolarizes the post-synaptic membrane, creating an endplate potential (EPP). 7) EPPs spread passively to the excitable muscle membrane. 8) Voltage-activated Na+ channels open giving rise to a muscle AP. 9) Termination of the transmission proc