神經(jīng)分子生物學(xué)-I課件

8章分子神經(jīng)生物學(xué)

于公元

2003年6月7日神經(jīng)生物學(xué)：neurobiology

研究功能結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)發(fā)育規(guī)律， 學(xué)習(xí)、記憶

內(nèi)容：

傳導(dǎo)通路、回路、神經(jīng)元、 突觸以及分子水平…...

受體、通道、基因表達(dá)…...第一節(jié) 神經(jīng)元信號傳導(dǎo)概述

一、 神經(jīng)元的聯(lián)系方式

神經(jīng)元：基本單位

功能：接受、整合、儲存、輸出

組成：胞體、樹突、軸突

特點(diǎn)：不同功能

不同蛋白表達(dá)（受體、通道）三種神經(jīng)環(huán)路：

1． 長距離逐級支配互相聯(lián)系：

特點(diǎn)：信息傳遞高度有序；信息→初級神經(jīng) 元→中樞，或相反。

舉例：視覺、味覺，運(yùn)動...

2． 局部環(huán)路神經(jīng)元：local-circuitneurons,相臨 區(qū)域內(nèi)神經(jīng)元之間聯(lián)系

特點(diǎn)：區(qū)域小，空間小、少, 局部調(diào)節(jié)

3． 輻散性環(huán)路：divergentcircuitry

特點(diǎn)：成簇分布神經(jīng)元→多靶細(xì)胞聯(lián)系方式

分布：海馬、腦橋、腦干二、 神經(jīng)元膜的基本結(jié)構(gòu)

脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)鑲嵌

信號識別：內(nèi)外識、沖動發(fā)生、信號傳導(dǎo) 功能：神經(jīng)元間對話基礎(chǔ)

神經(jīng)元電活動的基礎(chǔ)：離子不對稱分布、離子 跨膜移動

離子的不對稱分布：

Na/K主動轉(zhuǎn)運(yùn)：Na/K泵

細(xì)胞內(nèi)陰離子：相對不通透(磷酸類)

細(xì)胞內(nèi)外平衡電位

-------------------------------------------------------------------------

細(xì)胞內(nèi)mmol 細(xì)胞外mmol mV

K 140 2.5 -120

Na 10 120 63

Cl 1.5 77.5 -99

有機(jī)離子86 40 ---

膜電位 -90 三、 神經(jīng)元的電信號傳導(dǎo)

1．靜息電位:靜息下的膜電位差，-60~70mV

形成： K+（部分Na）的被動擴(kuò)散，

K>Na膜通透性形成

靜息電位是K平衡電位

細(xì)胞內(nèi)外（Na,K）濃度維持：泵作用

Cl離子：來源與被動擴(kuò)散極化：

1）去極化：偏離靜息電位的正向電位， Na的快速內(nèi)流引起，伴隨K的外 流。Cl的通透性無改變。

2）超極化：偏離靜息電位的負(fù)向電位，

動作電位的產(chǎn)生：刺激是否達(dá)到閾植，閾植下僅僅 表現(xiàn)為K外流與氯內(nèi)流，此時僅僅產(chǎn)生閾下局 部電位四、 神經(jīng)元的化學(xué)傳導(dǎo)

神經(jīng)遞質(zhì)/神經(jīng)調(diào)質(zhì)：神經(jīng)元分泌的化學(xué)信使

作用：突觸前釋放→突觸后膜通道/離子受 體→效應(yīng)

效應(yīng)分類：

1．快速信號傳導(dǎo)：豪秒級別的電位過程、 興奮/抑制的突觸后電位

2．緩慢信號傳導(dǎo)：緩慢、潛伏數(shù)百ms,min,h…

基礎(chǔ)：復(fù)雜的神經(jīng)元內(nèi)的傳遞…

如： G蛋白偶聯(lián)受體的過程… 效應(yīng)分類：

1）興奮性突觸后電位：

2）抑制性后電位：產(chǎn)生超極化 →K通道開放

關(guān)于N系統(tǒng)慢突觸后電位：

第二信使參與，不一定直接導(dǎo)致N元 興奮抑制，但可以影響興奮性。原理：

1）慢興奮突觸效應(yīng)：受體↑→關(guān)閉 K通道→緩慢除極化

2）慢抑制突觸效應(yīng)：K+通道開放→ 超極化。。。

關(guān)于突觸強(qiáng)化/長時間強(qiáng)化：

1）突觸強(qiáng)化：連續(xù)刺激導(dǎo)致的較大突 觸后反應(yīng)

2）長時間強(qiáng)化：多達(dá)數(shù)小時或者數(shù) 日的突觸活動↑3．突觸緩慢信號傳導(dǎo)

配體：Glu,Ach,兒茶酚胺，5-HT,組織胺， ATP/ADP。。。

受體：G-蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)

過程：

1）G-蛋白偶聯(lián)受體→第二信使→效應(yīng)

2）G-蛋白偶聯(lián)受體→二信使→III信使 （轉(zhuǎn)錄因子）→通道，受體數(shù)量改變→影 響神經(jīng)原興奮性。。。第二節(jié) 介導(dǎo)神經(jīng)原信號的受體通道

受體：指G-蛋白偶聯(lián)的受體

通道：電壓或者配體門控的離子通道， 因配體門控制離子通道也是遞質(zhì)的受 體，這類受體也稱為受體通道。分類：

1．細(xì)胞貼附式：輕吸造成1-10KMΩ電阻

2．內(nèi)面向外式：輕拉動形成…

3．全細(xì)胞式：吸引電極端內(nèi)膜，測定 全細(xì)胞電流

4．外面向內(nèi)式：

技術(shù)特點(diǎn)：

1. 靈敏度：0.06pA

2. 空間分辯率：1μm

3. 時間分辨率：10mS技術(shù)擴(kuò)展：

分子生物學(xué)擴(kuò)展：RT-PCR技術(shù)

原理：抽取細(xì)胞內(nèi)mRNA→cDNA→克隆、 表達(dá)…

應(yīng)用：基于膜片鉗技術(shù)已經(jīng)檢測出100 多種通道．蛋白克隆，點(diǎn)突變概述：門控指通道對調(diào)節(jié)的反應(yīng)

1.門控制的共同特點(diǎn)：

1）存在特定的機(jī)理：關(guān)鍵帶電基 團(tuán)的反應(yīng)→構(gòu)型改變→通道開放/關(guān)閉

2）離子選擇性

3）開放后隨電化學(xué)變化

2.門控分類：

電壓門控：對膜電位敏感

配體門控：es.激素

機(jī)戒力敏感：壓力…（一）電壓門控Na+通道

1.亞單位組成(大鼠)：1：1：1

α亞單位：Mr:26000

β1亞單位：36000；非共價鍵與通道復(fù)合 物結(jié)合

β2亞單位：33000；α螺旋結(jié)構(gòu)，二硫鍵

2.電魚通道：

單一多肽；280，000；似α亞單位3.克隆特征：

1）1280aa:依α亞單位cDNA推測

2）4個結(jié)構(gòu)閾

3）結(jié)構(gòu)閾由6個α螺旋組成（S1-S6）

4）S4特點(diǎn)：21aa,富含堿性氨基酸，每 2aa出現(xiàn)LysorArg.

5）II-III間S6~S1的200aa攀富含酸性aa

4.拓?fù)洌?/p>

1）α亞基4個結(jié)構(gòu)域的S5-S6形成孔道結(jié)構(gòu) 域I-IV呈正方形排列

2）孔道處aa殘基決定離子選擇性4．門控機(jī)理：

1）S4段：電壓感受器、門控位，膜內(nèi)負(fù) 電有一定拉力

2）III-IV襻：快速失活有關(guān)。失部分aa通 道失活性受阻

3）III-IV間短襻：PKC磷酸化→失活延緩

4）I-II襻：PKC→cAMP-依賴蛋白激酶 →磷酸化→減低激活過程（二）電壓門控制鈣通道

概述：骨骼肌、心肌、平滑肌

骨骼肌L型鈣通道：DHP受體

亞單位：

α亞單位：175，000

β亞單位：50，000

γ亞單位：33，000

δ亞單位：27，000

α2亞單位：與δ亞單位以二硫鍵連接克?。?/p>

α亞單位：1685-1699氨基酸

α2亞單位：糖蛋白，1106氨基酸

β亞單位：524氨基酸，細(xì)胞外，可被多 種蛋白激酶磷酸化

機(jī)理：

α亞單位：DHP結(jié)合位點(diǎn)，形成孔道部分

分型：L，N，P，Q

區(qū)別：亞單位不同→失活率不同

β亞單位：磷酸化→影響通道量以及失活速率（三）電壓門控K通道

概述：種類多，存在于可興奮細(xì)胞

分類：

延遲整流：-45mv以上緩慢失活

瞬時整流：-65mv以上失活

內(nèi)向整流：靜息電位形成抑制內(nèi)向整流

*區(qū)別：失活狀態(tài)不同結(jié)構(gòu)：功能通道為4α亞基聚合體

1）α亞基（延時整流、瞬時電流）：

單一S1-S6的六跨膜結(jié)構(gòu)

S5，S6之間具插入膜表面的孔道區(qū)

2）α亞基（內(nèi)向整流）：

僅2個跨膜區(qū)域（M1，M2）

插入不跨膜2個孔道結(jié)構(gòu)K+通道α亞基及門控（延遲，瞬時整流）：

基因結(jié)構(gòu)（果蠅）：shab,shaw,shal

編碼通道蛋白：

S1-S6分3部分（親水N，中心區(qū)，疏水C）

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1）S4區(qū)：電壓敏感部位，每2AA出現(xiàn)一正 電Arg.OrLys.

2）S5-6間：插入19aa,形成75%跨膜區(qū)， 改變結(jié)構(gòu)影響離子選擇性

3）S4-5：存在一保守序列，每7aa為Leu. 形成拉鏈結(jié)構(gòu)，參與電壓調(diào)控

4）N，C，P（pore）失活：孔道與兩末端 相互作用，參與失活過程內(nèi)向整流K+通道的結(jié)構(gòu)：

1）POMK1→鼠類，相繼為IRK1，GIRK1

2）人類克?。篽ROMK1,hROMK2,hROMK3

特征：

1）超極化時有大內(nèi)向電流