第二章1神经传导和神经肌接头.ppt

第二章 神经肌肉组织的兴奋细胞的跨膜物质转运细胞膜的认知过程细胞的跨膜物质转运单纯扩散单纯扩散：指物质分子遵循单纯的物理学定律从高浓度区域向低浓度区域移动的现象。易化扩散易化扩散：在膜结构的一些特殊蛋白分子的参与下，通过这些蛋白质分子的构型或构象改变以及随之出现的功能的改变，而实现的物质跨膜转运。主动转运：主动转运：细胞膜通过其本身的某种耗能过程而将某种物质由低浓度的一侧移向高浓度的一侧的过程，即逆浓度梯度的转运。(熵、能量输入)入胞和出胞入胞和出胞：某些物质团块与细胞膜接触部位的质膜内陷，以至包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，使物质团块连同包被它的质膜一起进入胞浆中的过程，是入胞。细胞内物质向膜外转运的过程叫出胞。细胞的跨膜物质转运蛋白质通道的特性：1）蛋白质通道的选择通透性。2）蛋白质通道的门控：电压门控：钠通道、钾通道 化学门控：Ach受体、NMDA受体细胞的跨膜物质转运细胞的跨膜物质转运细胞的跨膜物质转运细胞的跨膜物质转运神经和肌肉的兴奋和兴奋性兴奋兴奋(excitation)活组织因刺激而产生冲动的反应。(生物电)兴奋性兴奋性(excitability)可兴奋性组织发生兴奋即产生冲动的能力。阈强度（阈强度（threshold）是刚能引起组织兴奋的临界刺激强度。（脑片膜片钳）阈上刺激阈上刺激 阈下刺激阈下刺激刺激刺激(stimulation)：能引起机体细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化的任何环境变化因子。（外在和内在刺激）神经和肌肉的兴奋和兴奋性绝对不应期(0.3 ms)(absolute refractory period)相对不应期(3 ms)(relative refractory period)超常期(12 ms)(supranormal period)低常期(70 ms)(subnormal period)可兴奋组织的兴奋性：一次兴奋以后，组织兴奋性的改变神经和肌肉的兴奋和兴奋性静息电位和极化电极拉制仪神经和肌肉的兴奋和兴奋性静息电位和极化静息电位：静息电位：细胞未受刺激时处于静息状态，此时细胞膜两侧所存在的电位差动作电位：动作电位：一次刺激导致一个电位波动，包括去极化、反极化和复极化的过程。神经冲动的产生和传导静息电位是由于K+通过K+通道扩散形成。K+平衡电位：Ek=60logko/ki(mV)有机大分子留在胞内！带负电的有机大分子有哪些？神经冲动的产生和传导动作电位的产生：神经冲动的产生和传导电紧张性扩布电紧张性扩布（electrotonic propagation）：在阈下刺激条件下，在阈下刺激条件下，电紧张电位随刺激强电紧张电位随刺激强度的增强而增大并按度的增强而增大并按一般的电学规律向周一般的电学规律向周围扩布围扩布 局部电位：局部电位：阈强度的60%神经传导不同于金属导线神经冲动的产生和传导神经传导的一般特征：1）生理完整性：结构和生理功能的完整2）双向传导：顺向冲动 逆向冲动 3）非递减性：锋电位的传导速度不会因距离远而减小。4）绝缘性：髓鞘绝缘5）相对不疲劳性：50-100次/s，刺激9-12小时仍可产生传导局部电流学说局部电流学说：传导的过程中，膜的每一部分都在局部电流的作用下，重新发动一次兴奋。神经冲动的产生和传导哺乳动物的外周纤维有多层髓板所旋绕，并且不是连续的，每1-3mm就会出现一个缺口，我们称之为郎飞氏结郎飞氏结。有髓神经的传导速度是无髓神经的50倍神经肌肉之间兴奋传递突触（synapse）：神经元的轴突末梢与肌肉或其它神经元相接触的部位。信息储存 人工智能神经肌肉接头（neuromuscular junction）神经肌肉传递（neuromuscular transmission)神经冲动通过神经肌肉接头影响肌肉使之兴奋的过程。5、乙酰胆碱脂酶（、乙酰胆碱脂酶（AChE，acetycholinesterase）：接点褶中有）：接点褶中有AChE，可以分解，可以分解ACh。神经肌肉接头的结构神经肌肉接头的结构（图）1、突触前膜：神经末梢的细胞膜与肌肉细胞接触的部分。、突触前膜：神经末梢的细胞膜与肌肉细胞接触的部分。2、终膜（终板膜）：肌肉细胞膜、终膜（终板膜）：肌肉细胞膜(肌膜肌膜)与神经末梢接触的部分。与神经末梢接触的部分。3、突触间隙：、突触间隙：10-50 nm4、突触小泡（囊泡）：直径约、突触小泡（囊泡）：直径约40 nm。（图）（图）每个轴突末梢内含几千甚至上万个突触小泡。每个轴突末梢内含几千甚至上万个突触小泡。每个突触小泡内含上万个乙酰胆碱（每个突触小泡内含上万个乙酰胆碱（acetycholine，ACh）分子。分子。（神经递质）（神经递质）神经肌肉间兴奋传递1.单向性传递：兴奋只能由神经传向肌肉，而不能由肌肉传向神经2、时间延搁：传递需0.51ms。突触延搁3、易感性：易受物理、化学、温度等因素的影响，易疲劳。箭毒（curare）阻断神经肌肉的兴奋传递；毒扁豆碱（eserine，依色林）可增强兴奋的传递。3.2 终板电位与小终板电位一、终板电位（一、终板电位（endplate potential-EPP)(图2)：刺激运动神经轴突，在肌肉动作电位之前，在神经肌肉接点的终板区可以记录到一个局部电位变化，称为终板电位。特点：特点：只产生于终板区并随着传播的距离而衰减，随刺激强度增强而幅度增强，是一个局部兴奋。产生机制：由神经末梢释放的ACh作用于终板膜上的受体，使膜上的化学门控通道开放，使Na+内流、K+外流，终板膜去极化，引起的局部负电变化。小终板电位：肌纤维处于静息状态，终板区记录到一系列微小间歇小电位。（全或无的去极化，子弹Vs.炮弹)形成机制：ACh囊泡从神经末梢漏出作用于突触后膜。量子式释放：ACh以囊泡为单位“倾囊”释放，每个囊泡中的ACh量通常是恒定的。3.3 去极化-释放耦联 当动作电位到来后，钙离子进入突触前末梢是引发递质释放的必要条件。神经冲动导致ACh的释放，即电信号转化为化学信号，必定有一个中介过程把两者联系起来，这个中介过程称去极化释放耦联。1）钙通道集中分布于胞吐的区域。2）递质释放的量与Ca2+浓度的3次方或4次方成正比。3）Ca2+的迅速转移：钙-ATP酶（钙泵）和钠-钙交换子动作电位传到末梢，对EPP的产生具有重要意义。(TTX钠通道)只要突触前末梢有一个稳定的去极化，也能产生EPP实验证据：突触囊泡的动员、停靠、着位、融合和胞吐Mobilization,targeting,docking,fusion and exocytosis大多数囊泡被锚在细胞骨架的肌动蛋白丝上。（图）在Ca2+作用下，将少数囊泡从细胞骨架上解锚下来，成为可释放囊泡。着位（入坞）、融合（图）3.4 逆转电位ACh引起突触后膜对钠、钾、钙离子的通透性增加，对氯的通透性不变。当膜处于逆转电位时，ACh引起的外向电流与内向电流相等。（约-15mV）。（图3-11）ACh不直接引起突触电流的变化，而是通过ACh受体的作用引起离子通透性变化。作用方式：受体与ACh结合 内部变构作用 通道开放钠钾跨膜扩散 终板膜出现电位波动，完成信息传递。3.5 ACh受体与通道（图）这种受体-膜通道系统是神经递质在突触处的主要作用形式，ACh、甘氨酸、r-氨基丁酸属于这种结构。乙酰胆碱受体单通道研究。ACh受体是通道的一部分，通道为化学依从式通道。受体是通道的一部分，通道为化学依从式通道。（集受体与通道在一个蛋白分子内，又称（集受体与通道在一个蛋白分子内，又称递质门控通道递质门控通道）递质失活和药理作用1、递质失活、递质失活乙酰胆碱酯酶（乙酰胆碱酯酶（AChE）作用：）作用：终膜表面的终膜表面的AChE可以在可以在大约大约2ms内将一次冲动释放的内将一次冲动释放的ACh分解成醋酸和胆碱。分解成醋酸和胆碱。2、药理作用、药理作用许多药物可以作用于神经肌肉接头传递过程中的不同阶段，许多药物可以作用于神经肌肉接头传递过程中的不同阶段，影响其功能。影响其功能。箭毒可与终膜上的箭毒可与终膜上的ACh受体结合，与受体结合，与ACh竞争受体。竞争受体。（神（神经肌肉接点阻断剂）经肌肉接点阻断剂）-银环蛇毒银环蛇毒 毒扁豆碱可与毒扁豆碱可与AChE结合，使之失去活性。结合，使之失去活性。（AChE 抑制剂）抑制剂）神经毒气（神经毒气（Sarin和和Tabun）都是）都是AChE的抑制剂。的抑制剂。明星们喜受的肉毒素明星们喜受的肉毒素n运动神经末梢传来AP 激活膜上钙离子通道,钙离子内流 引发末梢中囊泡出胞 ACh释放扩散 ACh与后膜上受体结合 激活受体的离子通道 终板电位 引发肌膜产生AP AChE分解ACh3.6 神经肌肉接点突触传递过程（图5）化学性传递和神经纤维传导的区别化学性传递和神经纤维传导的区别backbackback蛙的神经肌肉接点处引自分子神经生物学，陈宜张主编（Nature Rev Mol Cell Biol,2001,2:98-106）Figure 1 Synaptic vesicle life cycle.The synaptic vesicle life cycle begins with the synthesis of vesicle-associated proteins in the cell body(step 1),followed by targeting to synaptic terminals(step 2).At the terminal,the vesicle undergoes a maturation process involving membrane fusion and endocytosis before neurotransmitter is actively transported across the membrane(step 3).A reserve pool of vesicles is tethered to the cytoskeleton(step 4).Mobilization(step 5)from the cytoskeleton is followed by vesicle docking(step 6),which consists of the approach of the vesicle toward the active zone plasma membrane and the formation of protein complexes linking the two membranes.Exocytosis requires an ATP-dependent priming reaction(step 7)as a prerequisite for Ca2+-triggered membrane fusion(step 8).Following release of the neurotransmitter,vesicle membrane and protein constituents are recycled via endocytosis,mediated at least in part by clathrin coats(step 9).Recycled vesicles shed their coats,then can directly reuptake neurotransmitter(10a)or first pass through recycling endosomes(10b)before undergoing the next round of exocytosis.（Annu.Rev.Cell Dev.Biol.2000.16:1949）