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1、神经元之间的信息传递神经元之间的信息传递 (Synaptic Transmission Between Neurons)(Synaptic Transmission Between Neurons)神经元之间信息传递的方式神经元之间信息传递的方式v神经元最主要的功能是通过突触(Synapse)进行细胞间的信息传递v突触有电突触(Electrical Synapse)和化学性突触(Chemical Synapse)，但以化学性突触为主v电突触通过缝隙连接(gap junction)直接完成细胞间的电信息传递v化学性突触传递必须依赖于神经递质(Neurotransmitters)或神经肽(Neur
2、opeptides)作用于突触后膜的受体而完成细胞间的信息传递Fig.1Fig.2Fig. 1Current flows at electrical synapseCurrent flows at electrical synapseElectrical SynapsesElectrical SynapsesvGap-Junction Channels Connect Communicating Cells at an Electrical SynapsevElectrical Transmission Allows the Rapid and Synchronous Firing of In
3、terconnected CellsvElectrical Synapses Provide Instantaneous Signal TransmissionvElectrical Synapses are bidirectionalReturnFig. 2Distinguishing Properties of Electrical and Chemical SynapsesDistinguishing Properties of Electrical and Chemical SynapsesElectrical SynapseChemical SynapseDistance betwe
4、en pre- and postsynaptic cell membranesCytoplasmic continuity between pre- and postsynaptic cellsUltrastructural componentsAgent of transmissionSynaptic delayDirection of transmission3.5 nm20 - 40 nmYesNoGap-iunction channelsPresynaptic vesicles and active zones; postsynaptic receptorsIon currentChe
5、mical transmitterVirtually absentSignificant:at least 0.3 ms, usually 1- 5 ms or longerUsually bidirectionalunidirectionalCurrent flows differently at electrical and chemical synapsesCurrent flows differently at electrical and chemical synapsesChemical SynapsesChemical SynapsesvHow do Signals from P
6、re-synaptic Cell Transmit to Post-synaptic Cell ? Electrical-Chemical-Electrical Signals Transform Releases of Chemical Transmitters from Pre-synaptic MembraneChemical Transmitters Bind to Postsynaptic ReceptorsPostsynaptic Receptors Gate Ion Channels Either Directly or IndirectlyLigand-gate Ion Cha
7、nnel ReceptorsG-protein coupled Receptors (Second-Messenger Pathways)Tyrosine Protein Kinase ReceptorsOpen or Close of Postsynaptic Ion Channels Postsynaptic Potentials Action Potentials of Postsynaptic cellSynaptic transmission at chemical synapses involves several stepsSynaptic transmission at che
8、mical synapses involves several stepsNeurotransmitters act either directly or indirectly on Neurotransmitters act either directly or indirectly on ion channels that regulate current flow in neuronsion channels that regulate current flow in neurons突触的分类突触的分类按突触膜的特征分类型不对称型型对称型按突触小泡的形态分类(Uchizon m-AchR
9、 (m1-m5), Dopamine-R(D1-D5), GABAB-R and the receptors for all neuropeptidesTyrosine Protein Kinase Receptors上皮生长因子(EGF)受体, 胰岛素和胰岛素样生长因子(IGF)-1受体, 血小板源性生长因子(PDGF)受体, 成 纤维细胞生长因子(FGF)和角化细胞生长因子(KGF)受体等受体的分类（受体的分类（Receptor TypesReceptor Types）N (N1、N2) M(M1, M2, M3) 1 , 2 1, 2 结构特征：受体大小类似性:大多数受体的分子量在50k
10、Da左右,由350-500氨基酸组成结构域一致性:超家族成员的多肽链都具有7个疏水性的螺旋区(每一螺旋区由约20个氨基酸残基组成)反复7次穿越细胞膜。N端在胞外、C端在胞内氨基酸残基保守性:在多肽链分子中有20多个保守性氨基酸残基、某些保守性氨基酸残基种类及位置也表现出一致性。如N端都含有潜在的糖基化位点，在第2第3胞外环区(O2、O3)存在双硫键，在第3胞内坏区(i3)有磷酸化位点，C端的i4区均富含Ser和Thr.序列同源性:受体超家族间享有一定程度的序列同源性目前已克隆的G蛋白耦联的受体和受体亚型有上百种 GG蛋白耦联的受体（蛋白耦联的受体（G protein-coupled recep
11、torsG protein-coupled receptors）Structure of G-protein coupled receptorStructure of G-protein coupled receptorStructure of G-protein coupled receptorStructure of G-protein coupled receptorSome G-protein-coupled Neurotransmitter receptorsSome G-protein-coupled Neurotransmitter receptorsGG蛋白蛋白 (GTP bi
12、nding protein)(GTP binding protein)G蛋白( Guanine nucleotide regulatory protein), 以前称GTP结合蛋白，鸟 苷酸调节蛋白、N蛋白、GF蛋白等，是细胞信息传递的耦联因子1. G蛋白的结构G蛋白的种类虽较多，但它们的分子结构相似，都由、三个亚基组成,总分子量在10万左右亚基(亲)：39-46 kDa，它具有GDP、GTP和受体的结合位点，并具有内在的GTP酶活性, 有分子特异性,即不同的G蛋白有不同的亚基。(疏)：37 kDa /(亲)：8 kDa 两者紧密结合形成功能单位作用模式：当GDP和、亚基紧密结合在一起时，为G
13、蛋白的基础状态(无活性)；若GTP和亚基结合，同时与、亚基脱耦联，此时GTP-可与效应器蛋白结合，发挥调节因子的作用(有活性)Basic Operation Mode of G-proteinsBasic Operation Mode of G-proteins2. G2. G蛋白的分类和功能蛋白的分类和功能依照目前已克隆出的编码20余种G蛋白的亚基(为17种基因产物), 可将G蛋 白的亚基依功能分为五个亚家族：Gs、Gi、Gt、Gq / G11、G12.已克隆出4种亚基和6种亚基3. G3. G蛋白参与跨膜信息传递的机制蛋白参与跨膜信息传递的机制G蛋白参与的跨膜信息转导是通过不同的G蛋白与效
14、应器(酶和离子通道)的作用实现的 Gs蛋白激活Ac，升高cAMP Gi蛋白抑制Ac、降低cAMP Gt蛋白调节视网膜cGMP-磷酸二脂酶的活性，Gt蛋白的亚基作用cGMP-PDE，使cGMP分解，引起视觉细胞兴奋 Gq/G11蛋白调节PLC，升高DAG和IP3 G12蛋白调节离子通道(Ca2+, K+,等)，使其开放 Ras蛋白RasRas基因基因Ras基因，是一种原癌基因，是正常细胞中高度保守的“细胞基因”。它由逆转录病毒活化后可以转化成有致癌能力的癌基因在正常细胞中有3种ras原癌基因，C-Ha-ras, C-Ki-ras和C-N-ras，它们的结构相似，都可编码188-189个氨基酸的蛋
15、白质(Ras蛋白)，该蛋白的分子量为21kDa,故称P21。 P21的氨基酸序列和功能与G蛋白的亚基相似。它能与GTP结合。也具有GTP酶活性,水解GTP。P21与GTP结合后,可激活PLC,促进磷酸肌醇脂代谢，生成IP3和DAG。故有人认为P21也属于一种G蛋白(小分子G蛋白)它主要在介导细胞生长因子，调控细胞增殖中发挥作用胞浆内第二信使胞浆内第二信使(Second Messengers)(Second Messengers)v细胞外界的信息分子特异地与细胞膜表面的受体结合,刺激细胞产生胞内调节信号，并传递到细胞特定的反应系统而产生生理应答，这一过程称为细胞跨膜信息传递(即信息的获取和传递的
16、过程)。具有信息传递功能的分子称为信使物质细胞外信使物质称第一信使,包括经典的神经递质、神经肽、多肽激素和细胞因子 (如白细胞介素和生长因子)等第一信使作用于靶细胞后刺激胞浆内产生的信息分子称第二信使，是细胞外信息与 细胞内效应之间必不可少的中介物,包括：环核苷酸类(cAMP, cGMP) 细胞膜肌醇磷脂代谢产物(IP3,DAG) Ca2+ No 花生四烯酸的代谢产物？另一类负责细胞核内外信息传递的物质称第三信使,包括生长因子、转化因子及其受体、转导蛋白及某些癌基因产物，参与基因调控、细胞增殖和分化等过程Paradigm of signal transduction from extra-membrane to intracellParadigm of signal transduction from extra-membrane to intracellSignal amplification by
