Optimized第7講信息神經(jīng)內(nèi)分泌.ppt

第七講 生物體內(nèi)的信息傳遞,一、 信息傳遞是生命活動(dòng)的重要內(nèi)容 二、神經(jīng)系統(tǒng)在信息傳遞中的作用 三、激素系統(tǒng)和細(xì)胞信息傳遞 四、神經(jīng)、激素配合作用控制體內(nèi)穩(wěn)態(tài),一、信息傳遞是生命活動(dòng)的重要 內(nèi)容（本節(jié)見參考書第153-164頁(yè)）,1、生命活動(dòng)中充滿著信息交流 生命活動(dòng)的基本內(nèi)涵是維持和延續(xù)生命，包括：覓食、繁殖和躲避危險(xiǎn)等環(huán)節(jié)。,信息交流,圖,生命活動(dòng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都充滿著信息的交流。 獵食者和獵物之間 雄性和雌性之間 同一種群個(gè)體之間,美洲獵豹 用撒尿 標(biāo)記 自己的領(lǐng)地,雄松雞向雌松雞做求偶表演,蚜蟲接受警戒信號(hào)后逃避危險(xiǎn),獵 豹 追 趕 狒 狒,返回,2、生物體內(nèi)部的信息協(xié)調(diào) 每個(gè)生物體都是信息發(fā)送源，又是信息接受體。 信息的發(fā)送包括： 光、 形體動(dòng)作、 聲、 氣味 等等,物理的,化學(xué)的,信 息 發(fā) 送,信 息 接 受,返回,長(zhǎng)鼻蝙蝠靠發(fā)送超聲波, 折回后, 再接受, 來(lái)探路,章魚顯然看到了裝在玻瓶中的蝦,返回,雄蛾的觸角可以“嗅”到十一公里,外雌蛾發(fā)出的氣味,返回,生物體不僅接受外界環(huán)境的信息，用以調(diào)整內(nèi)部的代謝, 動(dòng)作與行為，而且，生物體內(nèi)部組織器官之間，亦不斷的發(fā)出和接受信息，以協(xié)調(diào)整體的代謝狀態(tài)生命活動(dòng)。 這一講的主要內(nèi)容集中在 協(xié)調(diào)個(gè)體內(nèi)部的生物信息傳遞過程。,人體各大系統(tǒng),返回,返回,泌尿系統(tǒng),消化系統(tǒng),返回,呼吸系統(tǒng),返回,循環(huán)系統(tǒng),返回,人體協(xié)調(diào)內(nèi)部的生物信息過程主要涉及兩個(gè)系統(tǒng)： 神經(jīng)系統(tǒng) 協(xié)調(diào)內(nèi)、外 內(nèi)分泌系統(tǒng) 主要協(xié)調(diào)內(nèi)部 哺乳動(dòng)物和其他較為低等的動(dòng)物亦有這兩個(gè)系統(tǒng),二、神經(jīng)系統(tǒng)在信息傳遞中的 作用（本節(jié)見參考書第164-184頁(yè)）,1、神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)生物體對(duì)外界的反應(yīng) （1）人體的一個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng) 膝跳反射。,膝跳反射示意圖,返回,膝跳反射實(shí)際上是兩個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞分別聯(lián)系著 感受器（肌梭） 效應(yīng)器（橫紋?。?。,返回,感 受 器 和 效 應(yīng) 器,（2）實(shí)際上，人的神經(jīng)活動(dòng)，都會(huì)不同程度的受到腦的影響，所以，在大多數(shù)情況下, 神經(jīng)元細(xì)胞之間聯(lián)系要比上述協(xié)調(diào)膝跳反射更復(fù)雜一些。,三種神經(jīng)元之間的聯(lián)系,返回,（3）神經(jīng)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)神經(jīng)傳導(dǎo)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位是神經(jīng)細(xì)胞，即神經(jīng)元。,另外，還有幾種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，它們不擔(dān)負(fù)神經(jīng)傳導(dǎo)任務(wù)，主要是起著幫助和支持神經(jīng)元的作用。 神經(jīng)元 神經(jīng)系統(tǒng) 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,2、神經(jīng)元的結(jié)構(gòu) 神經(jīng)元的細(xì)胞結(jié)構(gòu)很特別，由以下幾部分組成： （1）細(xì)胞體：含有細(xì)胞核的膨大部分，還含有高爾基體、線粒體、尼氏體等。 細(xì)胞體的表面膜有接受刺激功能。,神經(jīng)元的結(jié)構(gòu),返回,（2）樹突：短分支的突起。樹突的功能是接受刺激，傳入刺激。 （3）軸突：每個(gè)神經(jīng)元，一般只有一條軸突,。,軸突可以伸得很長(zhǎng)。所以，人的神經(jīng)元可長(zhǎng)達(dá) 1 m，鯨的神經(jīng)元可長(zhǎng)達(dá) 10 m。 軸突外面常包著充滿磷脂的髓鞘。軸突的主要功能是傳出神經(jīng)沖動(dòng)。,樹突 軸突 短而分支 長(zhǎng)/末端有分支 無(wú)髓鞘 有髓鞘 接受和傳入刺激 傳出神經(jīng)沖動(dòng),（4）突觸：軸突的末梢有若干分支，每個(gè)分支的末端膨大形成小球狀，這是神經(jīng)元傳出神經(jīng)沖動(dòng)的終端; 通常，在小球后面，緊緊靠著另一個(gè)神經(jīng)元的樹突或細(xì)胞體，或緊緊靠著一個(gè)效應(yīng)細(xì)胞（例如肌肉細(xì)胞或腺細(xì)胞）的細(xì)胞膜。,圖,突觸是神經(jīng)細(xì)胞和接受神,經(jīng)信號(hào)的細(xì)胞之間的連接處,返回,3、神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo) （1）靜息電位 神經(jīng)元在靜息狀態(tài)時(shí)，即未接受刺激，未發(fā)生神經(jīng)沖動(dòng)時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)積聚負(fù)電荷，細(xì)胞膜外積聚著正電荷，膜內(nèi)外存在著70 mV 電位差。,圖,靜息電位,返回,造成靜息電位的原因很多。其中一個(gè)主要原因是細(xì)胞膜上存在 Na+,K+ATP 泵，這是一個(gè)具有 ATP 水解酶活性的蛋白質(zhì)，每水解一個(gè) ATP 分子，可將 3 個(gè) Na+ 泵向膜外，同時(shí)將 2 個(gè) K+ 泵向膜內(nèi)。,圖,Na+, K+ ATP 泵 工 作 原 理 圖,返回,（2）動(dòng)作電位 當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜的透性急劇變化，大量正離子（主要是 Na+）由膜外流向膜內(nèi)，使膜兩側(cè)電位從 70 mV , 一下子跳到 +35mV，這就是動(dòng)作電位。動(dòng)作電位的產(chǎn)生，意味神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生。,圖,動(dòng)作電位坐標(biāo)圖,返回,動(dòng)作電位的產(chǎn)生與傳播具有以下特點(diǎn)： “全或無(wú)”：刺激強(qiáng)度不夠，不產(chǎn)生動(dòng)作電位，刺激達(dá)到或超過有效強(qiáng)度（閾值），動(dòng)作電位恒定為 +35 mV。 快速產(chǎn)生與傳播：動(dòng)作電位的產(chǎn)生很快，大約僅需 1 ms 時(shí)間。 動(dòng)作電位一經(jīng)產(chǎn)生，很快從刺激點(diǎn)向兩側(cè)傳播，傳播速度可達(dá) 100 m/S。,圖,動(dòng)作電位的傳播,返回,不應(yīng)期： 產(chǎn)生動(dòng)作電位需 1 ms 再加上恢復(fù)到原來(lái)靜息電位狀態(tài) 35ms 所以在一個(gè)刺激作用后， 直至恢復(fù)到靜息電位狀態(tài)，總共 46ms 這段時(shí)間內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞對(duì)新的刺激無(wú)反應(yīng)，稱為不應(yīng)期。,（3）神經(jīng)沖動(dòng)在突觸的傳導(dǎo) 神經(jīng)沖動(dòng)沿著軸突, 基本上都是按照引起鄰段發(fā)生動(dòng)作電位方式向遠(yuǎn)端傳播，到了突觸的地方，如何跨越兩層細(xì)胞膜之間的空隙，傳向后一個(gè)細(xì)胞?,跨越細(xì)胞間隙傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)的兩種方式： 電突觸 化學(xué)突觸 間隙 2 nm 20 nm 傳導(dǎo) 電位 神經(jīng)遞質(zhì) 逆向 可以 不可以,仍以引起后面的細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位方式，使神經(jīng)沖動(dòng)傳播下去，這種情況下的突觸稱為電突觸。電突觸的前后兩層細(xì)胞膜之間間隙甚小，不足2nm。,電突觸常見于低等動(dòng)物如：蚯蚓、蝦、海參等。,神經(jīng)元在突觸處釋放化學(xué)物質(zhì)，稱為神經(jīng)遞質(zhì)。突觸后細(xì)胞的細(xì)胞膜上有特殊受體，與神經(jīng)遞質(zhì)特異結(jié)合而使神經(jīng)沖動(dòng)的信號(hào)傳播下去。這種情況下的突觸稱為化學(xué)突觸。,圖,突觸是神經(jīng)細(xì)胞和接受神經(jīng),信號(hào)的細(xì)胞之間的連接處,返回,化學(xué)突觸的前后兩層細(xì)胞膜之間間隙較大，約 20 nm。 化學(xué)突觸常見于高等動(dòng)物，如：脊椎動(dòng)物，人體。,（4）神經(jīng)遞質(zhì)及其效應(yīng) 1921 年德國(guó)科學(xué)家通過一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)第一次證實(shí)神經(jīng)遞質(zhì)的存在。又經(jīng)過 12年，到 1933 年由英國(guó)科學(xué)家Henry H Dale 證實(shí)，這個(gè)化學(xué)物質(zhì)是乙酸膽堿。兩人因此項(xiàng)工作獲 1936年諾貝爾醫(yī)學(xué)與理學(xué)獎(jiǎng)。,圖,證明存在神經(jīng)遞質(zhì) 的實(shí)驗(yàn),第一個(gè)蛙心臟的迷走神經(jīng)產(chǎn)物 使第二個(gè)蛙心臟搏動(dòng)減弱,返回,迄今已發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)已有十幾種，大多數(shù)是一些有機(jī)小分子。還發(fā)現(xiàn)一些小肽類物質(zhì)，作用于神經(jīng)細(xì)胞，調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的感受性，稱為神經(jīng)調(diào)節(jié)物。,神經(jīng)遞質(zhì) 神經(jīng)調(diào)節(jié)物 neurotransmitters neuromodulates 乙酰膽堿 內(nèi)啡肽 正腎上腺素 等等 氨基丁酸 5羥色胺,神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前細(xì)胞釋放，通過受體作用于突觸后細(xì)胞，引起突觸后細(xì)胞的反應(yīng)。,若突觸后細(xì)胞是神經(jīng)細(xì)胞,神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合可改變電位,返回,神經(jīng)遞質(zhì)受體 直接/間接打開離子 通道,改變膜電位 神經(jīng)遞質(zhì)+受體 產(chǎn)生第二信使,改變 胞內(nèi)代謝 引起收縮 排放等,返回,突觸后細(xì)胞是肌細(xì)胞或腺細(xì)胞,同一神經(jīng)遞質(zhì)可引起不同反應(yīng),（5）一個(gè)神經(jīng)元就是一個(gè)整合器 隨時(shí)接受成百上千個(gè)信息， 進(jìn)行加工， 作出決定：興奮/抑制。 隨時(shí)輸出大量信息至不同細(xì)胞。,中樞神經(jīng)系統(tǒng)(腦 脊髓)在信息加工中起關(guān)鍵作用。 人體神經(jīng)細(xì)胞體 90 在腦/脊髓中 10 在外周神經(jīng)節(jié),三、激素系統(tǒng)和細(xì)胞信息傳遞 （本節(jié)見參考書第184-189頁(yè)）,1、內(nèi)分泌，側(cè)分泌和自分泌 激素系統(tǒng)的主要功能是保持生物體個(gè)體內(nèi)部的協(xié)調(diào)運(yùn)作。,激素系統(tǒng)原來(lái)一直稱為內(nèi)分泌系統(tǒng)。人有各種內(nèi)分泌系腺，“激素是由內(nèi)分泌腺分泌的有機(jī)分子，由血循環(huán)帶至身體各部分，作用于特定的靶細(xì)胞，只需很低濃度即可引起靶細(xì)胞給出獨(dú)特的反應(yīng)”。,圖,松果腺,下丘腦,腦下垂體,甲狀旁腺,甲狀腺,腎上腺（髓質(zhì)、皮質(zhì)）,胰腺 （蘭氏小島）,（卵巢）,睪丸,胸腺,生長(zhǎng)激素異常,巨人和侏儒,生長(zhǎng)激素異常,肢端肥大癥,埃及金字塔上的浮雕顯示，公元前1379 1362 年統(tǒng)治埃及的法老可能患有肢端肥大癥。,返回,激素特征： 來(lái)源由內(nèi)分泌腺分泌 傳播無(wú)特定管道，隨血流傳布 作用特定靶細(xì)胞 效應(yīng)低濃度、強(qiáng)效應(yīng),后來(lái)發(fā)現(xiàn)，不僅專門的內(nèi)分泌腺，人體許多細(xì)胞都有分泌激素的功能。例如，哺乳類的幾乎所有細(xì)胞都能分泌前列腺素，前列腺素能引起平滑肌收縮，血小板聚集，炎癥反應(yīng)等多種生理效應(yīng)。,圖,前體 阿司匹靈 (對(duì)氨基水楊酸） 前列腺素 炎癥 發(fā)熱 疼痛,返回,還有一些細(xì)胞分泌激素，可作用于自身。這樣，從分泌細(xì)胞調(diào)節(jié)目標(biāo)的角度來(lái)看，不僅有內(nèi)分泌，還有旁分泌和自分泌。這些細(xì)胞調(diào)節(jié)物統(tǒng)稱為激素。,圖,內(nèi)分泌 旁分泌,返回,2、激素-兩類信號(hào)分子 激素在體內(nèi)的生理作用，主要是調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝和行為。激素在濃度很低的情況下，就能起很強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，使靶細(xì)胞發(fā)生明顯的變化。所以，通常把激素稱為信號(hào)分子。有時(shí)候，神經(jīng)遞質(zhì)也被稱為信號(hào)分子。,血流中一般 突觸間隙 激素的濃度 乙酰膽堿 10-8 M 5 10-4 M,按分子性質(zhì)可以把激素分為兩大類： 脂溶性激素 性激素 (固醇類) 腎上腺皮質(zhì)激素 甲狀腺素 水溶性激素 胰島素 (肽類) 腎上腺素 (氨基酸衍生物),睪 酮,返回,胰島素 由 A鏈和 B鏈組成,返回,3、受體專一結(jié)合信號(hào)分子 的蛋白質(zhì),激素能夠特異地作用于靶細(xì)胞，因?yàn)榘屑?xì)胞有專一結(jié)合某種激素的受體。 這種激素受體復(fù)合物的形成是靶細(xì)胞接受激素信號(hào)，作出一系列反應(yīng)的開端。,圖,生長(zhǎng)激素結(jié)合兩個(gè)受體分子,返回,4、脂溶性激素的信號(hào)傳遞途徑,固醇類激素的受體在細(xì)胞質(zhì)中/細(xì)胞核內(nèi)。固醇類激素直接進(jìn)入細(xì)胞，和受體結(jié)合，受體活化后，能結(jié)合到DNA 的特定位置，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。 固醇類激素的受體又被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。,圖,固醇類激素信號(hào)途徑,返回,5、水溶性激素的信號(hào)傳遞途徑,腎上腺素與位于細(xì)胞膜上的受體相結(jié)合?；罨蟮氖荏w推動(dòng)腺苷酸環(huán)化酶的活化，在該酶的催化下，產(chǎn)生出環(huán)狀腺苷酸 cAMP。 cAMP 再繼續(xù)推動(dòng)后面許多反應(yīng)，使細(xì)胞出現(xiàn)總效應(yīng)，最后使血糖上升。,圖,水溶性激素信號(hào)途徑,返回,cAMP 的 產(chǎn) 生,（1）cAMP 被稱為第二信使 后來(lái)，c GMP 、Ca2+ 等陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞信號(hào)傳遞中，起第二信使作用。通過第二信使，推動(dòng)后續(xù)多步反應(yīng)。 由第二信使推動(dòng)的多步反應(yīng)，還具有使激素效應(yīng)放大的作用。,圖,第二信使的基本特征：, 能夠推動(dòng)后續(xù)反應(yīng)。, 濃度一度升高后，能很快恢復(fù)，準(zhǔn) 備應(yīng)付后一個(gè)刺激。, 在激素作用下，胞內(nèi)最早反映出 濃度變化。,鈣調(diào)蛋白結(jié)合 Ca 2+ 后活化起來(lái)，進(jìn)而調(diào)節(jié)另一個(gè)酶。,通過第二信使， 推動(dòng)后續(xù)多步反應(yīng)， 還具有使激素效應(yīng)放大的作用。,返回,（2）受體蛋白質(zhì)磷酸化也可以是信號(hào)傳遞的開端。 胰島素和一些生長(zhǎng)因子與它們相應(yīng)的受體結(jié)合，引起的第一步反應(yīng)是使受體蛋白質(zhì)本身磷酸化磷酸結(jié)合在受體蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基上。,圖,返回,生長(zhǎng)因子受體磷酸化是,信號(hào)傳遞的開端,由磷酸化的受體，推動(dòng)后面一步步反應(yīng)，使信號(hào)通過一個(gè)個(gè)蛋白質(zhì)傳下去，直至活化能調(diào)節(jié)基因的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子。,圖,返回,Ras 信 號(hào) 途 徑,四、神經(jīng)激素配