神經(jīng)元突觸傳遞的細(xì)胞和分子生物學(xué)

前言

　　神經(jīng)科學(xué)的崛起是生命科學(xué)史上的重大事件。20世紀(jì)七八十年代以來(lái)，神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域的多項(xiàng)進(jìn)展和突破為人類揭示大腦工作的奧秘，認(rèn)識(shí)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制，探索新的治療方法，帶來(lái)了良好的契機(jī)?！　∪四X是由數(shù)百億個(gè)細(xì)胞高度有序構(gòu)建而成的細(xì)胞集合體，是神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分。神經(jīng)系統(tǒng)是一個(gè)可以供生物體與其所處環(huán)境之間相互作用的通訊網(wǎng)絡(luò)，它不斷接受信息、分析信息、儲(chǔ)存信息（記憶）并作出決定，使機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)或使腺體分泌，從而促使機(jī)體適應(yīng)周?chē)h(huán)境變化。為了完成這些復(fù)雜的功能，神經(jīng)系統(tǒng)的基本細(xì)胞單元——神經(jīng)元之間必須進(jìn)行高度精確和有效的信息傳遞。神經(jīng)元最主要功能是通過(guò)特化的結(jié)構(gòu)——突觸來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞，即突觸傳遞。對(duì)于大多數(shù)神經(jīng)元而言，它們之間的突觸傳遞是通過(guò)釋放某些化學(xué)物質(zhì)——神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)突觸前神經(jīng)元可以將突觸信號(hào)傳遞到突觸后神經(jīng)元或效應(yīng)器官，一個(gè)神經(jīng)元可以與數(shù)千個(gè)神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系。這種特化的突觸傳遞形式是神經(jīng)元區(qū)別于其他細(xì)胞的重要特點(diǎn)，也是神經(jīng)系統(tǒng)之所以具有如此復(fù)雜功能的基礎(chǔ)。　　神經(jīng)遞質(zhì)釋放與跨膜信息的傳遞及整合是神經(jīng)細(xì)胞最基本的功能特征，對(duì)突觸傳遞機(jī)制的研究是人類認(rèn)識(shí)復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)功能的前提。神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)及功能的改變均可引起神經(jīng)系統(tǒng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的異常，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病。因此，對(duì)突觸傳遞機(jī)制的研究已成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域近百年來(lái)重點(diǎn)探索的核心問(wèn)題之一，也是神經(jīng)科學(xué)中極其重要的前沿領(lǐng)域。　　神經(jīng)科學(xué)和其他學(xué)科形成了眾多交叉學(xué)科，如神經(jīng)解剖、神經(jīng)生理、神經(jīng)內(nèi)分泌、神經(jīng)化學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、神經(jīng)藥理以及系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)病學(xué)等。近十年來(lái)，神經(jīng)科學(xué)的快速發(fā)展使眾多醫(yī)學(xué)院校和綜合性大學(xué)的研究生及高年級(jí)本科生對(duì)神經(jīng)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣。神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科，正逐步被列為大學(xué)本科和研究生的教學(xué)課程。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)出版了不少優(yōu)秀的、內(nèi)容全面的、介紹神經(jīng)科學(xué)的教科書(shū)和專著，如韓濟(jì)生院士主編的《神經(jīng)科學(xué)原理》、楊雄里院士等譯著的《神經(jīng)生物學(xué)——從神經(jīng)元到腦》、許紹芬教授主編的《神經(jīng)生物學(xué)》、孫鳳艷教授主編的《醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)》、鞠躬院士主編的《神經(jīng)生物學(xué)》以及由韓濟(jì)生、蒲慕明、饒毅等主編的新版《神經(jīng)科學(xué)原理》，這些教科書(shū)和參考書(shū)的出版對(duì)我國(guó)近年來(lái)培養(yǎng)年輕一代神經(jīng)科學(xué)工作者和促進(jìn)中國(guó)神經(jīng)科學(xué)研究的發(fā)展起了重要的作用。

內(nèi)容概要

　　《神經(jīng)元突觸傳遞的細(xì)胞和分子生物學(xué)》采用了眾多彩色圖表，不但突出了基本概念的闡述，也對(duì)基本研究方法和發(fā)展趨勢(shì)作了介紹，把經(jīng)典內(nèi)容和前沿知識(shí)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。神經(jīng)遞質(zhì)釋放與跨膜信息的傳遞及整合是神經(jīng)細(xì)胞最基本的功能特征，對(duì)突觸傳遞機(jī)制的研究是人類認(rèn)識(shí)復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)功能的前提，是科學(xué)領(lǐng)域近百年來(lái)重點(diǎn)探索的核心問(wèn)題之一，也是神經(jīng)科學(xué)中極其重要的前沿領(lǐng)域?！渡窠?jīng)元突觸傳遞的細(xì)胞和分子生物學(xué)》主編盛祖杭教授目前擔(dān)任美國(guó)國(guó)立健康研究院神經(jīng)突觸功能研究室主任、首席研究員，教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”講座教授。在編寫(xiě)《神經(jīng)元突觸傳遞的細(xì)胞和分子生物學(xué)》時(shí)他大量引用了在美國(guó)15年從事神經(jīng)科學(xué)研究、教學(xué)的成果和創(chuàng)見(jiàn)，以神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能——突觸傳遞為核心，較系統(tǒng)地、深入淺出地介紹了突觸的結(jié)構(gòu)、神經(jīng)元的細(xì)胞骨架系統(tǒng)和物質(zhì)的合成轉(zhuǎn)運(yùn)、突觸傳遞及其調(diào)節(jié)機(jī)制等一系列有關(guān)神經(jīng)生物學(xué)的核心問(wèn)題，從細(xì)胞和分子水平詳細(xì)闡述了神經(jīng)遞質(zhì)釋放與跨膜信息傳遞及整合的過(guò)程以及機(jī)制，從而揭示大腦復(fù)雜的功能活動(dòng)?！　　渡窠?jīng)元突觸傳遞的細(xì)胞和分子生物學(xué)》可作為神經(jīng)生物學(xué)專業(yè)教師和有關(guān)科研人員的參考讀物，也可作為綜合性大學(xué)生物系和醫(yī)學(xué)院校高年級(jí)本科生、研究生閱讀參考。

書(shū)籍目錄

第一章　突觸傳遞概述第一節(jié)　神經(jīng)元的形態(tài)特點(diǎn)第二節(jié)　突觸的基本結(jié)構(gòu)及形成第三節(jié)　突觸傳遞模式第四節(jié)　膜電位和突觸傳遞第五節(jié)　突觸反應(yīng)的整合第六節(jié)　突觸囊泡融合的分子機(jī)制第七節(jié)　突觸后受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)換第二章　神經(jīng)元突觸的基本結(jié)構(gòu)及形成第一節(jié)　神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)第二節(jié)　突觸的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié)　突觸的形成第三章　突觸物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)胞骨架系統(tǒng)第一節(jié)　微管第二節(jié)　肌動(dòng)蛋白絲第三節(jié)　神經(jīng)絲第四節(jié)　微管相關(guān)蛋白第五節(jié)　神經(jīng)元微管與肌動(dòng)蛋白絲的相互作用第四章　神經(jīng)元的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)第一節(jié)　神經(jīng)元蛋白質(zhì)的靶向定位機(jī)制第二節(jié)　神經(jīng)元物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的分子馬達(dá)系統(tǒng)第三節(jié)　神經(jīng)元的物質(zhì)運(yùn)輸?shù)谒墓?jié)　分子馬達(dá)與運(yùn)輸載體間的相互聯(lián)系第五節(jié)　軸質(zhì)運(yùn)輸障礙與Alzheimer病第五章　突觸蛋白的合成第一節(jié)　神經(jīng)元胞體是蛋白質(zhì)合成的主要場(chǎng)所第二節(jié)　蛋白質(zhì)在樹(shù)突的局部合成第三節(jié)　蛋白質(zhì)在軸突中的局部合成第六章　神經(jīng)遞質(zhì)第一節(jié)　神經(jīng)遞質(zhì)概況第二節(jié)　神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué)第三節(jié)　主要神經(jīng)遞質(zhì)第七章　神經(jīng)遞質(zhì)受體第一節(jié)　離子通道型受體第二節(jié)　代謝型神經(jīng)遞質(zhì)受體第八章　神經(jīng)元興奮性產(chǎn)生的基礎(chǔ)第一節(jié)　離子通道第二節(jié)　神經(jīng)元膜電位和興奮性的產(chǎn)生第九章　神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和調(diào)節(jié)第一節(jié)　神經(jīng)遞質(zhì)的量子式釋放和突觸囊泡活動(dòng)第二節(jié)　突觸囊泡融合及其調(diào)節(jié)的分子機(jī)制第十章　突觸囊泡的再生循環(huán)途徑——內(nèi)吞第一節(jié)　內(nèi)吞：突觸囊泡再生循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)第二節(jié)　突觸囊泡內(nèi)吞的檢測(cè)技術(shù)第三節(jié)　clathrin依賴型內(nèi)吞第四節(jié)　“kiss-and-run”型內(nèi)吞第五節(jié)　刺激強(qiáng)度和鈣離子信號(hào)調(diào)節(jié)內(nèi)吞過(guò)程第十一章　突觸后可塑性產(chǎn)生機(jī)制第一節(jié)　突觸后受體轉(zhuǎn)運(yùn)和突觸可塑性第二節(jié)　突觸后支架蛋白和突觸可塑性第三節(jié)　樹(shù)突棘的形態(tài)變化與突觸可塑性第四節(jié)　LTP和LTD的突觸后表達(dá)第十二章　調(diào)節(jié)突觸功能的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)第一節(jié)　細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及機(jī)制第二節(jié)　神經(jīng)元內(nèi)調(diào)節(jié)突觸傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的特點(diǎn)及意義第三節(jié)　突觸傳遞的短時(shí)程調(diào)控第四節(jié)　突觸傳遞的長(zhǎng)時(shí)程調(diào)控第十三章　突觸前鈣離子通道對(duì)突觸傳遞的啟動(dòng)及調(diào)節(jié)第一節(jié)　突觸前鈣離子通道第二節(jié)　突觸前鈣離子通道與神經(jīng)遞質(zhì)釋放元件相互作用第三節(jié)　Synprint位點(diǎn)對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)釋放的重要性第四節(jié)　SNARE蛋白對(duì)突觸前鈣離子通道的調(diào)節(jié)第十四章　神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)突觸功能的調(diào)節(jié)第一節(jié)　膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)和功能第二節(jié)　神經(jīng)元的活動(dòng)影響膠質(zhì)細(xì)胞第三節(jié)　膠質(zhì)細(xì)胞遞質(zhì)和神經(jīng)元遞質(zhì)間相互作用索引

章節(jié)摘錄

　　第一章　突觸傳遞概述　　第一節(jié)　神經(jīng)元的形態(tài)特點(diǎn)　　神經(jīng)系統(tǒng)具有自然界賦予人類的最復(fù)雜的特性和功能。要認(rèn)識(shí)大腦的工作方式和過(guò)程，首先要了解組成神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞及其功能。神經(jīng)系統(tǒng)主要由神經(jīng)元（neuron）和膠質(zhì)細(xì)胞（glia）組成。雖然膠質(zhì)細(xì)胞在數(shù)量上大約是神經(jīng)元的9倍，但是在大腦中，神經(jīng)元才是接受外界刺激、進(jìn)行信息傳遞和處理的主要功能單位?！　∪藗兂踝R(shí)神經(jīng)元，是在19世紀(jì)末。當(dāng)時(shí)，德國(guó)神經(jīng)科學(xué)家Franz Nissl開(kāi)創(chuàng)的“尼氏”染色（Nisslstain）可以將神經(jīng)組織中的神經(jīng)元與膠質(zhì)細(xì)胞區(qū)分開(kāi)來(lái)。然而，直到意大利科學(xué)家Camillo Golgi建立了銀染法并用于腦組織片染色后，人們才第一次真正了解了神經(jīng)元的特殊結(jié)構(gòu)。神經(jīng)元是高度極化（polarized）的細(xì)胞，由胞體（cell body／soma）和突起（neurite）兩部分組成。而突起又根據(jù)其形態(tài)分為兩類：軸突（axon）和樹(shù)突（dendrite）。軸突直徑較為一致，分支較少，可長(zhǎng)達(dá)幾百微米；樹(shù)突分支復(fù)雜，由近及遠(yuǎn)逐漸變細(xì)。在大腦中，不同腦區(qū)（類型）的神經(jīng)元，其軸突和樹(shù)突的形態(tài)有很大的差異（圖1—1）。神經(jīng)元的每一部分，乃至同一結(jié)構(gòu)上的不同部位，在細(xì)胞發(fā)生和成熟的過(guò)程中都行使著不同的功能。這是神經(jīng)元區(qū)別于其他細(xì)胞的重要特點(diǎn)，也是神經(jīng)系統(tǒng)之所以具有如此復(fù)雜功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

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