Similar presentations:
Биохимия центральной нервной системы
1.
Доцент Шелепина Е.П.2. План
Структура и функции нервной системыОсобенности химического состава головного мозга
Химические основы возникновения и проведения
нервных импульсов
Патобиохимия нервной системы
3. Функции Нервной Системы
Регулирует физиологические и биохимические процессы.Координирует и регулирует функционирование всех органов.
Перерабатывает поступающую извне информацию и генерирует
сигналы для регуляции поведения организма. Участвует в
сознании и мышлении.
Способна самообучаться, в результате чего меняется характер
последующих реакций организма. Участвует в таком сложном
процессе, как память.
Специфические функции: возникновение, проведение и
синаптическая передача нервных импульсов; биоэлектрическая
активность нервных клеток, возбуждение и торможение их
деятельности.
4. Морфологический Состав Головного Мозга
1. Нейроны - нервные клетки, участвующие в генерации и передачинервных импульсов. Основная функция:
распространение и интегрирование информации в организме.
Тело
Ядро
Дендриты
аксон
5. Морфологический Состав Головного Мозга
2. Нейроглия - система обкладочных клеток между нейронами,выполняющих трофическую и защитную функции и образующих
изоляционный слой вокруг отростков нейронов в виде миелиновой
оболочки.
олигодендроциты
аксон
(типы глии)
Цитоплазма олигодендроцита
3. Микроглия - глиальные макрофаги (клетки Ортеги).
Перехват
Ранвье
Миелиновая
оболочка
митохондрия
6. Химический Состав Головного Мозга
Составные частиВода
Сухой остаток
Белки
Липиды
Минеральные вещества
Серое
вещество
84
16
8
5
1
Белое
вещество
70
30
9
17
2
7. Белки Головного Мозга
I. Простые белки1. Растворимые - извлекаются водно-солевыми растворами и щёлочью
- альбумины - 90%
- глобулины - 5%
- катионные белки
- анионные белки
2. Нерастворимые
- нейросклеропротеины (коллагены, эластины, нейростромины)
II. Сложные белки
1. Нуклеопротеины - в виде ДНП и РНП
2. Липопротеины
3. Фосфопротеины
4. Гликопротеины
5. Протеолипиды
8. Нейроспецефические Белки
Белок s-100 - гетерогенный кислый Сa-связывающий белок,локализуется в нейроглии (в астроцитах) и интенсивно
нарабатывается в клетках гиппокампа при обучении,
тренировках, формировании условных рефлексов.
Белок В-50 - один из основных фосфорилируемых
плазматических мембран нейронов. Локализован в основном в
синапсах и является эндогенным субстратом диацил-глицеролзависимой и са-зависимой протеинкиназы С.
Белок 14-3-2 - локализуется в нейронах, является ферментом енолазой. Служит маркером при карциномах головного мозга.
9. Некоторые Нейропептиды
10. Ферменты В Нервной Ткани
В нервной ткани присутствуют все ферменты углеводного, липидного ибелкового обмена. Ряд ферментов находятся в нескольких молекулярных
формах. Изоферменты характерны для ЛДГ, альдолазы, гексокиназы,
МАО и др.
Углеводы головного мозга
1. Глюкоза - 1-4 мкмоль/г ткани
2. Гликоген - 2-4 мкмоль/г ткани
11. Липиды Головного Мозга
Содержание в нервной ткани очень высоко (особенно в миелине).Являются важнейшим структурным компонентом мембран нейронов,
определяющим их физиологические свойства. Характерно большое
разнообразие их и наличие специфических индивидуальных разновидностей липидов:
12. Липиды Головного Мозга
ПоказательХолестерин
Цереброзиды
Ганглиозиды
Ф-этаноламин
Ф-холин
Ф-серин
Ф-инозитолы
Плазминогены
сфингомиелины
Серое в-во
Белое в-во
Миелин
22,8
5,4
1,7
22,7
26,7
8,7
2,7
8,8
6,9
27,5
19,8
5,4
14,9
12,8
7,9
0,9
11,2
7,7
27,7
22,7
3,8
15,6
11,2
4,8
0,6
12,3
7,9
(в процентах к общим липидам)
13.
фосфолипидыФосфоглицериды
- Ф-холин
- Ф-этаноламин
- Ф-серин
- плазмалоген
R1
H2C-O-C=O
O=C-O-CH
R2
O
CH2-O-P-O-R3
O-
Фосфатидилинозитолы Сфингомиелины
(моноCH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-NH-C=O
диOH CH2
R
триинозитолы)
O
CH2-O-C
CH-O-C
CH-O-P
O
R1
O=P-OO
O
R2 OH
O
O
CH2
OPO3
HO
O
OH
OPO3
CH2-N+(CH3)3
14.
Сфинголипидозы1. Болезнь Гоше - замена галактозы на глюкозу в керазине из-за дефекта фермента β-глюкозидазы.
сфингозин
O O-CH2-CH-CH-CH=CH-(CH2)12-CH3
NH OH
Цереброзид керазин
Галактоза
C=O
(глюкоза)
CH -(CH ) -COOH
3
2 22
15. Особенности Метаболизма Нервной Ткани
Высокий аэробный обмен (газообмен в мозге превышаетгазообмен в мышечной ткани в 20 раз). У человека головной мозг
составляет 2-2,5% веса тела, а потребляет 10-20% кислорода,
поглощаемого организмом.
Основной энергетический субстрат для нервной ткани глюкоза. Ни один орган не поглощает глюкозу крови с такой
скоростью и в таких количествах, как мозг. За 1 минуту 100 г ткани
мозга потребляют 5 мг глюкозы. 85% глюкозы в мозговой ткани
расходуется в цикле крэбса, 12% - в анаэробном гликолизе (до
лактата) и 3% - по пентозофосфатному пути, образуя НАДФ•Н 2,
рибозу для синтеза РНК.
16. Обмен Белков И Аминокислот
OHOOC-CH2-CH2-C-COOH
α-кетоглутарат
NH3
NADH2
NH2
HOOC-CH2-CH2-CH-COOH
α-глутамат
NH2
NAD+
NH3
HOOC-CH2-CH2-CH-COOH
α-глутамат
NH2
HOOC-CH-CH2-CH2-CO-NH2
глутамин
АТФ
АДФ
(Способ обезвреживания аммиака)
CO2
NH2
HOOC-CH2-CH2-CH-COOH
α-глутамат
Нейромедиатор
возбуждения
СH2(NH2)-CH2-CH2-COOH
Глутаматдекарбоксилаза
витамин В6
ГАМК
Нейромедиатор
торможения
+ H2O
17. Работа Na-k-атфазы
Внеклеточнаяжидкость
Na-K насос
мембрана
цитозоль
18. Строение Φ-зависимого Na+ Канала
19. Строение Синапса
Пресинаптическоеаксонное
окончание
митохондрия
синапс
Синаптические
пузырьки
Синаптическая
щель
рецепторы
20. Выделение Медиатора (Экзоцитоз)
Синаптическийпузырёк
Постсинаптическая мембрана
Молекулы нейромедиатора
1) синаптический пузырёк с нейромедиатором
2) входящий Ca2+-ток
3) выброс нейромедиатора (экзоцитоз)
4) реаптейк - обратный захват медиатора (эндоцитоз)
21. Типы Рецепторов
1) Ионотропные - рецепторы, связанные с ионными каналами; обеспечивают быстрыйПолипептидная
эффект.
субъединица
2) Метаботропные - связаны с эффекторными структурами через определённые
обменные реакции; обеспечивают медленные эффекты.
Ионный канал
рецептор
нейромедиатор
G-белок
рецептор
нейромедиатор
G-белок
фермент
Вторичный
мессенджер
22. Виды Рецепторов
1. Холинорецепторы - состоят из 5 субъединиц. Образуют хемовозбудимыйионный канал, проницаемый для ионов K+, Na+. Связывание АХ осуществляется
на α-субъединицах.
2. ГАМК-рецепторы
3. Глутаматные рецепторы - связывают N-метил-D-аспартат
глутамин
23. 4. Адренорецепторы
К+-каналнорадреналин
G-белок
Аденилатциклаза
Протеинкиназа
24. Нейромедиаторы
Требования к нейромедиаторам:- в нервных волокнах должны содержаться ферменты, необходимые для
синтеза этого медиатора;
- при раздражении нерва, они должны выделяться, реагировать со специфическим рецептором на постсинаптической мембране и вызывать биологическую реакцию;
- должны существовать механизмы, быстро прекращающие действие этого
вещества.
Пути удаления медиаторов:
1. Ферментное разрушение (АХ-эстераза, МАО, катехол-О-метилтрансфераза).
Для АХ, НА.
2. Реаптейк (НА).
3. Переход нейромедиатора в глию (глутамат).
25. Виды Нейромедиаторов
Возбуждающие медиаторы - вызывают деполяризацию постсинаптической мембраныТормозные медиаторы - способствуют гиперполяризации мембраны, увеличивая проницаемость мембраны для ионов К+ и Cl-.
1. Ацетилхолин - синтезируется из холина и активной формы уксусной кислоты - ацетилКоА. Обеспечивают переключение воздействий стволовой части мозга на кору
больших полушарий.
CH3-(CH2)3-CH2-OH
+
CH3-CO-S-KoA
ХолинацетилHS-KoA
трансфераза
(CH3)3N+-CH2-CH2-O-CH3 АХ
O
26.
2. Норадреналин - синтезируется из тирозина. Синтезируется в основном в нейронахголубого ядра. Играет важную роль в формировании психоэмоционального состояния.
3. Дофамин - синтезируется преимущественно в нейронах чёрной субстанции из тирозина.
COOH
L-тирозин
СН2-СН-NH2
НО
О2
тирозингидроксилаза
COOH
HO
L-ДОФА
Дофамин
CO2
ДОФА-декарбоксилаза
HO
HO
CH2-CH2-NH2
O2
HA
CH2-CH-NH2
HO
OH
OH
β-гидроксилаза
CH-CH2-NH2
OH
27.
Обмен дофаминаHO
CH2-CH2-NH2
HO
KOMT
MAO
HO
CH2
HO
CH2-CH2-NH2
C=O
HO
OH
HO
Дегидроксифенолуксусная кислота
3-метокситирамин
KOMT
MAO
СH3O
CH2
C=O
HO
OH
Гомованилиновая кислота
28.
Метаболизм норадреналинаOH
CH-CH2-NH2
HO
OH
МАО
OH
HO
O
CH-C
OH
L-3,3-диоксиминдальный
альдегид
H3CO
KOMT
HO
OH
CH-CH2-NH2
норметанефрин
H
H3CO
HO
COOH
Ванилиновая кислота
29.
4. Серотонин - образуется нейронами ядер шва из триптофана. Связан с процессами сна.NH2
CH2-CH-COOH
ТРИПТОФАН
триптофангидроксилаза
HO
NH
O2
NH2
CH2-CH-COOH
5-ОКСИТРИПТОФАН
5-окситриптофандекарбоксилаза
HO
NH
CO2
CH2-CH2-NH2
СЕРОТОНИН
NH
30.
5. Глутамат - образуются путём дезаминирования глутамина или из кетоглутаровой кислоты6. ГАМК - основной тормозный медиатор (30%). Участвует в организации памяти.
7. Аденозин
8. Глицин - при избытке может привести к нарушениям психоэмоциональных функций.
31.
Возможные пути нарушения синаптической передачи1. На уровне синтеза нейромедиатора
2. На уровне выделения нейромедиатора
3. На уровне восприятия медиатора рецептором
32. Патобиохимия Нервной Системы
1) Миастения - уменьшение числа холинорецепторов2) Шизофрения - из-за гиперреактивности дофаминовых рецепторов в нейронах.
3) болезнь Паркинсона - дегенерация дофамин содержащих нейронов нитростриарного проводящего пути
4) Депрессия - из-за истощения запасов моноаминовых нейромедиаторов в нейронах.