神经系统生化课件

神经系统生物化学神经系统生物化学（Biochemistry in the Nervous System)本章主要内容本章主要内容 神经组织的化学组成 神经组织的物质代谢 神经递质与受体 神经递质与神经系统疾病神经系统神经系统中枢神经系统中枢神经系统外周神经系统外周神经系统（脑、脊髓）（脑、脊髓）（脑神经、脊神经、（脑神经、脊神经、植物性神经和神经节）植物性神经和神经节）树突胞体轴突髓鞘神经末梢神神经经元元基本功能单位基本功能单位大脑皮质大脑皮质高级神经中枢高级神经中枢(突触)第一节第一节 神经组织的化学组成神经组织的化学组成 一、髓鞘的脂类组成一、髓鞘的脂类组成主要：主要：鞘磷脂鞘磷脂其次：其次：胆固醇胆固醇/甘油磷脂甘油磷脂/半乳糖苷脂半乳糖苷脂 4 ：3 ：2二二、髓鞘的蛋白质组成、髓鞘的蛋白质组成主要：主要：&酸性蛋白酸性蛋白&碱性蛋白（碱性蛋白（18KD,170AA,pI=10.6)复合物复合物 碱性蛋白碱性蛋白三磷酸肌醇三磷酸肌醇+抗体抗体肢端麻痹症肢端麻痹症（脱髓鞘病动物模型）（脱髓鞘病动物模型）第二节第二节 神经组织的物质代谢神经组织的物质代谢一、能量与糖代谢一、能量与糖代谢 特点：特点：&能量能量代谢率高代谢率高&耗氧量大，对缺氧敏感耗氧量大，对缺氧敏感&正常：葡萄糖为主要能源正常：葡萄糖为主要能源 异常：可利用酮体异常：可利用酮体&主要途径：有氧氧化主要途径：有氧氧化 己糖激酶：低己糖激酶：低Km;高高Vmax 主要调节酶：磷酸果糖激酶主要调节酶：磷酸果糖激酶二、二、脂代谢和核酸代谢脂代谢和核酸代谢 （一）脂代谢（一）脂代谢 神经鞘磷脂神经鞘磷脂 胆固醇胆固醇 脑苷脂脑苷脂 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇慢慢快快 （二）（二）核酸代谢核酸代谢 特点特点:&mRNA高高&缺乏氨基甲酰磷酸合成酶缺乏氨基甲酰磷酸合成酶II尿苷尿苷UMPTMPCMPATPADP三、氨基酸代谢三、氨基酸代谢 特点：特点：&有较多游离氨基酸有较多游离氨基酸 包括：包括：Glu、Asp、-氨基丁酸氨基丁酸Gln、牛磺酸等、牛磺酸等四、脑物质代谢性疾病四、脑物质代谢性疾病（一）脱支酶缺乏症（一）脱支酶缺乏症低血糖性癫痫发作低血糖性癫痫发作（二）（二）3-磷酸甘油酸激酶缺乏症磷酸甘油酸激酶缺乏症溶血性贫血和神经症状溶血性贫血和神经症状 （三）（三）鞘脂累积病鞘脂累积病 鞘磷脂沉积症鞘磷脂沉积症 先天性缺乏鞘磷脂酶先天性缺乏鞘磷脂酶进行性痴呆、耳聋、惊厥发作进行性痴呆、耳聋、惊厥发作 （四）氨基酸代谢病（四）氨基酸代谢病 病因病因:&先天性酶缺陷先天性酶缺陷&氨基酸转运障碍氨基酸转运障碍 神经症状神经症状:智力障碍智力障碍 惊厥发作惊厥发作 共济失调等共济失调等 如如:苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶转氨酶转氨酶苯丙酮酸苯丙酮酸 苯乙酸苯乙酸 苯乳酸苯乳酸 苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症 神经损伤神经损伤 脑组织脑组织生化机制：生化机制：智力障碍、惊厥等智力障碍、惊厥等 （五）遗传性核酸代谢病（五）遗传性核酸代谢病 病因病因:&先天性酶缺陷先天性酶缺陷 如：痛风症如：痛风症 （自毁容貌综合症）（自毁容貌综合症）&原发性病因：原发性病因：先天性缺乏先天性缺乏:次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)第三节第三节 神经递质及其受体神经递质及其受体一、神经递质概述一、神经递质概述受体受体神经递质神经递质突触后膜突触后膜突触前膜突触前膜突触后膜突触后膜神经末梢神经末梢突触突触受体受体 （一）（一）神经递质的特点神经递质的特点1.存在于神经末梢存在于神经末梢2.受刺激时自突触前膜释放，作用于突受刺激时自突触前膜释放，作用于突触后膜受体触后膜受体3.外源给予可出现相同生物效应外源给予可出现相同生物效应 4.药物可阻断效应药物可阻断效应5.存在有効灭活机制存在有効灭活机制1.胆碱类：胆碱类：乙酰胆碱乙酰胆碱2.单胺类：单胺类：多巴胺、去甲肾上腺素、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、肾上腺素、5-羟色胺、羟色胺、组胺组胺3.氨基酸类：兴奋性（氨基酸类：兴奋性（Glu;Asp)抑制性（抑制性（-氨基丁酸氨基丁酸;Gly)4.神经肽类：神经肽类：阿片肽类阿片肽类 P物质等物质等（二）神经递质的分类（二）神经递质的分类二、神经递质的代谢二、神经递质的代谢（一）（一）乙酰胆碱乙酰胆碱(Acetylcholine,Ach)1.生物合成生物合成原料：原料：胆碱胆碱 乙酰乙酰CoA卵磷脂卵磷脂水解水解重新摄取重新摄取葡萄糖葡萄糖氧化氧化脂肪酸脂肪酸-氧化氧化胆碱胆碱 乙酰胆碱乙酰胆碱 胆碱乙酰胆碱乙酰 转移酶转移酶 乙酰乙酰CoA CoA 过程：过程：三种方式三种方式酶解失活酶解失活重新摄取重新摄取2.灭活灭活扩散失活扩散失活乙酰胆碱乙酰胆碱胆碱胆碱乙酸乙酸乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶+（AchE)有机磷农药有机磷农药AchE OHAchE 有机磷酰基有机磷酰基解磷定解磷定两类两类烟碱（烟碱（nicotine)受体受体(N 型型)毒蕈碱毒蕈碱(muscarine)受体受体(M 型型)3.受体受体（与（与G-蛋白偶联受体）蛋白偶联受体）（化学配体门控离子通道受体）（化学配体门控离子通道受体）(二）儿茶酚胺类二）儿茶酚胺类(catecholamine,CA)三种三种 去甲肾上腺素去甲肾上腺素（norepinephrine,NE)(noradrenaline,NA)多巴胺多巴胺(dopamine,DA)肾上腺素肾上腺素（epinephrine,E)(adrenaline,A)A:R=CH3,-OHDA:R=HNA:R=H,-OH HOHO H H HC C N H H R 儿茶酚胺儿茶酚胺 1.生物合成生物合成 原料：原料：酪氨酸酪氨酸(Tyr)限速酶：限速酶：酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶 （tyrosine hydroxylase,TH）过程：过程：TH Tyr 多巴多巴 DA NA A 脱羧酶脱羧酶 羟化酶羟化酶 转甲基酶转甲基酶 胞液胞液 囊泡囊泡 胞液胞液 BH4O2H2OCO2O2SAM（四氢生物蝶呤）（S-腺苷蛋氨酸）两种方式两种方式酶解失活酶解失活重新摄取重新摄取2.灭活灭活单胺氧化酶单胺氧化酶(MAO)儿茶酚氧位甲基转移酶儿茶酚氧位甲基转移酶NA与与A -受体受体-受体受体3.受体受体 1 2 3 1 2 3DA D1受体受体D2受体受体 (三）三）5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)血清紧张素（血清紧张素（serotonin)1.生物合成生物合成 原料：原料：色氨酸色氨酸(Trp)限速酶：限速酶：色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶（tryptophane hydroxylase,TPH）过程：过程：TPH Trp 5-羟色氨酸（羟色氨酸（5-HTP）脱羧酶脱羧酶 5-HT CO2两种方式两种方式酶解失活酶解失活重新摄取重新摄取2.灭活灭活5-HTMAO5-羟吲哚乙醛羟吲哚乙醛5-羟吲哚乙酸羟吲哚乙酸（5-HIAA)醛脱氢酶醛脱氢酶酶解失活：酶解失活：三种三种 5-HT15-HT1C3.受体受体5-HT1D5-HT25-HT35-HT1A5-HT1B(四）四）组胺组胺(histamine,HA)1.生物合成生物合成原料：组氨酸原料：组氨酸(His)HisHA 组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶 小小血管扩张物质血管扩张物质 促胃蛋白酶与胃酸的分泌促胃蛋白酶与胃酸的分泌 过敏时释放过敏时释放CO2 过程过程:2.灭活灭活 酶解失活酶解失活 HA甲基转移酶甲基转移酶3-甲基咪唑乙酸甲基咪唑乙酸 MAO 3-甲基组织胺甲基组织胺SAM三种三种 H13.受体受体 H2 H3 (五）五）兴奋性氨基酸兴奋性氨基酸(excitatory amino acids,EAA)1.生物合成生物合成 原料：原料：-酮戊二酮戊二酸酸 草酰乙酸草酰乙酸GluAsp-酮戊二酸酮戊二酸 -酮酸酮酸氨基酸氨基酸Glu草酰乙酸草酰乙酸 -酮酸酮酸氨基酸氨基酸Asp 转氨酶转氨酶 转氨酶转氨酶 过程：过程：3.受体受体2.灭活灭活 重新摄取重新摄取五种五种 NMDAAMPA KAL-AP4ACPD(亲代谢型）亲代谢型）Ca2+细胞膜细胞膜膜外膜外膜内膜内NMDA受体受体 Glu GlyGlu,Gly:协同激动剂协同激动剂Ca2+(六）抑制性氨基酸六）抑制性氨基酸(inhibitory amino acids)1.生物合成生物合成原料：原料：Glu Ser GluGABA Glu脱羧酶脱羧酶SerGly 羟甲基转移酶羟甲基转移酶CO2-氨基丁酸（氨基丁酸（GABA）Gly 过程：过程：两种两种 GABAA3.受体受体 GABAB2.灭活灭活 重新摄取重新摄取三、神经递质与神经系统疾病三、神经递质与神经系统疾病受体受体 肌肉收缩无力肌肉收缩无力 发病机制：发病机制：自身免疫系统疾病自身免疫系统疾病 产生乙酰胆碱受体的抗体产生乙酰胆碱受体的抗体（一）（一）胆碱能递质与重症肌无力胆碱能递质与重症肌无力结合受体功能受体功能 外周神经肌肉接头处胆碱能递质系统病变外周神经肌肉接头处胆碱能递质系统病变（二）（二）多巴胺递质与帕金森氏病多巴胺递质与帕金森氏病 （Parkinsons disease,PD)中枢神经锥体外系器质性病变中枢神经锥体外系器质性病变 震颤、肌强直、动作减少震颤、肌强直、动作减少 DA与与Ach失平衡失平衡纹状体纹状体DA 黑质黑质DA能神经元能神经元 退行性病变退行性病变 病理学特征：病理学特征：（三）（三）GABA递质与癫痫（递质与癫痫（epilepsy)特征特征:惊厥发作惊厥发作黑质黑质、纹状体、杏仁核内、纹状体、杏仁核内GABAEAA 发病机制：发病机制：惊厥发作惊厥发作(四）四）EAA递质与缺血性脑损伤递质与缺血性脑损伤EAA毒性作用毒性作用Ca2+内流内流激活激活NMDAREAA 脑缺血脑缺血Ca2+超载超载 神经损伤神经损伤复习题复习题 1.神经组织物质代谢有哪些特点？神经组织物质代谢有哪些特点？2.苯丙酮酸尿症发病的生化机制是什么？苯丙酮酸尿症发病的生化机制是什么？3.试述试述 Ach、CA、兴奋性与抑制性氨基酸、兴奋性与抑制性氨基酸 递质的合成过程、主要灭活方式和受体类递质的合成过程、主要灭活方式和受体类型。型。4.简述简述 PD 的病因和脑缺血时的病因和脑缺血时EAA的毒性的毒性作用。作用。