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1、 第二十二章第二十二章 脑的生物化学脑的生物化学 （Brain Biochemistry）山东大学医学院生物化学教研室山东大学医学院生物化学教研室 崔行崔行1脑组织生化成分脑组织生化成分2脑的物质代谢与能量代谢脑的物质代谢与能量代谢3乙酰胆碱、单胺类神经递质乙酰胆碱、单胺类神经递质 及受体及受体4氨基酸类、氨基酸类、NO、嘌呤类神嘌呤类神 经递质及受体经递质及受体 *脑是人体最复杂、最精密的结构脑是人体最复杂、最精密的结构，脑的，脑的生物功能从生物功能从调节机体感觉、运动和自主活动调节机体感觉、运动和自主活动到到情绪、学习记忆和思维语言等情绪、学习记忆和思维语言等高级神经活动高级神经活动。各种
2、脑神经细胞以各种脑神经细胞以蛋白质、脂类、多糖蛋白质、脂类、多糖为主为主的各种生化组成，是脑极其的各种生化组成，是脑极其复杂生物功能的物复杂生物功能的物质基础质基础。生物化学和分子生物学技术方法的应用生物化学和分子生物学技术方法的应用，使脑组成和功能分子机制研究迅速进展。使脑组成和功能分子机制研究迅速进展。脑科学研究是脑科学研究是多学科、多层次的综合研究多学科、多层次的综合研究，解释人脑的奥秘将是对生物医学研究的最大挑解释人脑的奥秘将是对生物医学研究的最大挑战。战。脑的基本结构单位是脑的基本结构单位是神经元神经元（neurons），），可看作脑的可看作脑的遗传单位遗传单位和功能单位和功能单位，
3、脑，脑传送和整合信号传送和整合信号的基的基本功能主要由神经元完成。本功能主要由神经元完成。神经元为高度分化细胞，其结构神经元为高度分化细胞，其结构包括包括核周体核周体（perikaryon）和和胞质突胞质突起起。神经突起分为。神经突起分为轴突轴突（axon）和和树树突突（dendrites）。）。轴突外包绕富含轴突外包绕富含脂类的脂类的髓鞘髓鞘（myelin sheath）或神或神经鞘。经鞘。神经元的结构 神经胶质细胞神经胶质细胞作为脑组织间质细胞或支持作为脑组织间质细胞或支持细胞。细胞。脑组织主要的脑组织主要的星型胶质细胞星型胶质细胞（astrocyte）含有胶质纤维，包含含有胶质纤维，包含
4、胶质原纤维酸性蛋白胶质原纤维酸性蛋白（glia fibrillary acidic protein，GFAP）。）。星型胶质细胞的星型胶质细胞的功能功能：构成神经组织网架，：构成神经组织网架，起起支持作用支持作用，作为大神经元的，作为大神经元的卫星细胞卫星细胞，有分，有分裂能力裂能力填补神经创伤填补神经创伤。参与。参与构成血脑屏障构成血脑屏障，摄，摄取血液营养提供神经元，参与递质代谢等。取血液营养提供神经元，参与递质代谢等。少突胶质细胞少突胶质细胞（oligodendrocyte）特异特异含髓磷脂碱性蛋白等。参与形成、维持髓鞘。含髓磷脂碱性蛋白等。参与形成、维持髓鞘。小胶质细胞小胶质细胞（mi
5、crogial cell）属中枢神经系统属中枢神经系统吞噬细胞。吞噬细胞。第一节第一节 脑神经组织的生化成分脑神经组织的生化成分 一、脑组织的生化组成特点一、脑组织的生化组成特点 脑组织的生化成分除脑组织的生化成分除水、无机物水、无机物质质以外，各种有机物质占固体组分的以外，各种有机物质占固体组分的85%，其中主要是，其中主要是脂类和蛋白质脂类和蛋白质。神经组织含较多神经组织含较多水分水分。胚胎及幼。胚胎及幼年大脑含水更多。年大脑含水更多。二、脑组织脂类二、脑组织脂类 *脑组织中脂质主要是脑组织中脂质主要是类脂类脂，包括，包括甘油磷甘油磷脂、鞘脂类脂、鞘脂类。胆固醇胆固醇是脑脂第二主要成分。是
6、脑脂第二主要成分。1甘油磷脂甘油磷脂 *脑中的甘油磷脂以脑中的甘油磷脂以磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺（PE）、）、磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱（PC）、）、磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸（PS）含量含量较多。较多。*缩醛磷脂缩醛磷脂C-1的脂酰基取代为以醚键连接的脂酰基取代为以醚键连接的的、烯烃链。烯烃链。*脑组织各种甘油磷脂都有脑组织各种甘油磷脂都有特定的脂肪酸组特定的脂肪酸组成成。脑神经某些脂肪酸成分的结构脑神经某些脂肪酸成分的结构 2鞘脂类鞘脂类 *鞘脂类包括鞘脂类包括鞘磷脂鞘磷脂和和鞘糖脂鞘糖脂，属于神，属于神经酰胺的衍生物。经酰胺的衍生物。*鞘磷脂为脑中惟一的鞘磷脂为脑中惟一的含磷鞘脂含磷鞘脂类。类。
7、*脑苷脂脑苷脂：神经：神经髓鞘的重要组分髓鞘的重要组分，包括，包括半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂及及脑硫脂脑硫脂。*神经节苷脂神经节苷脂：含：含唾液酸唾液酸的鞘糖脂，参的鞘糖脂，参与神经系统与环境的相互作用和信号转导与神经系统与环境的相互作用和信号转导过程，还与神经元突触可塑性及学习记忆过程，还与神经元突触可塑性及学习记忆等高级神经活动相关，在神经元损伤后再等高级神经活动相关，在神经元损伤后再生中有重要作用。生中有重要作用。3类固醇类固醇 *脑中的胆固醇是脑中的胆固醇是构成生物膜的构成生物膜的重要组分重要组分。*脑组织自身合成胆固醇，但合脑组织自身合成胆固醇，但合成后成后分解更新率极低分解更新率极低
8、。*近年来发现脑中有近年来发现脑中有内源的类固内源的类固醇激素醇激素，称，称神经类固醇神经类固醇。可通过。可通过某些某些神经递质受体介导神经递质受体介导产生快速产生快速效应。效应。三、脑神经特异蛋白质三、脑神经特异蛋白质 *脑组织脑组织功能极其复杂多样功能极其复杂多样，其蛋白质，其蛋白质组成组成也更加丰富也更加丰富。灰质比白质蛋白质含量高。灰质比白质蛋白质含量高。*分析某些分析某些神经细胞特异蛋白神经细胞特异蛋白可作为确定可作为确定细胞类型的标记细胞类型的标记，广泛用于脑神经研究。，广泛用于脑神经研究。1钙结合蛋白钙结合蛋白 *S-100蛋白蛋白 是脑特异的强酸性蛋白质。是脑特异的强酸性蛋白质
9、。S-100功能可能包括：功能可能包括：有关记忆形成，参与调有关记忆形成，参与调节激素的细胞间信号转导，钙依赖的与微管蛋节激素的细胞间信号转导，钙依赖的与微管蛋白结合引起微管解聚等白结合引起微管解聚等。*小脑钙结合蛋白小脑钙结合蛋白，参与小脑信号转导。，参与小脑信号转导。2神经细胞骨架蛋白神经细胞骨架蛋白 （1）微管蛋白）微管蛋白 *神经元树突及轴索中富含神经元树突及轴索中富含微管微管，参与，参与轴浆流运输轴浆流运输。*微管蛋白微管蛋白（tubulin）为）为和和亚基二聚体，它们聚亚基二聚体，它们聚合成链，再螺旋盘曲装配形成微管。合成链，再螺旋盘曲装配形成微管。（2）微管伴随蛋白）微管伴随蛋白
10、（microtubule associated protein，MAP）*参与微管装配、微管间及微管与其它丝状成分间联参与微管装配、微管间及微管与其它丝状成分间联系和微管物质转运。系和微管物质转运。*包括分子量较高的包括分子量较高的MAP1和和MAP2及低分子量及低分子量蛋白蛋白（tau protein）。）。*不同不同MAP分别存在胚胎或成年神经元和特定部位。分别存在胚胎或成年神经元和特定部位。MAP和和蛋白通过蛋白通过可逆磷酸化修饰调节细胞骨架的聚合可逆磷酸化修饰调节细胞骨架的聚合或解聚或解聚。（3）球状肌动蛋白）球状肌动蛋白（G-actin）*神经元和胶质中球状肌动蛋白作为神经元和胶质中
11、球状肌动蛋白作为微丝的主要成微丝的主要成分分。*微丝微丝（microfilaments）形成网状分布。在形成网状分布。在神神经元高度活动部分经元高度活动部分分布密集。分布密集。（4）神经细丝蛋白）神经细丝蛋白 *神经细丝神经细丝（neurofilaments，NF）又称中间丝。又称中间丝。主要起主要起支持作用支持作用，也与细胞内物质转运有关。，也与细胞内物质转运有关。*主要成分为主要成分为3种种神经细丝蛋白神经细丝蛋白。（5）胶质原纤维酸性蛋白胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)*胶质细胞的胶质细胞的胶质纤维胶质纤维属于神经细丝，主要成分是属于神经细丝，主要成分是胶质原纤维酸性蛋白（胶质原纤维酸性蛋
12、白（GFAP）。）。*GFAP特异存在于星形胶质细胞。可作为特异存在于星形胶质细胞。可作为星形胶星形胶质细胞标记蛋白质细胞标记蛋白。四、脑组织重要的特异酶类和其它蛋白四、脑组织重要的特异酶类和其它蛋白 1脑神经特异酶类脑神经特异酶类 *动物脑动物脑-烯醇化酶称烯醇化酶称神经元特异烯醇化酶神经元特异烯醇化酶(neuron-specific neolase，NSE)，主要含于神主要含于神经元，可以作为神经元标志酶。经元，可以作为神经元标志酶。NSE涉及脑学习涉及脑学习记忆功能。记忆功能。*14-3-3蛋白蛋白主要存在于神经元。主要存在于神经元。醛缩酶醛缩酶C主主要存在胶质细胞，可作为胶质细胞标记物
13、。要存在胶质细胞，可作为胶质细胞标记物。*神经元标记酶神经元标记酶，如胆碱乙酰基转移酶、谷氨，如胆碱乙酰基转移酶、谷氨酸脱羧酶等。酸脱羧酶等。*胶质细胞标记酶胶质细胞标记酶，如谷氨酰胺合成酶。而碳，如谷氨酰胺合成酶。而碳酸酐酶、酸酐酶、2，3-环核苷酸环核苷酸-3磷酸酶是少突磷酸酶是少突胶质细胞标记酶。胶质细胞标记酶。2神经细胞粘着分子神经细胞粘着分子 *神经细胞粘着分子是指神经细胞之间、神经细胞粘着分子是指神经细胞之间、神经细胞与其他细胞或周围基质分子之间起神经细胞与其他细胞或周围基质分子之间起识别和连接作用识别和连接作用的一类的一类细胞表面蛋白细胞表面蛋白。功能功能涉及神经细胞的发生、形成
14、、修复、涉及神经细胞的发生、形成、修复、再生等过程。再生等过程。*钙粘素钙粘素(Cadherin)为钙依赖性细为钙依赖性细胞粘着分子。脑组织胞粘着分子。脑组织N型钙粘素，在突触伸型钙粘素，在突触伸展过程中有重要作用。展过程中有重要作用。*整合蛋白整合蛋白 是连接细胞一侧的粘着分子，是连接细胞一侧的粘着分子，参与细胞与基质中粘着分子的连接。参与细胞与基质中粘着分子的连接。3脑神经髓鞘蛋白脑神经髓鞘蛋白 *中枢神髓鞘膜蛋白：中枢神髓鞘膜蛋白：.髓鞘碱性蛋白髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein，MBP)为不同分子量的异为不同分子量的异构蛋白。构蛋白。MBP基因突变或表达障碍可造基因
15、突变或表达障碍可造成髓鞘形成不良并伴有震颤。成髓鞘形成不良并伴有震颤。.Folch-Lees蛋白脂蛋白脂(proteolipid，PLP)为中枢神髓鞘膜的主要构成蛋白。为中枢神髓鞘膜的主要构成蛋白。人脑其他特有的蛋白质人脑其他特有的蛋白质:P400蛋白蛋白为糖蛋白。为糖蛋白。突触小泡蛋白，可作为突触突触小泡蛋白，可作为突触标记蛋白。标记蛋白。其他脑特有蛋白。其他脑特有蛋白。第二节 脑物质代谢与能量代谢 脑和神经组织仅占总体重的1/40，但正常情况下脑耗氧量占全身总需氧量20%25%，说明脑神经组织物质代谢和能量非常旺盛。产生的ATP主要用于维持细胞跨质膜离子梯度和神经递质、其它细胞成分合成。一
16、、糖代谢一、糖代谢 特点特点：正常脑神经元活动能量近全部来自正常脑神经元活动能量近全部来自葡萄糖氧化。大脑组织每天从血液中摄取葡萄葡萄糖氧化。大脑组织每天从血液中摄取葡萄糖约糖约120g，当血糖降低时，机体则减少或停止当血糖降低时，机体则减少或停止脑外组织对葡萄糖的消耗，维持脑内血糖供应，脑外组织对葡萄糖的消耗，维持脑内血糖供应，避免脑功能突然丧失。避免脑功能突然丧失。转运：转运：葡萄糖转运蛋白葡萄糖转运蛋白GLUT-1经血脑屏经血脑屏障的葡萄糖向脑转运，使葡萄糖能迅速通过血障的葡萄糖向脑转运，使葡萄糖能迅速通过血脑屏障。脑屏障。GLUT-2和和GLUT-3可参与转运葡萄糖可参与转运葡萄糖进入
17、神经元和胶质细胞。进入神经元和胶质细胞。神经细胞内含糖量少，脑内葡萄糖主要在神经细胞内含糖量少，脑内葡萄糖主要在细胞外液。细胞外液。脑葡萄糖氧化途径：脑葡萄糖氧化途径：仅仅15%进入进入糖酵解糖酵解，乳酸产量很少。高速率转运，乳酸产量很少。高速率转运出乳酸，避免乳酸对脑毒性影响。出乳酸，避免乳酸对脑毒性影响。主要主要有氧氧化有氧氧化，充分供氧时，脑中三羧酸循环以最，充分供氧时，脑中三羧酸循环以最大速度进行。产生能量，合成氨基酸前体分子的重要大速度进行。产生能量，合成氨基酸前体分子的重要来源。来源。磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径，发育期脑此途径活跃，髓鞘化时期，发育期脑此途径活跃，髓鞘化时期活性最高。
18、为生物合成提供活性最高。为生物合成提供NADPH及磷酸核糖。及磷酸核糖。脑中脑中糖原糖原含量很少，脑糖原更新迅速，糖原代谢快含量很少，脑糖原更新迅速，糖原代谢快而持续。而持续。能量能量：葡萄糖作为能源。脑肌酸激酶活性高，葡萄糖作为能源。脑肌酸激酶活性高，促进磷酸肌酸补充促进磷酸肌酸补充ATP储备，维持高水平储备，维持高水平ATP。肌酸肌酸激酶可促进激酶可促进P穿梭输送到穿梭输送到ATP酶和轴突等。酶和轴突等。二、脂类代谢二、脂类代谢 *脑组织含特异和复杂的脂类成分，其主脑组织含特异和复杂的脂类成分，其主要功用是维持膜结构完整性，保证神经元间神要功用是维持膜结构完整性，保证神经元间神经冲动电信号
19、的正常传递。经冲动电信号的正常传递。*脂类构成神经细胞膜、膜性细胞器、髓脂类构成神经细胞膜、膜性细胞器、髓鞘等。鞘等。（一）脂肪酸代谢（一）脂肪酸代谢 酮体利用酮体利用：脑中有利用酮体酶系。脑中有利用酮体酶系。在胎儿期、发育期，糖尿病或饥饿造成的长在胎儿期、发育期，糖尿病或饥饿造成的长久低血糖状态，因血酮体浓度升高，脑可利用久低血糖状态，因血酮体浓度升高，脑可利用脂肪酸氧化生成的酮体取代葡萄糖作为能源。脂肪酸氧化生成的酮体取代葡萄糖作为能源。酮体氧化耗氧可占脑总耗氧量酮体氧化耗氧可占脑总耗氧量25%50%。*组成脑脂质的脂肪酸有少见的组成脑脂质的脂肪酸有少见的长链长链多不饱和多不饱和脂肪酸，脑
20、苷脂脂酰基中有脂肪酸，脑苷脂脂酰基中有-羟羟化化的或的或C23、C25奇数碳原子奇数碳原子脂肪酸。脂肪酸。*脑脂肪酸分解存在脑脂肪酸分解存在-氧化氧化，可产生，可产生脑特有的脑特有的-羟脂酸和奇数碳脂酸。羟脂酸和奇数碳脂酸。*脑中脑中植烷酸植烷酸等支链脂酸也需通过等支链脂酸也需通过-氧化起始降解。氧化起始降解。植烷酸植烷酸-羟化酶羟化酶先天缺乏先天缺乏可使植烷酸在神经组织堆积造成严重神经可使植烷酸在神经组织堆积造成严重神经疾病。疾病。*脑甘油磷脂中脑甘油磷脂中多烯脂酸多烯脂酸生成，需食生成，需食物提供必需脂肪酸（物提供必需脂肪酸（3、6脂酸）。脂酸）。（二）脑类脂的代谢（二）脑类脂的代谢甘油磷
21、脂甘油磷脂：脑中甘油磷脂合成代谢与其它：脑中甘油磷脂合成代谢与其它组织相似。组织相似。缩醛磷脂缩醛磷脂：磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮(DHAP)脂酰脂酰DHAP醚酯醚酯烷基烷基PEPE缩醛磷脂。缩醛磷脂。鞘脂类鞘脂类：合成类似其他组织。经溶酶体合成类似其他组织。经溶酶体水解酶类作用降解，这些酶类缺陷可导致水解酶类作用降解，这些酶类缺陷可导致各种鞘脂类沉积症。各种鞘脂类沉积症。胆固醇胆固醇：脑组织可合成，更新速率极慢。脑组织可合成，更新速率极慢。脑神经组织甘油磷脂合成脑神经组织甘油磷脂合成 三、氨基酸、蛋白质代谢三、氨基酸、蛋白质代谢 *脑功能复杂，蛋白质含量丰富，结构多样，脑功能复杂，蛋白质含量丰
22、富，结构多样，代谢旺盛。代谢旺盛。氨基酸代谢氨基酸代谢：脑中游离氨基酸含量特点：脑中游离氨基酸含量特点：脑氨基酸含量脑氨基酸含量比脑脊液和血液显著增高。比脑脊液和血液显著增高。脑中脑中必需氨基酸必需氨基酸含量低，更新极迅速，需及含量低，更新极迅速，需及时由血液补充。时由血液补充。非必需氨基酸非必需氨基酸浓度高于必需氨基酸浓度高于必需氨基酸8300倍，倍，谷氨酸和天冬氨酸谷氨酸和天冬氨酸及衍生物等含量约占及衍生物等含量约占75%。少数几种氨基酸和代谢酶为脑特有。少数几种氨基酸和代谢酶为脑特有。脑特异存在某些脑特异存在某些肽类肽类，如，如谷胱甘肽谷胱甘肽(GSH)丰富。丰富。氨基酸转运氨基酸转运：
23、氨基酸分子不能通透血脑屏障，氨基酸分子不能通透血脑屏障，氨基酸转运载体氨基酸转运载体进进行行Na+依赖的耗能主动转运依赖的耗能主动转运。脑中广泛存在脑中广泛存在亲和力低转运系统亲和力低转运系统，主要转运有代谢，主要转运有代谢功能氨基酸。功能氨基酸。高亲和、高底物特异转运系统高亲和、高底物特异转运系统主要转运清除具生理主要转运清除具生理活性的神经递质。依赖活性的神经递质。依赖Na+梯度载体，存在于突触和梯度载体，存在于突触和突触后膜。突触后膜。四、核苷酸、核酸代谢四、核苷酸、核酸代谢 *脑无脑无嘧啶嘧啶从头合成，可通过补救途径生成从头合成，可通过补救途径生成UTP和和CTP。*脑嘌呤核苷酸能从头
24、合成，补救合成也存在。脑嘌呤核苷酸能从头合成，补救合成也存在。*脑神经元失去脑神经元失去DNA复制能力。复制能力。RNA含量最多，含量最多，更新速度快。更新速度快。第三节第三节 神经递质及神经递质受体神经递质及神经递质受体 *神经元的突触传递主要通过化学递质介神经元的突触传递主要通过化学递质介导。导。神经递质神经递质(neurotransmitter)在突触传递在突触传递中起关键作用。中起关键作用。*神经递质进行的神经递质进行的信号转导过程信号转导过程：动作电位刺激突触前神经元动作电位刺激突触前神经元递质释放入递质释放入突触间隙突触间隙递质作用突触后膜受体递质作用突触后膜受体直接结合直接结合离
25、子通道受体；结合受体，产生第二信使再引离子通道受体；结合受体，产生第二信使再引起离子通道开闭起离子通道开闭突触后电位改变和细胞代谢突触后电位改变和细胞代谢改变。改变。*神经递质受体神经递质受体：离子通道型受体和：离子通道型受体和G蛋白蛋白偶联型受体。偶联型受体。神经递质的神经递质的 突触传递机制突触传递机制两种神经递质的受体及作用方式两种神经递质的受体及作用方式 一、乙酰胆碱受体一、乙酰胆碱受体*乙酰胆碱乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)可作为中枢神经递可作为中枢神经递质。质。*胆碱乙酰转移酶胆碱乙酰转移酶(ChAT)可催化合成可催化合成Ach。为胆为胆碱能神经元的标记酶。碱能神经
26、元的标记酶。乙酰胆碱能受体有乙酰胆碱能受体有烟碱受体烟碱受体(nicotinic receptor,NR)和和毒蕈碱受体毒蕈碱受体(muscarinic receptor,MR)。1Ach烟碱受体烟碱受体 .烟碱受体是烟碱受体是跨膜阳离子通道跨膜阳离子通道（Na+/K+/Ca2+通通道）。道）。.Ach与与NR 结合，通道活化开放，结合，通道活化开放，Na+内流超过内流超过K+外流，使外流，使局部去极化引起神经冲动局部去极化引起神经冲动。2Ach毒蕈碱受体毒蕈碱受体 .MR为为G蛋白偶联型受体。蛋白偶联型受体。Ach诱导烟碱受体开放诱导烟碱受体开放 3乙酰胆碱的递质功能 *如镇痛作用、觉醒与睡
27、眠及体温调节等。*基底前脑中胆碱能神经元在识别、记忆功能中起重要作用。*胆碱能神经元选择性病变、损伤可引起学习、记忆功能缺陷。门控离子通道型受体结构门控离子通道型受体结构：*各亚基的各亚基的M2段双极性段双极性-螺旋螺旋围成通道，螺旋围成通道，螺旋外侧疏水外侧疏水与膜结与膜结合，合，内侧极性内侧极性有利离子移动。有利离子移动。*M2螺旋螺旋两端含带电氨基酸两端含带电氨基酸，如如AchNR门控门控Na+通道，两端带通道，两端带净净负电负电，使，使阳离子阳离子易通过。易通过。GABA受体门控受体门控Cl-通道，通道，M2螺旋两端螺旋两端含含正电正电残基，有利残基，有利阴离子阴离子通过。通过。二、单
28、胺类神经递质和受体二、单胺类神经递质和受体 *单胺类神经递质包括单胺类神经递质包括儿茶酚胺类、儿茶酚胺类、5-羟色胺和组胺。羟色胺和组胺。*脑儿茶酚胺脑儿茶酚胺(catecholamine,CA)类类递质包括多巴胺，去甲肾上腺素和肾上腺递质包括多巴胺，去甲肾上腺素和肾上腺素。素。*脑生物胺类神经递质脑生物胺类神经递质生理功能生理功能：*脑中枢中脑中枢中多巴胺递质多巴胺递质可调节椎体可调节椎体外系的运动功能。外系的运动功能。帕金森症帕金森症病人脑黑质多病人脑黑质多巴胺能神经元巴胺能神经元80%以上退变，椎体外系以上退变，椎体外系的运动功能的运动功能失去自我平衡调控失去自我平衡调控。*参与调控精神
29、活动。脑参与调控精神活动。脑去去甲肾上腺素递质甲肾上腺素递质在中枢神经调在中枢神经调节心血管活动、脑血流量等。节心血管活动、脑血流量等。*5-羟色胺递质羟色胺递质可影响精神可影响精神活动，抑制活动，抑制5-HT合成可缓解焦合成可缓解焦虑。虑。组胺组胺有调节神经内分有调节神经内分泌，调节边缘系统功能等作用。泌，调节边缘系统功能等作用。三、氨基酸类神经递质和受体三、氨基酸类神经递质和受体 1抑制性氨基酸抑制性氨基酸 （1）-氨基丁酸氨基丁酸 -氨基丁酸氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)是一种中枢神经是一种中枢神经抑制性神经抑制性神经递质递质。GABA-A受体属配体受体属配体
30、门控门控Cl-离子通道离子通道。而而GABA-B型受体属型受体属G蛋白偶联型受体蛋白偶联型受体。*脑递质功能：抗焦虑、抗惊厥、镇痛脑递质功能：抗焦虑、抗惊厥、镇痛及调节下丘脑、垂体内分泌作用。及调节下丘脑、垂体内分泌作用。安定类安定类药物药物通过变构调节增加通过变构调节增加GABA与受体结合与受体结合开启开启Cl-通道，可通道，可治疗焦虑、防治惊厥治疗焦虑、防治惊厥。（2）甘氨酸）甘氨酸 甘氨酸甘氨酸(Gly)是是抑制性神经递质抑制性神经递质，其受体广泛分布。主要是脊髓其受体广泛分布。主要是脊髓中间神经元的抑制性递质。中间神经元的抑制性递质。*牛磺酸牛磺酸可能是脑干、脊髓可能是脑干、脊髓等部位
31、的等部位的抑制性神经递质抑制性神经递质，通，通过过Gly受体起作用。受体起作用。2兴奋性氨基酸兴奋性氨基酸 脑中脑中谷氨酸和天冬氨酸谷氨酸和天冬氨酸等称兴奋性氨基酸等称兴奋性氨基酸(excitatory amino acid,EAA)。对中枢对中枢神经系统各部位神经元都有神经系统各部位神经元都有强烈兴奋作用强烈兴奋作用。*兴奋性氨基酸兴奋性氨基酸受体类型受体类型：（1）促离子型促离子型EAA受体受体(iontropic receptor)属于属于配体门控的离子通道配体门控的离子通道，参与脑兴，参与脑兴奋性突触传递过程。奋性突触传递过程。*NMDA型受体型受体，选择性激动剂为，选择性激动剂为N-
32、甲基甲基-D-天冬氨酸天冬氨酸(NMDA)。*NMDA受体活化开放受体活化开放Na+K+Ca2+通通道道。*充分参与和充分参与和学习记忆机制相关学习记忆机制相关的长时程增的长时程增强强(LTP)和长时程抑制（和长时程抑制（LTD）效应。效应。（2）促代谢型）促代谢型EAA受体受体(metabotropic receptor)*受体属于受体属于G蛋白偶联受体蛋白偶联受体，存在于各脑，存在于各脑区。区。*参与脑内兴奋性突触传递，以及调节神参与脑内兴奋性突触传递，以及调节神经元兴奋性和通道活动。经元兴奋性和通道活动。四、一氧化氮和嘌呤类神经递质四、一氧化氮和嘌呤类神经递质 1一氧化氮一氧化氮(NO)
33、*NO是脑中枢一种是脑中枢一种神经递质神经递质。*NO由由一氧化氮合酶一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)合成，合成合成，合成后扩散直接作用相邻神经细胞。后扩散直接作用相邻神经细胞。*诱导诱导cGMP-PKG信号途径信号途径，数，数秒内即失活。秒内即失活。*脑中枢神经脑中枢神经NO参与突触可塑性参与突触可塑性形成，是动物形成，是动物学习记忆的细胞基础学习记忆的细胞基础。兴奋毒性兴奋毒性：*兴奋性氨基酸兴奋性氨基酸结合受体除产生结合受体除产生兴兴奋作用奋作用外，还有潜在的外，还有潜在的神经毒性神经毒性。*各种急性脑损伤导致各种急性脑损伤导致兴奋性氨基兴奋性氨基酸递质
34、大量释放酸递质大量释放，引起神经元细胞肿，引起神经元细胞肿胀以至死亡，这种毒性作用称为胀以至死亡，这种毒性作用称为兴奋兴奋毒性毒性。*中风、颅脑损伤、脑缺血中风、颅脑损伤、脑缺血等多种等多种脑病理过程均可导致脑病理过程均可导致兴奋性氨基酸异兴奋性氨基酸异常释放和兴奋毒性常释放和兴奋毒性。2腺苷酸神经递质腺苷酸神经递质 *突触释放的突触释放的ATP、ADP和腺苷和腺苷也是中也是中枢神经递质，脑内存在枢神经递质，脑内存在嘌呤能神经元嘌呤能神经元。*嘌呤受体嘌呤受体，分，分3类，分别介导腺苷或类，分别介导腺苷或腺苷酸作用。腺苷酸作用。*腺苷腺苷是脑神经是脑神经抑制性神经调质抑制性神经调质，有神，有神
35、经保护作用。经保护作用。*ATP在蓝斑、海马显示为在蓝斑、海马显示为兴奋性神经兴奋性神经递质递质，可介导细胞毒，引起细胞死亡。，可介导细胞毒，引起细胞死亡。生物活性神经肽生物活性神经肽：*脑神经元末梢突触前可释放有脑神经元末梢突触前可释放有生物生物活性神经肽活性神经肽。*神经肽主要通过神经肽主要通过G蛋白偶联型受体蛋白偶联型受体介介导，作用多样。导，作用多样。*作用出现慢，影响范围大，引起电作用出现慢，影响范围大，引起电位、生化改变持久，属于位、生化改变持久，属于慢化学传递慢化学传递。主要类型主要类型：神经激素类神经肽神经激素类神经肽，内源性阿片肽类神经肽内源性阿片肽类神经肽，脑肠肽脑肠肽类神
36、经肽类神经肽，其他类神经肽其他类神经肽。第二十三章第二十三章脑生物化学脑生物化学选择题选择题A1型题型题1下列有关脑细胞组成叙述中下列有关脑细胞组成叙述中错误错误的是的是A脑的基本结构单位是神经元脑的基本结构单位是神经元B胶质细胞数量为神经元的胶质细胞数量为神经元的35倍倍C脑的基本功能主要由神经元完成脑的基本功能主要由神经元完成D少突胶质细胞参与形成、维持髓少突胶质细胞参与形成、维持髓鞘鞘E神经胶质细胞作为脑组织间质细神经胶质细胞作为脑组织间质细胞胞2脑中特有的甘油磷脂是脑中特有的甘油磷脂是A磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇B心磷脂心磷脂C磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺D缩醛磷脂缩醛磷脂E磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱
37、3关于关于S-100蛋白的叙述蛋白的叙述错误错误的是的是A脑神经系统钙结合蛋白脑神经系统钙结合蛋白B脑特异的强酸性蛋白质脑特异的强酸性蛋白质C空间构象相似钙调蛋白空间构象相似钙调蛋白D大量存在于神经元中大量存在于神经元中E功能有关记忆形成等功能有关记忆形成等4抑制性氨基酸类神经递质的叙述抑制性氨基酸类神经递质的叙述正确的是正确的是A-氨基异丁酸是中枢抑制性神经递质氨基异丁酸是中枢抑制性神经递质BGABAB受体属配体门控离子通道受体属配体门控离子通道C安定药阻断安定药阻断GABA与受体结合抗焦虑与受体结合抗焦虑DGABAA受体开放受体开放Cl-内流后膜超极化内流后膜超极化E丝氨酸、牛磺酸都是抑制
38、性神经递质丝氨酸、牛磺酸都是抑制性神经递质5哺乳动物脑中兴奋性氨基酸叙述哺乳动物脑中兴奋性氨基酸叙述错误错误的是的是A谷氨酸和天冬氨酸是兴奋性神经递质谷氨酸和天冬氨酸是兴奋性神经递质B海马海马NMDA受体仅在学习和记忆中开受体仅在学习和记忆中开放放C兴奋性氨基酸对脑神经只产生兴奋作兴奋性氨基酸对脑神经只产生兴奋作用用D兴奋性氨基酸神经递质相关学习记忆兴奋性氨基酸神经递质相关学习记忆功能功能E急性脑损伤可导致兴奋性氨基酸大量急性脑损伤可导致兴奋性氨基酸大量释放释放6一氧化氮的神经递质的叙一氧化氮的神经递质的叙述述不正确不正确的是的是A由一氧化氮合酶合成由一氧化氮合酶合成B作为脑中枢神经递质作为脑
39、中枢神经递质C参与突触可塑性形成参与突触可塑性形成D和离子通道受体结合和离子通道受体结合E可诱导可诱导PKG信号途径信号途径7腺苷酸神经递质叙述正确的是腺苷酸神经递质叙述正确的是DA神经元大量生成神经元大量生成ATP、ADP递质递质B腺苷介导细胞毒，引起细胞死亡腺苷介导细胞毒，引起细胞死亡C嘌呤受体只是嘌呤受体只是ATP、AMP特异受特异受体体D腺苷是抑制性调质有神经保护作腺苷是抑制性调质有神经保护作用用EAMP在蓝斑显示为兴奋性神经递在蓝斑显示为兴奋性神经递质质8中枢递质乙酰胆碱及受体叙述正中枢递质乙酰胆碱及受体叙述正确的是确的是A乙酰胆碱能毒蕈碱受体属快速反应受乙酰胆碱能毒蕈碱受体属快速反
40、应受体体BChAT为脑各类神经元共有的标记酶为脑各类神经元共有的标记酶C烟碱受体活化烟碱受体活化Na+内流导致膜局部去内流导致膜局部去极化极化D乙酰胆碱能烟碱受体为慢速反应受体乙酰胆碱能烟碱受体为慢速反应受体E乙酰胆碱能毒蕈碱受体为门控离子通乙酰胆碱能毒蕈碱受体为门控离子通道道9门控离子通道受体结构特点门控离子通道受体结构特点错误错误的是的是AM2段螺旋外侧氨基酸与膜疏水区结合段螺旋外侧氨基酸与膜疏水区结合BGABA受体受体M2螺旋两端含带负电残基螺旋两端含带负电残基C各亚基的各亚基的M2段双极性段双极性-螺旋围成通螺旋围成通道道D孔道内侧极性环境利于离子和水分子孔道内侧极性环境利于离子和水分
41、子移动移动E各离子通道受体结构与各离子通道受体结构与Ach烟碱受体烟碱受体相似相似10脑中枢中单胺类神经递质重要生理脑中枢中单胺类神经递质重要生理功能功能不包括不包括A帕金森症病人脑肾上腺素能神经元退帕金森症病人脑肾上腺素能神经元退变变B去甲肾上腺素可在中枢调节心血管活去甲肾上腺素可在中枢调节心血管活动动C突触前抑制突触前抑制5-羟色胺能神经元能抗焦羟色胺能神经元能抗焦虑虑D组胺脑中有调节神经内分泌的递质作组胺脑中有调节神经内分泌的递质作用用E脑中枢多巴胺递质参与调控精神活动脑中枢多巴胺递质参与调控精神活动11脑组织糖代谢的特点正确的是脑组织糖代谢的特点正确的是CA脑神经元活动能量只能来自葡萄
42、脑神经元活动能量只能来自葡萄糖糖B脑组织每天从血液摄取葡萄糖脑组织每天从血液摄取葡萄糖80gCGLUT-1介导葡萄糖经血脑屏障介导葡萄糖经血脑屏障转运转运D脑内葡萄糖主要在细胞内液脑内葡萄糖主要在细胞内液E脑内血糖供应缺乏脑功能不受影脑内血糖供应缺乏脑功能不受影响响12脑脂肪酸脑脂肪酸-氧化途径叙述中氧化途径叙述中错误错误的是的是A每次脱去脂肪酸每次脱去脂肪酸1个碳原子个碳原子B-羟化缺陷植烷酸在脑堆积羟化缺陷植烷酸在脑堆积C可产生脑特有的可产生脑特有的-羟脂酸羟脂酸D相关脑偶数碳原子脂酸合成相关脑偶数碳原子脂酸合成E脑支链脂酸需脑支链脂酸需-氧化起始降氧化起始降解解13脑中游离氨基酸含量特点
43、中正确的脑中游离氨基酸含量特点中正确的是是A脑内氨基酸含量接近脑脊液和血液水脑内氨基酸含量接近脑脊液和血液水平平BGABA及及N-乙酰天冬氨酸在几种组织乙酰天冬氨酸在几种组织富含富含C脑中必需氨基酸含量低，但更新极迅脑中必需氨基酸含量低，但更新极迅速速D脑谷氨酸脱羧酶主要集中于脑白质脑谷氨酸脱羧酶主要集中于脑白质E脑非必需氨基酸浓度略高于必需氨基脑非必需氨基酸浓度略高于必需氨基酸酸14关于生物活性神经肽的叙关于生物活性神经肽的叙述正确的是述正确的是A通过通过G蛋白偶联受体介导蛋白偶联受体介导B神经肽生物效应出现迅速神经肽生物效应出现迅速C引起瞬时电位、生化改变引起瞬时电位、生化改变D生物作用影
44、响范围很局限生物作用影响范围很局限E阿片肽类不属于神经肽类阿片肽类不属于神经肽类B型题型题1516题题A胶质原纤维酸性蛋白胶质原纤维酸性蛋白B球状肌动蛋白球状肌动蛋白CS-100蛋白蛋白D微管蛋白微管蛋白E蛋白蛋白15构成微丝的主要成分构成微丝的主要成分16微管伴随蛋白微管伴随蛋白1718题题A心磷脂心磷脂B神经类固醇神经类固醇C脑苷脂脑苷脂D缩醛磷脂缩醛磷脂E神经节苷脂神经节苷脂17含唾液酸的鞘糖脂含唾液酸的鞘糖脂18神经髓鞘的重要组分神经髓鞘的重要组分1920题题A-氨基丁酸氨基丁酸B苏氨酸苏氨酸C磺基丙氨酸磺基丙氨酸D天冬氨酸天冬氨酸E谷氨酰胺谷氨酰胺19抑制性中枢神经递质抑制性中枢神经
45、递质20兴奋性中枢神经递质兴奋性中枢神经递质2122题题A促代谢型促代谢型EAA受体受体B促离子型促离子型EAA受体受体CGABAA受体受体DNMDA受体受体EAMPA受体受体21G蛋白偶联型受体蛋白偶联型受体A22门控门控Cl-离子通道离子通道C2324题题A组胺组胺BNOCATPD谷氨酸谷氨酸E多巴胺多巴胺23合成后扩散直接作用相邻神经合成后扩散直接作用相邻神经细胞细胞24异常释放导致神经毒性神经元异常释放导致神经毒性神经元死亡死亡2526题题AATPB腺苷腺苷CGDPDNOE阿片肽阿片肽25有神经保护作用有神经保护作用26生物效应出现缓慢持久生物效应出现缓慢持久 第二十二章第二十二章 脑
46、生物化学脑生物化学 答案解析答案解析A1型题型题1脑细胞包括神经元和各脑细胞包括神经元和各种神经胶质细胞。脑的基本种神经胶质细胞。脑的基本结构、功能单位是神经元。结构、功能单位是神经元。神经胶质细胞作为脑间质或神经胶质细胞作为脑间质或支持细胞，数量为神经元的支持细胞，数量为神经元的1015倍。答案倍。答案B。2脑中的甘油磷脂种脑中的甘油磷脂种类同于其它组织。但类同于其它组织。但缩醛磷脂缩醛磷脂C-1为醚键连为醚键连接的接的、烯烃链，是烯烃链，是脑特有。答案为脑特有。答案为C。3S-100蛋白是脑特异蛋白是脑特异的强酸性的钙结合蛋白的强酸性的钙结合蛋白质，功能有关记忆形成质，功能有关记忆形成等。
47、但大量存在于神经等。但大量存在于神经胶质细胞，少量在神经胶质细胞，少量在神经元。元。答案答案D错误错误。4-氨基丁酸氨基丁酸(GABA)是抑制性中枢是抑制性中枢神经递质。神经递质。GABAA受体属配体门控受体属配体门控Cl离子通道。开放后离子通道。开放后Cl-内流，突触内流，突触后膜超极化，产生突触后抑制效应。后膜超极化，产生突触后抑制效应。而而GABAB型受体属型受体属G蛋白偶联型受蛋白偶联型受体。安定类药物增加体。安定类药物增加GABA与受体结与受体结合，可治疗焦虑。甘氨酸、牛磺酸可合，可治疗焦虑。甘氨酸、牛磺酸可能都是抑制性神经递质。能都是抑制性神经递质。答案为答案为D。5脑中谷氨酸和天
48、冬氨酸是最重脑中谷氨酸和天冬氨酸是最重要的内源性兴奋性氨基酸递质。要的内源性兴奋性氨基酸递质。海马海马NMDA受体仅在学习和记忆受体仅在学习和记忆中开放，因此兴奋性递质和学习、中开放，因此兴奋性递质和学习、记忆功能有关。记忆功能有关。兴奋性氨基酸还兴奋性氨基酸还有潜在的神经毒性。如各种急性有潜在的神经毒性。如各种急性脑损伤可导致兴奋性氨基酸递质脑损伤可导致兴奋性氨基酸递质大量释放，引起神经元细胞肿胀大量释放，引起神经元细胞肿胀以至死亡。答案以至死亡。答案C错误错误。6NO是一类中枢神经递质，是一类中枢神经递质，由一氧化氮合酶合成，合成后由一氧化氮合酶合成，合成后扩散直接作用相邻神经细胞，扩散直
49、接作用相邻神经细胞，诱导诱导cGMP-PKG信号途径。信号途径。脑中枢脑中枢NO参与突触可塑性形参与突触可塑性形成，是动物学习记忆的细胞基成，是动物学习记忆的细胞基础之一。础之一。答案答案D错误。错误。7突触释放的突触释放的ATP、ADP和腺和腺苷也是中枢神经递质。腺苷是脑苷也是中枢神经递质。腺苷是脑神经抑制性神经调质，有神经保神经抑制性神经调质，有神经保护作用。脑内存在嘌呤能神经元。护作用。脑内存在嘌呤能神经元。嘌呤受体，分嘌呤受体，分3类，分别介导腺类，分别介导腺苷或腺苷酸作用。苷或腺苷酸作用。ATP在蓝斑、在蓝斑、海马显示为兴奋性神经递质，可海马显示为兴奋性神经递质，可介导细胞毒，引起细
50、胞死亡。介导细胞毒，引起细胞死亡。答答案为案为D。8乙酰胆碱可作为中枢神经递乙酰胆碱可作为中枢神经递质。胆碱乙酰转移酶质。胆碱乙酰转移酶(ChAT)可催可催化合成化合成Ach。乙酰胆碱能受体有乙酰胆碱能受体有烟碱受体（烟碱受体（NR）和毒蕈碱受体和毒蕈碱受体（MR）。）。NR是跨膜阳离子通道，是跨膜阳离子通道，Ach与与NR 结合，通道活化开放，结合，通道活化开放，Na+内流，使局部去极化引起神内流，使局部去极化引起神经冲动。经冲动。MR为为G蛋白偶联型受体。蛋白偶联型受体。答案为答案为C。9各类门控离子通道受体结构相各类门控离子通道受体结构相似。各亚基的似。各亚基的M2段双极性段双极性-螺旋