Нейроны. Проект Исаева З.С 9 В. Биохимия мозга итоговый проект

• Название: Биохимия мозга итоговый проект
• Анкор: Нейроны
• Дата: 23.03.2023
• Размер: 2.74 Mb.
• Имя файла: Проект Исаева З.С 9 В.pptx
• Тип: Документы; #1009778

БИОХИМИЯ МОЗГА

Итоговый проект

Ученицы МБОУ СОШ №18

Исаевой Златы Сергеевны

9”В” класс

БИОХИМИЯ МОЗГА

Биохимические особенности метаболизма в нервной ткани,
Биохимия синаптической передачи

2022г.

ПЛАН

1. Основные биохимические

особенности нервной системы,

2. Биохимические особенности

метаболизма в нервной ткани,

3. Биохимия синаптической передачи,
4. Биохимия нейропептидов.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

НЕЙРОН – основная структурно-функциональная единица нервной ткани.
СИНАПС – способ передачи и модуляции сигнала с помощью электрохимических и химических механизмов.
КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ метаболизма – разобщенность разнонаправленных метаболических процессов в клетке.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ мозга – отличается от других тканей.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА МОЗГА

1. Энергетический обмен

2. Углеводный обмен

3. Метаболизм аминокислот

4. Метаболизм нуклеиновых

кислот

5. Метаболизм липидов

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН МОЗГА

Окислительное фосфорилирование – основной источник образования АТФ и КФ,
Глюкоза - основной субстрат для мозга (85-90% энергии образуется из глюкозы)
70% свободной глюкозы потребляет

из артериальной крови),

Высокая интенсивность метаболизма:

(мозг потребляет 20-25% всего кислорода)

АТФ в МОЗГЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

На передачу нервных импульсов,
На хранение и переработку поступающей информации,
На обеспечение интегративной деятельности мозга: (память, мыш-ление, внимание, запоминание).

УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН

90% ГЛЮКОЗЫ – энергетический обмен (гликолитический путь и окисление в ЦТК)
10% глюкозы включается в аминокислоты, белки, липиды, нуклеиновые кислоты мозга
ИНСУЛИННЕЗАВИСИМЫЙ ТРАНСПОРТ ГЛЮКОЗЫ В МОЗГ
ГЕКСОКИНАЗА – активность выше в 20 раз,
ФОСФОФРУКТОКИНАЗА – регулирует утилизацию глюкозы мозгом:

- ингибируется Фр-1,6-дФ, АТФ, цитратом,

- активируется Гл-6-Ф, АДФ, АМФ.

УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН

ПЕНТОЗНЫЙ ЦИКЛ - генерирует НАДФН для синтеза холестерина, ВЖК в мозге

ГЛИКОГЕН – распадается фосфоролитическим путем с участием аденилатциклазного механизма

запас гликогена – на 20 мин работы мозга

ГЛИКОЛИЗ – не может заменить тканевое дыхание

ВЫСОКАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МОЗГА:

1. к ГИПОГЛИКЕМИИ

2. к ГИПОКСИИ

ОСОБЕННОСТИ ГЛИКОЛИЗА В МОЗГЕ

ГЕКСОКИНАЗНАЯ реакция– основной путь ввода субстратов в гликолиз,
СИНХРОННОЕ протекание гексокиназной и фосфофруктокиназной реакций и их аллотерическое регулировние соотношением АТФ/АДФ
ЛДГ локализована в цитоплазме и митохондриях нейронов (это обеспечивает полную утилизацию ЛАКТАТА и ПИРУВАТА в митохондриях нервных клеток)

ОСОБЕННОСТИ ЦТК В МОЗГЕ

ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗНАЯ реакция – основной путь пополнения метаболитов ЦТК,
ВЫСОКАЯ АКТИВНОСТЬ цитратсинтазы и НАД-изоцитратдегидрогеназы в мозге,
СИНХРОННАЯ работа цитратсинтазы и НАД-изоцитратдегидрогеназы и их аллосте-рическое регулировние соотношением АТФ/АДФ,
НАЛИЧИЕ ГАМК-шунта в ЦТК на этапе α-кето-глютарат-сукцинат с образованием нейромедиато-ра - гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК).

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ В МОЗГЕ

ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТА АМИНОКИСЛОТ в МОЗГ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА
КАЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ

ТРАНСПОРТ АМИНОКИСЛОТ

Активный (энергозависимый) перенос АК против градиента концентрации,
Связан с мембранным транспортом Na
Зависим от рН и температуры,
Чувствителен к недостатку кислорода и ферментным ядам
Конкуренция аминокислот за транспортные системы друг с другом

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ

СВЯЗАНЫ С НАЛИЧИЕМ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОГО БАРЬЕРА:

- В мозге в 8 раз больше АК, чем в плазме,

- Заменимые АК синтезируются с участием ГЛЮКОЗЫ,

- Аминокислоты крови обмениваются со свободными АК мозга,

КАЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ

75% свободных АК мозга составляют:
Глутаминовая кислота
Глутамин
Аспарагиновая кислота
N-ацетиласпарагиновая кислота
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)
таурин, глицин

ЗНАЧЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ ГЛУТАМИНОВОЙ ГРУППЫ

Используются для синтеза белков, пептидов, БАВ мозга,
Выполняют энергетическую функцию,
Участвуют в образование и обезвреживание АММИАКА
Играют ключевую роль в метаболизме и обмене нейромедиаторов

ГАМК-ШУНТ

1. ГЛУТАМИНОВАЯ кислота → ГАМК

(глутаматдекарбоксилаза)

2. ГАМК + альфа-КЕТОГЛЮТАРАТ → янтарный полуальдегид + глутамат

(ГАМК-трансаминаза)

3. ЯНТАРНЫЙ ПОЛУАЛЬДЕГИД → СУКЦИНАТ (дегидрогеназа янтарного полуальдегида)

Метаболизм 10-20% альфа-кетоглутарата

МЕТАБОЛИЗМ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Высокое содержание РНК,
Высокая скорость образования НК,
Пуриновые, пиримидиновые основания, нуклеозиды проникают через ГЭБ,
Репликативный синтез ДНК в нейронах не идет (только в глиальных клетках),
Экспрессируется много генов (синтез белков и нейропептидов в мозге)

МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ

Высокое содержание липидов (до 50% сухой массы)

Из них: 70% - фосфолипиды, 25% - холестерин,

Специфические липиды: ганглиозиды,

полифосфоинозитиды, галактоцереброзиды,

ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ: Большое разнообразие ВЖК (более 50 ЖК с 12-26 углеродными атомами),
МИЕЛИН – оболочка нервных волокон (белок 15-30% и липиды 70-85%),
ГАНГЛИОЗИДЫ – кислые гликолипиды – составная часть мембран нейронов.

МЕДИАТОРНЫЕ СИСТЕМЫ МОЗГА

ХОЛИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА
АДРЕНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА
ГАМК-ЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА
ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
СЕРОТОНИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ГЛИЦИН-ЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА
ГИСТАМИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

БИОХИМИЯ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Синтез медиатора
Депонирование медиатора в пресинаптическом окончании
Высвобождение медиатора в синаптическую щель и взаимодействие с рецептором
Инактивация медиатора (разрушение, захват тканями)

ХОЛИНЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС

Медиатор - АЦЕТИЛХОЛИН
СИНТЕЗ: из холина и Ацетил-КоА:

СН3-СО-S-КоА + НО-СН2-СН2N(СН3)3 = СН3-СО-О-СН2-СН2-N(СН3)3 + НS-КоА
фермент холинацетилтрансфераза

Депонирование: везикула
ИНАКТИВАЦИЯ: гидролиз ферментом


ацетилхолинэстеразой

АДРЕНЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС

МЕДИАТОРЫ: дофамин, адреналин,

норадреналин - (катехоламины)

СИНТЕЗ: из аминокислоты ТИРОЗИН

1. Тирозин → трозингидроксилаза → ДОФА

2. ДОФА → декарбоксилаза → Дофамин

3. Дофамин → в-гидроксилаза→ Норадреналин

4. НА → N-метилтрансфераза → Адреналин

АДРЕНЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС

ДЕПОНИРОВАНИЕ: гранулы –

медиатор + АТФ-Mg + Са + ДБГ +

хромогранин А

ИНАКТИВАЦИЯ:

Обратный захват
Дезаминирование моноаминооксидазой (МАО)
Метилирование КОМТ (катехол-О-метил-трансфераза)

ГАМК-ЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС

МЕДИАТОР: ГАМК (y-аминомасляная кислота)
СИНТЕЗ:

глутамат - глутаматдекарбоксилаза - ГАМК

ДЕПОНИРОВАНИЕ: везикула
ИНАКТИВАЦИЯ:

Обратный захват деградация ГАМК-трансаминазой

НЕЙРОПЕПТИДЫ

Гипоталямические либерины и статины
Опиоидные пептиды
Меланокортины-кортикотропины
Панкреатические пептиды
Глюкагонсекретины
Мотилин
Кинины, ангиотензины и др.

Список литературы

Биохимия [Текст] / Под ред. Е.С. Северина. — М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. — 784 с.
Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология [Текст]. — М.: Академия, 2005. — 472 с.
Жеребцов Н.А., Попова Т.Н., Артюхов В.Г. Биохимия [Текст]. — Воронеж: Воронежский государственный университет, 2002. — 696 с.
Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов [Текст]. — СПб.: ГИОРД, 2005. — 512 с.
Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия [Текст]. — М.: Высш. шк., 2000. - 479 с.
Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия [Текст]: Пер. с нем. — М.: Мир, 2000. - 469 с.
Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия [Текст]. — М.: Дрофа, 2004. — 638 с.
Осипова О.В., Шустов А.В. Биоорганическая химия. Конспект лекций [Текст]. — М: Эксмо, 2006. — 192 с.
Петушкова Е.В. Введение в кинетику ферментативных реакций [Текст]. — М: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 1972. — 200 с.
Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков [Текст] / Под ред. А.С. Спирина. — М.: Высш. шк., 1996. — 335 с.
Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия [Текст]. — М.: Дрофа, 2005. - 542 с.
Филиппович Ю.Б. Основы биохимии [Текст]. — М.: Агар, 1999. — 512 с.
Химическая энциклопедия [Текст] / Редкол.: Т. 1—3: Кнунянц И.Л. и др., Т. 4-5: Зефиров Н.С. и др. — М.: Т. 1, 3-5: Большая Российская энцикл., Т. 2: Сов. энцикл., Т. 1: 1998. — 623 с., Т. 2: 1990. — 671 с., Т. 3: 1992. — 639 с., Т. 4: 1995.-639 с.,Т. 5: 1999.- 783 с.
Шапиро Я.С. Биологическая химия [Текст]. — СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2004. — 368 с.
Щербаков В.Г., Лобанов В.Г., Прудникова Т.Н. и др. Биохимия [Текст]. — СПб.: ГИОРД, 2003. - 440 с.
Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология [Текст]: Пер. с англ. / Под ред. А.И. Арчакова, М.П. Кирпичникова, А.Е. Медведева, В.П. Скулачева. — М.: Издательство НИИ биомедицинской химии РАМН, 1999.-372 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия [Текст] / Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Мир, 2004. — 584 с.