脑生物化学概论

第一节
脑神经组织的生化成分
一、脑组织的生化组成特点 脑组织的生化成分除水、无机物 质以外，各种有机物质占固体组分的 85%，其中主要是脂类和蛋白质。 神经组织含较多水分。胚胎及幼 年大脑含水更多。
二、脑组织脂类
* 脑组织中脂质主要是类脂，包括甘油磷 脂、鞘脂类。胆固醇是脑脂第二主要成分。 1．甘油磷脂 * 脑中的甘油磷脂以磷脂酰乙醇胺（PE）、 磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰丝氨酸（PS）含 量较多。 * 缩醛磷脂C-1的脂酰基取代为以醚键连接 的α、β烯烃链。 * 脑组织各种甘油磷脂都有特定的脂肪酸组 成。
2．鞘脂类
Hale Waihona Puke 3．类固醇 * 脑中的胆固醇是构成生物膜的 重要组分。 * 脑组织自身合成胆固醇，但合 成后分解更新率极低。 * 近年来发现脑中有内源的类固 醇激素，称神经类固醇。可通过 某些神经递质受体介导产生快速 效应。
三、脑神经特异蛋白质
* 脑组织功能极其复杂多样，其蛋白质组成 也更加丰富。灰质比白质蛋白质含量高。 * 分析某些神经细胞特异蛋白可作为确定 细胞类型的标记，广泛用于脑神经研究。 1．钙结合蛋白 * S-100蛋白 是脑特异的强酸性蛋白质。 S-100功能可能包括：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 白结合引起微管解聚等。 *小脑钙结合蛋白，参与小脑信号转导。
脑神经某些脂肪酸成分的结构
* 鞘脂类包括鞘磷脂和鞘糖脂，属于神 经酰胺的衍生物。 * 鞘磷脂为脑中惟一的含磷鞘脂类。 * 脑苷脂：神经髓鞘的重要组分，包括 半乳糖脑苷脂及脑硫脂。 * 神经节苷脂：含唾液酸的鞘糖脂，参 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 等高级神经活动相关，在神经元损伤后再 生中有重要作用。
* 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 起识别和连接作用的一类细胞表面蛋白。 功能涉及神经细胞的发生、形成、修复、 再生等过程。 * 钙粘素(Cadherin) 为钙依赖性细 胞粘着分子。脑组织N型钙粘素，在突触伸 展过程中有重要作用。 * 整合蛋白 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。
神经元为高度分化细胞，其结构 包括核周体（perikaryon）和胞质突 起。神经突起分为轴突（axon）和树 突（dendrites）。轴突外包绕富含 脂类的髓鞘（myelin sheath）或神 经鞘。
神经元的结构
神经胶质细胞作为脑组织间质细胞或支持 细胞。 脑组织主要的星型胶质细胞（astrocyte） 含有胶质纤维，包含胶质原纤维酸性蛋白 （glia fibrillary acidic protein，GFAP）。 星型胶质细胞的功能：构成神经组织网架， 起支持作用，作为大神经元的卫星细胞，有分 裂能力填补神经创伤。参与构成血脑屏障，摄 取血液营养提供神经元，参与递质代谢等。 少突胶质细胞（oligodendrocyte）特异 含髓磷脂碱性蛋白等。参与形成、维持髓鞘。 小胶质细胞（microgial cell）属中枢神经系统 吞噬细胞。
第二十二章 脑的生物化学
（Brain Biochemistry）
山东大学医学院生物化学教研室 崔行
• 1．脑组织生化成分 • 2．脑的物质代谢与能量代谢 • 3．乙酰胆碱、单胺类神经递质 • 及受体 • 4．氨基酸类、NO、嘌呤类神 • 经递质及受体
* 脑是人体最复杂、最精密的结构，脑的 生物功能从调节机体感觉、运动和自主活动到 情绪、学习记忆和思维语言等高级神经活动。
2．神经细胞粘着分子
3．脑神经髓鞘蛋白 * 中枢神髓鞘膜蛋白： . 髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein，MBP) 为不同分子量的异 构蛋白。MBP基因突变或表达障碍可造 成髓鞘形成不良并伴有震颤。 . Folch-Lees蛋白脂(proteolipid， PLP) 为中枢神髓鞘膜的主要构成蛋白。 人脑其他特有的蛋白质: P400蛋白 为糖蛋白。 突触小泡蛋白，可作为突触 标记蛋白。 其他脑特有蛋白。
各种脑神经细胞以蛋白质、脂类、多糖为主 的各种生化组成，是脑极其复杂生物功能的物 质基础。 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。 脑科学研究是多学科、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 战。
脑的基本结构单位是神经元 （neurons），可看作脑的遗传单位 和功能单位，脑传送和整合信号的基 本功能主要由神经元完成。
（5）胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)
* 胶质细胞的胶质纤维属于神经细丝，主要成分 是胶质原纤维酸性蛋白（GFAP）。 * GFAP特异存在于星形胶质细胞。可作为星形胶 质细胞标记蛋白。
四、脑组织重要的特异酶类和其它蛋白
1．脑神经特异酶类 * 动物脑γγ-烯醇化酶称神经元特异烯醇化酶 (neuron-specific neolase，NSE)，主要含于 神经元，可以作为神经元标志酶。NSE涉及脑学 习记忆功能。 * 14-3-3蛋白主要存在于神经元。醛缩酶C主 要存在胶质细胞，可作为胶质细胞标记物。 * 神经元标记酶，如胆碱乙酰基转移酶、谷 氨酸脱羧酶等。 * 胶质细胞标记酶，如谷氨酰胺合成酶。而 碳酸酐酶、2＇，3＇-环核苷酸-3＇磷酸酶是少 突胶质细胞标记酶。
（3）球状肌动蛋白（G-actin）
* 神经元和胶质中球状肌动蛋白作为微丝的主要 成分。 * 微丝（microfilaments）形成网状分布。在神 经元高度活动部分分布密集。
（4）神经细丝蛋白
* 神经细丝（neurofilaments，NF）又称中间丝。 主要起支持作用，也与细胞内物质转运有关。 * 主要成分为3种神经细丝蛋白。
2．神经细胞骨架蛋白
（1）微管蛋白
* 神经元树突及轴索中富含微管，参与轴浆流运输。 * 微管蛋白（tubulin）为α和β亚基二聚体，它们聚 合成链，再螺旋盘曲装配形成微管。
（2）微管伴随蛋白（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 系和微管物质转运。 * 包括分子量较高的MAP1和MAP2及低分子量τ蛋白 （tau protein）。 * 不同MAP分别存在胚胎或成年神经元和特定部位。 MAP和τ蛋白通过可逆磷酸化修饰调节细胞骨架的聚合 或解聚。