脑生物化学概论

* 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。
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。
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。
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。
第一节
脑神经组织的生化成分
Hale Waihona Puke Baidu
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。
（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。
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。
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。
2．鞘脂类
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。
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。
（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。