Нейромедиаторы молекулы

Сейчас мы кратко остановимся на сложной последовательности отдельных молекулярных событий судьбы нейромедиатора. Молекула медиатора, например ацетилхолина, проходит через следующие стадии своего существования [c.194]

В общих чертах картину участия ацетилхолина в осуществлении передачи нервного импульса возбуждения можно представить следующим образом. В синаптических нервных окончаниях имеются пузырьки (везикулы) диаметром 30—80 нм, которые содержат нейромедиаторы. Эти пузырьки покрыты оболочкой, которая образована белком клатрином (мол. масса 180000). В холинергических синапсах каждый пузырек диаметром 80 нм содержит 40000 молекул ацетилхолина. При возбуждении высвобождение медиатора происходит квантами , т.е. путем полного опорожнения каждого отдельного пузырька. В нормальных условиях под влиянием сильного импульса выделяется примерно 100—200 квантов медиатора—количество, достаточное для инициирования потенциала действия в постсинаптическом нейроне. Происходит это, по-видимому, следующим образом. Деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов Са в клетку. Временное увеличение внутриклеточной концентрации ионов Са стимулирует слияние мембраны синаптических пузырьков с плазматической мембраной и таким образом запускает процесс высвобождения их содержимого. Для выброса содержимого одного пузырька требуется примерно 4 иона Са . Выделенный в синаптическую щель ацетилхолин вступает во взаимодействие с белком-хеморецептором, входящим в состав постсинаптической мембраны. В результате изменяется проницаемость мембраны —резко увеличивается ее пропускная способность для ионов Ка. Взаимодействие между рецептором и медиатором запускает ряд реакций, заставляющих постсинаптическую нервную клетку или эффекторную клетку выполнять свою специфическую функцию. После выделения медиатора должна наступить фаза его быстрой инактивации, или удаления, чтобы подготовить синапс к восприятию нового импульса. [c.638]

Синапсы — это область функциональных контактов между плазматическими мембранами нейронов. Вещества, влияющие на нервную активность, такие, как эндогенные нейромедиаторы или многочисленные экзогенные лекарственные препараты (например, местные анестетики, нейротоксины), действуют на уровне мембраны. Биологические или патологические изменения в нервной системе часто возникают как следствие изменений нейрональных мембран. Следовательно, в описание основ нейрохимии нужно обязательно включать сведения об образовании и свойствах биологических мембран. В гл. 2 и 3 рассматривается строение молекул веществ, входящих в состав мембран, описываются модели мембран, а также функционирование и [c.26]

Каналы пассивного транспорта ионов, проходящих через возбудимые мембраны, содержат два функциональных компонента воротный механизм и селективный фильтр. Воротный механизм, способный открывать или закрывать канал, может быть активирован электрически путем изменения мембранного потенциала или химически, например в синапсе, связыванием с молекулой нейромедиатора. Селективный фильтр имеет такие размеры и такое строение, которые позволяют пропускать ли- [c.162]

Передача сигналов от клетки к клетке. может осуществляться либо путем прямого прохождения потенциалов действия (электрические синапсы), либо с помощью специальных молекул — нейромедиаторов (химические синапсы). В зависимости от своих специфических функций синапсы имеют очень разные структуры. В химических синапсах расстояние между клетками составляет - 20—40 нм синаптическая щель между клетками— это часть межклеточного пространства она содержит жидкость с низким электрическим сопротивлением, так что электрический сигнал рассеивается прежде, чем он достигнет следующей клетки. Электрическая передача, напротив, осуществляется только в специализированных структурах — щелевых контактах, где клетки находятся на расстоянии 2 нм и соединяются проводящими канала.ми. В действительности здесь имеется нечто сходное с постулированным ранее синцитием, или многоклеточным цитоплазматическим континуумом. По иронии истории нау- [c.188]

Рецепторы нейромедиаторов исключительно важны для молекулярной нейробиологии, так как они играют ключевую роль при переносе нервных импульсов и являются центрами важных регуляторных процессов и тех изменений, которые происходят при некоторых нервных заболеваниях. Поскольку такие рецепторы представляют собой мишень действия многих нейрофармакологических препаратов, они представляют как практический, так и теоретический интерес. Поэтому биохимия рецепторных молекул — одно из наиболее активно развивающихся сейчас направлений нейрохимических исследований. [c.241]

До сих пор только один рецептор, никотиновый ацетилхолиновый рецептор, был тщательно очищен и биохимически охарактеризован. Но этого оказалось мало для создания общей теории связи между структурой рецептора и его функцией. Очевидно, что рецепторы имеют двойную функцию они принимают и узнают специфические сигналы и одновременно инициируют первую стадию клеточного ответа на сигнал. Наряду с другими своими функциями рецепторы нейромедиатора регулируют ионную проницаемость постсинаптической мембраны (рис. 9.1) Связывание молекулы медиатора сопряжено, таким образом, с ответным открытием ионных каналов. Вопрос механизма функционирования рецепторов сводится по сути к представлению а механизме такого сопряжения. [c.243]

Кроме синтеза белков, аминокислоты, поступившие в организм с пищей, расходуются на синтез ряда азотсодержащих компонентов, в том числе нейромедиаторов, гормонов, а неиспользованные подвергаются расщеплению. В процессе деградации азот аминокислот включается в молекулу мочевины и выводится из организма с мочой, а их углеродный скелет в зависимости от его строения либо превращается в липиды и углеводы, либо окисляется в соответствии с энергетическими потребностями организма. [c.359]

Нейромедиаторами называют небольшие молекулы, которые под действием электрического сигнала высвобождаются из одной нервной клетки и достигают рецептора на другой нервной клетке. Раздражая или блокируя его, они влияют, таким образом, на передачу нервного сигнала. [c.488]

Основу нервной системы образуют нервные клетки - нейроны, которые связаны между собой синапсами. Благодаря такому строению нервная система способна передавать нервные импульсы. Нервный импульс - это электрический сигнал, который двигается по клетке пока не достигнет нервного окончания, где под действием электрического сигнала высвобождаются молекулы, называемые нейромедиаторами. Они и переносят сигнал (информацию) через синапс, достигая другой нервной клетки. [c.54]

Объемы выделяемых нейромедиаторов (называемых также и нейротрансмиттерами) невелики. Ацетилхолин, например, выделяется дозами, каждая из которых содержит около 10 ООО молекул. Эти молекулы распределяются по синаптической щели так, что сигнал достигает рецептора. Воздействие ацетилхолина на рецептор вызывает соответствующий физиологический ответ, после чего трансмиттер подвергается разрушению. Ацетилхолин гидролизуется под действием фермента ацетилхолинэстераза (АХЭ). [c.406]

Диффузия молекул нейромедиатора через щель [c.287]

Синаптические пузырьки расположены в окончаниях аксона — синапсах, имеющих форму луковицы. В настоящее время под синапсом понимают специфическое место контакта (межклеточного мембранного соединения) одной возбудимой клетки с другой, в котором происходит процесс передачи информации путем изменения потенциала мембраны. В таких синапсах одна клетка (пресинаптическая) обладает способностью синтезировать и выделять нейромедиатор в окружающую среду, а другая (постсинаптическая) — взаимодействовать с ним и реагировать на такое взаимодействие специфической реакцией в виде изменения своего мембранного потенциала. Синапс одного аксона соединяется с дендритным концом другого, образуя соединение с узким (20—30 нм) зазором, называемым синаптической щелью, где с помощью нейромедиаторов происходит передача возбуждения от одной клетки к другой. В головном мозге человека общее число межнейронных контактов — синапсов — составляет порядка 10 —10 . Более половины поверхности нейрона, включая дендриты и аксоны, занято синапсами. Дендриты имеют входные синапсы, содержащие рецепторы медиаторов, т. е. участки белковой поверхности, обладающие стереохимическим сродством к молекулам медиаторов. [c.458]

Во всех случаях сигнальная молекула—гормон, локальный медиатор, нейромедиатор — для того чтобы вызвать эффект у клетки-мишени, должна связаться со специфическим рецептором этой клетки. Рецепторы для большинства сигнальных молекул находятся на плазматической мембране стероидные гормоны (гидрофобные молекулы) имеют внутриклеточные рецепторы. [c.259]

Следующим этапом рецепции является связывание молекулы лиганда—гормона, нейромедиатора — с рецептором, ведущее к восприятию сигнала. В результате взаимодействия лиганда с рецептором образуется лиганд-рецепторный комплекс, формально аналогичный фермент-субстратному комплексу (см. гл. XIV) [c.262]

На третьей - фармакодинамической - стадии изучаются проблемы распознавания лекарственного вещества (или его метаболитов) мишенями и их последующего взаимодействия. Мишенями могут служить органы, ткани, клетки, клеточные мембраны, ферменты, нуклеиновые кислоты, регуляторные молекулы (гормоны, витамины, нейромедиаторы и т.д.), а также биорецепторы. Рассматриваются вопросы структурной и стереоспе-цифичной комплементарности взаимодействующих структур, функционального и химического соответствия лекарственного вещества или метаболита (например, фармакофорной группировки) его рецептору. Взаимодействие между лекарственным веществом и рецептором или акцептором, приводящее к активации (стимулированию) или дезактивации (ингибированию) биомишени и сопровождающееся ответом организма в целом, в основном обеспечивается за счет слабых связей - водородных, электростатических, ван-дер-ваальсовых, гидрофобных. [c.13]

Принцип молекулярного моделирования. Этот подход в сочетании с рентгеноструктурным анализом позволяет установить стереохимические особенности молекулы лекарственного вещества и биорецептора, конфигурацию их хиральных центров, измерить расстояния между отдельными атомами, фуппами атомов или между зарядами в случае цвиттер-ионных структур лекарства и биорецепторного участка его захвата. Получаемые таким образом данные позволяют более целенаправленно проводить синтезы биоактивных молекул с заданными на молекулярном уровне параметрами. Этот метод был успешно использован в синтезе высокоэффективных анальгетиков - аналогов морфина, а также для получения ряда лекарственных веществ, действующих на центральную нервную систему подобно природному нейромедиатору у-аминомасляной кислоте (фенигама и др., см. разд. 2.5.3). [c.15]

Атропин (2) содержится в растениях семейства пасленовых Solano eae), и его выделяют в промышленных масштабах экстракцией из корней красавки, семян дурмана и других растений Он обладает свойствами спазмолитика, и его назначают при спазмах органов брюшной полости (язвенной и другой этиологии). Он сильно расширяет зрачок и применяется в глазной практике для диагностики и лечения. Атропин применяют также в качестве антидота при отравлении наркотиками, снотворными и такими ядами, как мускарин и др. Атропин является антагонистом указанных веществ, вытесняя их с биорецепторов (например, с мускариновых холинорецепторов). Взаимодействуя с холинорецепторами, атропин блокирует доступ к ним молекул периферического нейромедиатора возбуждения ацетилхолина, что приводит к расслаблению мышц и снятию спазмов. [c.179]

РЕЦЁПТОРНЫЕ БЕЛКЙ, молекулы или мол. комплексы клетки, способные специфически связывать др. молекулы, несущие внешние для клетки регуляторные сигналы (напр., гормоны, нейромедиаторы), или реагировать на физ. факторы (напр., свет) благодаря конформац. изменениям, индуцируемыми этими сигналами, Р.б. запускают определенные каскадные биохим. процессы в клетке, в результате чего реализуется ее физиол. ответ на внеш. сигнал. [c.262]

Наиболее вероятное объяснение существования подобных потенциалов сводится к тому, что они возникают в ответ на спонтанное высвобождение молекул нейромедиатора. Поскольку во зникаю-щие потенциалы всегда имеют одну и ту же величину (или кратные этой величины), то, вероятно, это просто ответ на действие вполне определенного количества медиатора. Медиатор, очевидно, не произвольно диффундирует из преси-наптической мембраны, а высвобождается порциями, называемыми квантами. Согласно предложенной теории, потенциалы концевой пластинки складываются из нескольких сотен отдельных миниатюрных потенциалов. В одном кванте нейро- [c.122]

Как молекула нейромедиатора, высвобождающаяся из пресинаптической мембраны, достигает постсинаптической мембраны Напрашивается простой ответ — посредством диффузии. Но здесь необходимо объяснить, как медиатор диффундирует мимо многочисленных молекул ацетилхолинэстеразы, которые присутствуют в синаптической щели и теоретически могли бы гидролизовать во много раз большие количества высвобожденного медиатора, сделав, следовательно, невозможным его взаимодействие с постсинаптической мембраной. Предполагается, что этому препятствуют либо структурные особенности вещества синаптической щели — базальной мембраны, которое, возможно, образует каналы, либо временное ингибирование ферментативной активности эстеразы, вероятно, из-за ее взаимодействия с иостспнантической мембраной или из-за насыщения субстратом. Высказано также предположение, что эстераза не присутствует в щели, т. е. на пути диффузии ацетилхолина, а находится в постсинаптической мембране, но такая модель не доказана [8]. [c.201]

Небольше известно и о пластичности зрелой нервной системы, о привыкании и условных рефлексах, об обучаемости и памяти. Кроме всего прочего, синапс обсуждается как участок пластичности. Обучаемость не зависит от синтеза ДНК, но сопряжена с синтезом РНК и белков. Долговременная и кратковременная память различаются в экспериментах с использованием антибиотиков только в случае долговременной памяти необходим синтез белка. Подобным образом, антисыворотка против S-100 и некоторые белки, специфичные для мозга, блокируют способность к обучению. Нет специальных молекул памяти в основном белковый синтез обеспечивает обычный рост нервной клетки или ее синапсов, активированных при обучении., Из всех нейромедиаторов только катехоламины и ацетилхолин (но не серотонин) имеют отношение к обучаемости, причем гормон гипофиза АСТН в этой связи играет особую роль. [c.350]

Этот процесс мы рассмотрим на примере холин-ергических нейронов. Поступление нервных импульсов в синаптическое окончание деполяризует пресинаптическую мембрану, вызывая открывание в ней кальциевых каналов, т. е. повыщая ее проницаемость для ионов кальция (Са +). Ионы кальция устремляются внутрь клетки, что приводит к слиянию синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и высвобождению их содержимого в синаптическую щель (экзоцитоз). Затем пузырьки возвращаются в цитоплазму, где вновь заполняются нейромедиатором. Каждый пузырек содержит примерно 3000 молекул ацетилхолина. [c.288]

Рис. 17.15. Структурные формулы, демонстрирующие химическое сходство между нейромедиаторами норадреналином и дофамином (А) и между ЛСД и природным нейромедиатором серотонином (Б). Многие психотропные, т. е. влияющие на поведение, вещества, в частности ЛСД, близки по структуре молекулы к природньш нейромедиаторам.

Молекула ГАМК, поступая в синаптическую область, за счет кислотно-основных взаимодействий обычно присоединяется к соответствующим радикалам аминокислотных остатков белка нейронов мозга. В результате происходит ингибирование активности нейрона, обусловленное искажением локальной структуры белковой клеточной мембраны. Вследствие структурных изменений в мембране открываются образованные спиральными белками каналы, способные пропускать внутрь клетки анионы СР. В результате естественная разность потенциалов на мембране нервной клетки повышается, и нейрон теряет способность воспринимать и передавать потенциал действия (нервный импульс) при обычных концентрациях активирующих нейромедиаторов. [c.472]

Бензольное кольцо молекулы алкалоида за счет л — я-взаимодействий закрепляется на плоской поверхности рецептора, содержащей ароматические фрагменты аминокислот соседние с бензольным кольцом атомы углерода укладываются в полость, закрепляясь в ней за счет универсальных взаимодействий азот координируется над центром отрицательного заряда. Благодаря большему структурному соответствию молекула морфина гораздо прочнее связывается с нейронным рецептором, чем молекулы энкефалина или норадреналина, выполняющие роль нейромедиаторов в данных участках ЦНС (таламус, лимбическая система). Таким образом, морфин моделирует естественные болеутоляющие агенты организма. Этерифицированные аналоги морфина кодеин и героин обладают лучшей растворимостью в углеводах и жирах, поэтому быстрее преодолевают барьер между кровью и мозгом, а затем в процессе гидролиза эфирных связей превращаются в морфин. По этой причине эффект от наркотического действия кодеина и (особенно) героина выше, чем морфина. К алкалоидам, обладающим наркотическим эффектом, относится и тет-рагидроканнабинол, который является действующим началом гашиша [c.520]

Молекулы, образующие живую материю, достаточно просты по строению, но, несмотря на это, они способны выполнять уникальные функции, причем молекулы одного вида выполняют не одну, а несколько биологических функций. Например, аминокислоты служат не только структурными единицами белков, но и являются предшественниками многих гормонов, нейромедиаторов, алкалоидов и других биосоединений. Нуклеотиды, составляющие нуклеиновые кислоты, выполняют роль коферментов — переносчиков энергии. Интересно отметить, что незначительные различия в химической структуре биомолекул приводят к колоссальной разнице в их биохимических функциях. Так, эстрадиол (один из основных женских половых гормонов) отличается от тестостерона (мужского полового гормона) всего лишь отсутствием у первого одной метильной группы и нескольких атомов водорода. Таким образом, биологическое отличие женщин от мужчин создают метил и атомы водорода ( ). Это яркий пример мощнейшего воздействия химического строения биомолекул на жизненные функции биологических видов. Множество таких примеров можно найти на страницах данного пособия. [c.538]

Химические сигнальные механизмы различаются по расстояниям, на которых они действуют 1) в случае эндокринной сигнализации специализированные эндокринные клетки выделяют гормоны, которые разносятся кровью и воздействуют на клетки-мишени, находящиеся иногда в самых разных частях организма 2) в случае иаракринной сигнализации клетки выделяют локальные химические медиаторы, которые поглощаются, разрушаются или иммобилизуются так быстро, что успевают подействовать только на клетки ближайшего окружения, быть может, в радиусе около миллиметра 3) при синаитической передаче, используемой только в нервной системе, клетки секретируют нейромедиаторы в специализированных межклеточных контактах, называемых химическими синапсами, Нейромедиаторы диффундируют через синаптическую щель, обычно на расстояние около 50 нм, и воздействуют только на одщ постсинантическую клетку-мишень (рис. 12-2). В каждом случае мишень реагирует на определенный внеклеточный сигнал с помощью специальных белков, называемых рецепторами, которые связывают сигнальную молекулу и инициируют ответ. Многие сигнальные молекулы и рецепторы используются в передаче сигнала и по эндокринному, и по паракринному, и по синаптическом типу. Главные различия касаются быстроты и избирательности воздействия сигнала на определенные мишени. [c.339]

Рис. 12-2. Три формы сигнализации с помощью секретируемых молекул. Не все нейромедиаторы действуют в синапсах, как показано на рисунке некоторые из них работают как локальные химические медиаторы (по паракринному типу), влияя сразу на целую группу соседних клеток-

Все известные нейромедиаторы, а также большинство гормонов и локальных химических медиаторов водорастворимы. Есть, однако, исключения, и они образуют отдельный класс сигнальных молекул. Важными примерами служат сравнительно плохо растворимые в воде стероидные и гиреоидные гормоны, которые переносятся кровью в виде растворимых комплексов со специфическими белками-переносчиками. С таким различием в растворимости связаны фундаментальные различия в механизмах действия этих двух классов молекул на клетки-мишени. Водорастворимые молекулы слишком гидрофильны, чтобы прямо приходить через липидный бислой плазматической мембраны поэтому они связываются со специфическими белковыми рецепторами на клеточной поверхности. Напротив, стероидные и тиреоидные гормоны растворимы в липидах и, отделившись от белка-носителя, могут легко проникать через плазматическую мембрану клетки-мишени. Эти гормоны связываются с белковыми рецепторами внутри клетки (рис. 12-7). [c.346]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология