神經(jīng)元膜的分子構(gòu)造
廈門心理咨詢-德仁心心理咨詢機構(gòu)：神經(jīng)元膜的分子構(gòu)造
神經(jīng)解剖學(xué)和神經(jīng)精神病學(xué)在整個腦和個別腦區(qū)水平上了解腦，神經(jīng)生理學(xué)和神經(jīng) 化學(xué)則從神經(jīng)元水平研究腦。腦的主要功能是整合。正如整腦和部分腦區(qū)能進行整合機能那樣，個別的單個神經(jīng)元也能進行整合機能：既可接受和整合不同的傳入信息，也可通過調(diào)制動作電位產(chǎn)生的頻率及其末梢釋放神經(jīng)遞質(zhì)的種類與數(shù)量，對有關(guān)信息作出反應(yīng)。大多數(shù)神經(jīng)元從數(shù)以千百計的神經(jīng)元接受突觸輸入，并且還受激素、免疫系統(tǒng)和機體時間節(jié)律性的影響。
神經(jīng)元雖可視為腦的最小整合機制，但神經(jīng)元自身的內(nèi)部還存在重要的整合機制，如蛋白質(zhì)機能的調(diào)節(jié)和基因表達的調(diào)控。神經(jīng)元內(nèi)的許多重要分子包括神經(jīng)遞質(zhì)受體在內(nèi)的蛋白質(zhì)、酶、以及細胞骨架成分。由于蛋白質(zhì)的機能是其形狀和電荷的函數(shù)，那些能影響其形狀和電荷的生化過程，如蛋白磷酸化，均可影響其機能。實際上，一個蛋白質(zhì)分子的機能要受各種可逆的轉(zhuǎn)錄后修飾的調(diào)節(jié)；每一個轉(zhuǎn)錄后修飾均由突觸輸入、激素作用和時間生物學(xué)節(jié)律等不同來源的啟動。
腦包括端腦、間腦、中腦、后腦、髓腦和脊髓等六個腦部。含有1014個神經(jīng)元。神經(jīng)元的種類千姿百態(tài)，至少有千余種以上。一個典型的神經(jīng)元兩樹突、胞體、軸突和軸突宋梢構(gòu)成；從機能的角度，一個神經(jīng)元哥以區(qū)分為輸人、整合、傳導(dǎo)和輸出等相應(yīng)的機能構(gòu)造。輸入部分將上一級輸人神經(jīng)元的化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭煞旨壍碾娦盘枺徽喜糠謱⒎旨夒娦盘栟D(zhuǎn)變?yōu)轭l率偏碼的全或無式的神經(jīng)沖動或動作電位，并沿傳導(dǎo)部分不衰減地傳送到輸出部分；輸出部分，再依神經(jīng)沖動的頻率，釋放相應(yīng)數(shù)量的神經(jīng)遞質(zhì)，將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)信號，傳向下一級神經(jīng)元。各級神經(jīng)元的信息，沿著以“串聯(lián)” 及/或“并聯(lián)”方式連接起來的神經(jīng)微環(huán)路，在腦內(nèi)進行大范圍的傳遞。所有這一系列信息傳遞活動均主要通過神經(jīng)元膜來實現(xiàn)。
一、神經(jīng)元膜的分子構(gòu)造
神經(jīng)元膜是神經(jīng)細胞的重要組成部分，具有高度分化的分子構(gòu)成和多種獨特的生理功能?？缒さ奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)運和能量轉(zhuǎn)換，神經(jīng)元對細胞外物質(zhì)的識別與結(jié)合、神經(jīng)元跨膜信號傳遞與代謝調(diào)控，以及神經(jīng)沖動的發(fā)生和擴布等生物學(xué)行為和過程，無一不與神經(jīng)元 膜有關(guān)。
同其他細胞膜一樣，神經(jīng)元膜也很薄，在光鏡下看不到，直到40年代后期才得以 用電鏡進行觀察和確認，1925年，Gorter和Grendel發(fā)現(xiàn)膜是一種具有兩個分子厚度的脂肪性物質(zhì)。10年后，Danielli和Davson認為，膜是由夾在兩層蛋白質(zhì)當中的雙分子層 磷脂構(gòu)成的“三夾板”，具有剛性排列順序。1972年Singer和Nicolson提出的液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaio model)看來是所有細胞膜的共同結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。液態(tài)鑲嵌模型認為，膜的表面約有70%是脂質(zhì)雙分子層基質(zhì)，其中“溶解”著既有親水又有親脂部分的兼性 (amphi pathic)蛋白質(zhì)，進行受體、通道和泵等不同的功能活動（圖2-1)。
神經(jīng)元膜的化學(xué)組成一般包括30%?40%的蛋白質(zhì)，40%?50%的脂質(zhì)以及1%? 5%的糖，因膜的種類不同而有很大差異。通常膜的功能越是復(fù)雜，蛋白質(zhì)所占的比例越大，反之則比例較低，僅起絕緣作用的神經(jīng)髓鞘，僅含三種蛋白質(zhì)，只占18%，脂質(zhì)占70%，而功能復(fù)雜的線粒體內(nèi)膜則含有60種蛋白質(zhì)，占75%。?
(一）脂質(zhì)雙層
脂質(zhì)之間以及脂質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的作用力主要是非共價鍵的靜電、氫鍵、vander Waals相互作用。這些力的單獨作用均比共價鍵弱，但這些力可以相加，產(chǎn)生相當穩(wěn)定的聯(lián)合。分子的解離基團和極性部分可與水分子的偶極相互作用而水化。如果分子與水的相互作用強于分子之間的相互作用，這種分子即是可溶的，大分子可能具有極化程度不同的表面功能區(qū)，其疏水部分可集合，形成微胞，最大程度地減少非極性表面對水的暴露，具有相互分隔的極化與非極性表面功能區(qū)的分子稱為兼性分子，如去垢劑和復(fù)雜的脂質(zhì)。
1.具有極性與非極性堿基的兼性分子易形成雙層結(jié)構(gòu)
磷脂是大多數(shù)細胞膜脂質(zhì)的主要成分，通常形成脂質(zhì)雙層。每層包括甘油磷酸酯構(gòu)成的極性頭部和通常由兩串酯化脂肪酸形成的碳氫化合物的非極性尾部。在水相環(huán)境中，頭部與水和其他水相成分相互作用：而非極性的尾部主要是自身相互作用，形成單獨的相,在水相環(huán)境中，大多數(shù)脂質(zhì)因不同條件可以形成三種相結(jié)構(gòu)，盡管在細胞膜只發(fā)現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，但在某些膜轉(zhuǎn)換過程中也可出現(xiàn)水包油或油包水狀態(tài)的六角相。
2.脂質(zhì)雙層的物理狀態(tài)具有多形性、流動性和不對稱性等特征
含有磷脂的水相系統(tǒng)可表現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)，呈固態(tài)晶體或液態(tài)晶體狀態(tài)，純磷脂可隨溫度變化，極易發(fā)生這兩種相的轉(zhuǎn)換。為維持細胞膜的正常機能活動，脂質(zhì)雙層須呈液晶態(tài)，磷脂分子可在雙層平面內(nèi)具有高度運動性，既可進行烴鏈圍繞C—C鍵旋轉(zhuǎn)而致的異構(gòu)化活動，環(huán)繞與膜平面垂直的軸進行左右擺動和旋轉(zhuǎn)運動，也可在膜內(nèi)作側(cè)向移動或側(cè)向擴散以及在脂質(zhì)雙層中進行翻轉(zhuǎn)運動。脂質(zhì)分子在膜內(nèi)側(cè)的分布不是對稱的，細胞膜內(nèi)外側(cè)面的成分因而有所不同：胞漿面含有較多的磷脂酰乙醇胺細胞外液面含有糖脂。脂質(zhì)的這種不對稱分布與膜蛋白的定向分布功能活動，膜兩層上的電荷分布數(shù)量，流動性變動等均有密切關(guān)系。
(二）膜蛋白質(zhì)
幾乎所有的蛋白質(zhì)均呈折疊狀態(tài)，以使其主要的非極性氨基酸殘基區(qū)域同其極性區(qū) 域相互分開。貫穿膜全長的膜整合蛋白質(zhì)（integral protein)通常占膜蛋白的70%? 80%,主要借疏水效應(yīng)插入脂質(zhì)雙層。有時，膜的插人區(qū)只是作為一種錨，將在膜內(nèi)側(cè) 面起作用的蛋白質(zhì)錨住。有些蛋白質(zhì)幾乎完全存在于脂質(zhì)雙層之間，可脫離錨區(qū)，在膜內(nèi)變成完全主動的可溶蛋白質(zhì)，分布于脂質(zhì)雙層表面的外周蛋白質(zhì)通過靜電力或van der Waals引力與膜結(jié)合，約占膜蛋白的20%?30%。
1.插入膜的蛋白質(zhì)節(jié)段幾乎總是形成a螺旋
整合蛋白質(zhì)的非極性氨基酸殘基與脂質(zhì)雙層疏水核心相接觸的部分，由于排除了水分子，多肽分子本身形成氫鍵的趨向大大增強，因而往往以a螺旋或P折疊，特別是a螺旋的形式存在。由于a螺旋的肽架形成一種氫鍵核心，螺旋節(jié)段的表面特性主要由氨 基酸側(cè)鏈來決定。一個足以跨越脂質(zhì)雙層的a螺旋長度需要18—21個殘基，只是為了 錨住蛋白質(zhì)用的單個節(jié)段主要由疏水的氨基酸殘基構(gòu)成。
2.脂質(zhì)雙層的液態(tài)性質(zhì)為整合蛋白質(zhì)之間的相互作用提供條件
脂質(zhì)雙層的雙向流動液態(tài)結(jié)構(gòu)使蛋白質(zhì)能在其中迅速擴散，進行垂直旋轉(zhuǎn)和側(cè)向移動，但不能進行從外層翻向內(nèi)層或從內(nèi)層翻向外層的翻轉(zhuǎn)運動。某些神經(jīng)遞質(zhì)和激素與其受體的相互作用可調(diào)制受體對換能器蛋白質(zhì)的親和力，進而影 響換能器蛋白質(zhì)與效應(yīng)器蛋白質(zhì)的相互作用。這些相互作用均需在 膜雙層中進行側(cè)向擴散。細胞膜表面上的膜整合蛋白質(zhì)的分布，可由于同外周蛋白質(zhì)的特異相互作用而不同程度地受到約束。有些膜蛋白質(zhì)通過細胞骨架蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)分布于不同區(qū)域。
(三）神經(jīng)元膜受體
受體必須與特異配體具有高度的親和力，并以觸發(fā)跨膜信號活動的構(gòu)象變化對配體結(jié)合發(fā)生反應(yīng)。細胞內(nèi)固醇類激素受體也具備膜受體的這種雙重特性，受體介導(dǎo)的跨膜信號活動的基本機制有三：①配體調(diào)節(jié)的離子通道。②配體調(diào)節(jié)的受體酶。③配體調(diào)節(jié)的受體一G蛋白激活：其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)分別與：①配體調(diào)節(jié)的寡聚體離子通道。②配體調(diào) 節(jié)的酪氨酸激酶。③G蛋白聯(lián)結(jié)的視紫紅質(zhì)相關(guān)受體等三大受體族有關(guān)。
受體既見于突觸后神經(jīng)元，也見于突觸前神經(jīng)元。突觸前受體的經(jīng)典作用是作為突觸前神經(jīng)元的負反饋環(huán)路在起作用。例如，許多釋放去甲腎上腺素的神經(jīng)元有突觸前電受體，如被其所釋放的去甲腎上腺素占據(jù)，去甲腎4：腺素的釋放即可減少或停止。與同一神經(jīng)元自身的神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合的突觸前受體稱為突觸前同源受體；與不同神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合的突觸前受體稱為突觸前異源受體。
與受體有關(guān)的兩個術(shù)語，“超敏性”和“低敏性”，分別指受體對衡量神經(jīng)遞質(zhì)的反應(yīng)分別高于和低于其通常的反應(yīng)。受體的敏感性決定于受體的數(shù)目、受體對神經(jīng)遞質(zhì)的親和力、以及神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合借以轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元內(nèi)信使的效率。受體機能的這些步驟均是多變和可被調(diào)節(jié)的。
神經(jīng)遞質(zhì)受體實際是心理治療和精神活性藥物的作用部位。分子生物學(xué)技術(shù)已鑒定出許多新的受體亞型及其序列，從而使有關(guān)病理學(xué)的研究更加精練，有關(guān)藥物的設(shè)計更加準確。
1.與離子通道偶聯(lián)的受體具有4?5個跨膜功能區(qū)
與離子通道偶聯(lián)的受體中，nAChR是第一個被純化并用重組DNA技術(shù)闡明一級結(jié)構(gòu)的受體，典型的nAChR是由電(3於等5個亞單位組成的。類似梅花瓣樣的雜合五聚體,分子量接近280kD。每個亞單位由400余個氨基酸組成，共同圍成一個對稱軸心或中心腔，靜息時關(guān)閉，激活時開放，直徑達6.5人(0.65nm),允許Na+通透。
每個亞單位的肽鏈均有4?5個跨膜功能區(qū)，稱為M1~M4?吣或M1，M2， M3，A，M4。每個跨膜節(jié)段均由疏水性很強的氨基酸組成，參與Na+通道形成。所有這些跨膜功能區(qū)均在200位殘基之后出現(xiàn)。180?200位氨基酸與激動劑和拮抗劑特異結(jié)合有關(guān)。128和145位半胱氨酸形成二硫鍵，形成一種發(fā)針式環(huán)。M2功能區(qū)的p和y鏈上的殘基是鋪在通道內(nèi)里的序列，有豐富的蘇氨酸和絲氨酸殘基，使通道襯里呈親水性，有助于離子流通過，其構(gòu)象變化對通道啟閉至關(guān)重要。
2.與G蛋白偶聯(lián)的受體具有7個跨膜節(jié)段
與G蛋白偶聯(lián)的受體族的成員與日俱增，已不下30余種，如毒蕈堿型乙酰膽堿受體。腎上腺素受體，多巴胺受體，5-羥色胺受體，P物質(zhì)受體，K物質(zhì)受體，神經(jīng)肽類受體，組胺受體、腺苷受體等。
分子克隆結(jié)果顯示這類受體也具有許多共同的特征。首先，這些受體的氨基酸排列順序非常近似。其次，所有這些受體均有7個疏水區(qū)，形成Ⅰ~Ⅻ等7個跨膜的a-螺旋結(jié)構(gòu)，每一跨膜區(qū)均由20?25個疏水性很強的氨基酸組成，將受體嵌入膜內(nèi)，再由親水性氨基酸序列將它們聯(lián)結(jié)起來。第三，這些受體與配體特，結(jié)合的部位不是在細胞外表面，而是陷人細胞膜內(nèi)。第四，這類受體的N-末端較短，面向細胞外，上面有2個加糖基的部位；C-末端較長，伸入細胞內(nèi)，有豐富的絲氨酸和蘇氨酸殘基，可供磷酸化。第五，這一受體家族的不同成員之間的差別主要在于細胞外的N-末端和細胞內(nèi)的C-末端以及環(huán)狀結(jié)構(gòu)。最后，所有這些受體均通過與G蛋白的相互作用，實現(xiàn)信息的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)，其激活過程較慢（100?250ms)。由于G蛋白性質(zhì)的不同，受體與G蛋白相互作用的結(jié)果可導(dǎo)致腺苷酸環(huán)化酶抑制或興奮、憐酸肌醇水解，或引起K+通道或其它離子通道的激活。一般認為n區(qū)的天冬氨酸參與配體結(jié)合；V?竹跨膜節(jié)段的胞內(nèi)親水序列則可能與G蛋白結(jié)合。
3.與酪氨酸偶聯(lián)的受體由單一肽鏈構(gòu)成
這類受體亦稱生長因子型神經(jīng)肽受體，如神經(jīng)生長因子受體、上皮生長因子受體、血小板生長因子受體以及胰島素受體等。這些受體均由單一的肽鏈組成。受體的細胞外部分識別配體并與其特異結(jié)合；受體的細胞內(nèi)部分則具有激酶活性，使受體自身的酪氨 酸殘基磷酸化，從而發(fā)揮其特定的調(diào)節(jié)作用。
尊重您的個人私密，使隱私權(quán)得到充分的保障。
關(guān)注心理健康（預(yù)約） 0592—5515516
官方網(wǎng)站-心理健康：http://www.lnyyrc.com
專家微博-心理語錄：http://weibo.com/fjxlzx
專家博客-心理案例：http://blog.sina.com.cn/xmxlys
企業(yè)微博-心理視頻：http://e.weibo.com/xmxljg
企業(yè)博客-心理課堂：http://blog.sina.com.cn/xmxljg
↓
權(quán)威心理督導(dǎo)：郭瀟贏是著名心理學(xué)教授/國家級心理治療師
廈門心理咨詢-德仁心心理咨詢機構(gòu)（尊重您的個人私密，使隱私權(quán)得到充分的保障）
