NEUROCHIMIE

Universitatea „Andrei Saguna” - Constanta

1. Monoglucide - def., ex., rol in organism>

Glucidele sunt subst. care au in org. in primul rand rol energetic si se gasesc atat in regn vegetal cat si animal.

Contin C, H si O, in raport de C:H:O = 1:2:1 (C₆H₁₂O₆). Acestei formule ii corespunde glucoza si fructoza.

Monoglucide ce nu pot fi hidrolizate : glucoza, fructoza (cel mai dulce monoglucid).

2. Diglucide

Doua molecule de monoglucid si prin hidroliza vor da doua molecule de monoglucid.

Zaharul, numit si zaharoza, contine o molecula de glucoza si una de fructoza.

3. Poliglucide

Prin hidroliza vor da un nr. f. mare de monoglucide, de sute si chiar mii de asemenea monoglucide.

Glicogenul contine n molecule de glucoza. In regnul vegetal polig. este amidonul. In org. nostru prin circuitul sangvin circula doar glucoza.

4. Lipide simple, gliceride - def., rol in organism

Lipidele sunt subst. cu structura diferita dar au caracteristic faptul ca sunt insolubile in apa.

Lipidele simple : gliceride, steride.

Gliceridele contin gliceronul. Ele sunt lipidele de rezerva si intra in tesutul adipos.

Steridele sunt esteri ai sterolilor cu acizi grasi.

Colesterida este un ester al colesterolului.

Glucidele, lipidele si protidele au rol plastic si energetic.

5. Proteine - def., rol in organism

Sunt subst. macromoleculare formate prin condensarea alfa-aminoacizilor.

Denumirea lor provine din grecescul proteus = de prima importanta.

Rolurile proteinelor :

- intra in structura transportorului de O₂ din organism - hemoglobina din sange.

- toate enzimele sunt de natura proteica, ajuta la transportul prin sange a lipidelor.

- ajuta la mentinerea valorii ph-ului in celula vie.

- functia plastica, intrand drept componenta a celulei si imprimand rezistenta acesteia. Unele parti ale org. sunt formate numai din proteine (parul, unghiile).

- functia de receptori ai neurotransmitatorilor.

- rol nutritiv, din proteinele introduse prin hrana se obtin aminoacizii din care se biosintetizeaza proteinele proprii.

- sunt responsabile de miscarile musculare (actina, miozina).

- activitate hormonala.

- formeaza sistemul imunitar al org. In fiecare moment milioane de celule circula prin org. pt. a depista eventualii invadatori (virusi, microbi) care pot provoca dezordine in sistem. Aceste celule si anticorpii pe care ii genereaza au structura proteica.

- generarea si transmiterea influxului nervos se bazeaza pe interventia moleculelor proteice.

6. Hemoglobina - structura, rol in organism>

Hemoglobina prezinta 4 catene de tip a helix care sunt asezate una fata de cealalta dupa colturile unui tetraedru.

Hemoglobina contine in mijlocul fiecarei catene o grupare de natura neproteica numita hem. Hemul are in structura lui ionul de Fe²⁺. Hemul se combina cu O₂ si formeaza oxihemoglobina (compus instabil). Combinarea are loc la nivelul plamanilor unde O₂ este preluat prin respiratie.

Hemoglobina este transportorul de gaze (O₂, CO₂) prin circuitul sangvin.

7.Acizi nucleici - ADN

Unitatea componenta a acizilor nucleici este mononucleotidul care contine o baza azotata pirimidinica care poate fi pt. ADN, timina, citozina, sau pt. ARN, turacil, citozina sau o baza purimica care poate fi adenina (A) sau guanina (G), ambele pot fi prezente atat in ADN cat si in ARN.

Prin policondensarea acestora se obt. ADN-ul care are doua catene polinucleotidice spiralate si ARN-ul care are o singura catena ce se poate prezenta sub forma moncatenara simpla, elice dubla sub forma de trifoi.

ADN-ul este responsabil de informatia genetica.

8. Acizi nucleici - ARN

ARN-ul poate fi in principal de 3 feluri :

ARN ribozomal care intra in componenta ribozomilor, care repr. sediul biosintezei proteinelor.

ARN-ul mesager care preia mesajul de la ADN si il duce la sediul biosintezei proteinelor.

ARN-ul de transport ce duce aminoacizii din citoplasma la sediul biosintezei proteinelor.

9. Enzime - def.

Enzimele sunt biocatalizatori de natura proteica care controleaza transf. din organism. Sunt secretate de glandele endocrine, folosite in cant. f. mici si se regasesc la sfarsitul reactiei sub aceeasi forma si cantitate.

Rolul enzimelor este de a mari viyeza de reactie. Enzimele au rol catalitic.

Caracteristici generale :

- asigura reactiilor pe care le catalizeaza, viteza de reactie mare. In lipsa enzimelor reactiile biochimice au loc in solutie apoasa si in conditii blande (pres. atmosferica, temp. <37^oC).

- au specificitate f. mare (de substrat si de actiune) ceea ce asigura decurgerea reactiilor chimice in sensul formarii unui singur produs fara obt. de produs secundar.

10. Enzime clasa I, oxidoreductaze - def., ex.

- sunt enzime ce catalizeaza reactiile de oxidoreducere.

Partea activa a unei enzime poarta denumirea de coenzime.

Oxidoreductazele pot sa funct. cu NAD⁺, NADP⁺ (in care acestea pot transfera H₂ trecand de la forma oxidata la forma redusa si invers) si FAD.

11. Vitamine - def., caracteristici generale

Vitaminele sunt biocatalizatori exogeni pe care org. ii ia din alimente, in general sub forma de provitamine (ex. : provitaminele vitaminelor A sunt carotenii).

Vit. D, sau antirahidice, au drept provitamine sterolii. In org. uman, colesterolul, care se transf. in vit. D₃, in drojdie si ciuperci, ergosterolul care se transf. industrial in vit. D₂.

Hipovitaminoza repr. starea clinica insotita de simptome nespecifice cat si specifice de boala, ca urmare a scaderii nivelului de vit. din org. Lipsa unor vit. din org. duce la avitaminoza.

Hipervitaminoza repr. excesul de vit. ce duce la acumularea lor in diferite tesuturi.

12. Vitamine hiposolubile

Vit. A. Surse naturale : carotenii, dar si subst. de origine animala : galbenusul de ou, untura de peste.

Rol in org. : principiul vizual dar si in buna funct. a unor glande cu secretie interna.

Vit. D, antirahidice. Surse naturale : uleiul din ficatul de peste, galbenusul, untul, smantana, laptele.

Rolul in org. : metabolismul fosfocalcic si metab. glucidic, lipidic si a unor aminoacizi.

Hipovitaminoza la copii duce la rahitism, iar la adulti la osteomalacie (oasele devin spongioase, cu tendinta mare la fracturi).

Hipervitaminoza duce la hipervitaminoza D (sindrom toxic).

13. Vitamine hidrosolubile - complexul vitaminelor B, surse naturale, rol in organism

Din grupul vit. B fac parte un nr. mare de vit.

Vit. B₁ se gaseste in painea integrala, fasole, varza, galbenus.

Rol in org. : dupa o prealabila fosforilare, de aceasta vit. beneficiaza toate tesuturile. Are rol de coenzima.

Vit. B₂ se gaseste in frunzele verzi in crestere, lapte, oua, drojdie de bere. Apare in biosinteza FAD-ului.

Vit. B₆ in drojdia de bere, seminte de cereale, ficat, peste.

Rol in org. : in diverse proc. metabolice si are act. antianemica.

Vit. B₁₂ in ficat, rinichi, inima, galbenus.

Rol in org. : functie de coenzima, intervine in biosinteza ADN-ului favorizand diviziunea celulara, stimuleaza biosinteza hemului din hemoglobina.

14. Vitamine hidrosolubile - vit. C, surse naturale, rol in organism

Vit. C. Surse naturale : citricele.

Rol in org. : repr. un sistem oxidoreducator, contribuie la cresterea imunitatii org..

Deoarece org. uman nu poate sintetiza vit. C din glucoza, ea tre. introdusa permanent prin alimentatie.

15. Hormoni - def., ex.

Hormonii sunt subst. secretate de glandele endocrine (care se pot repartiza pe 3 nivele : hipotalamusul, hipofiza si glandele terte [gl. tiroida, organele sexuale, suprarenalele]).

Caracteristici :

Daca neuronii act. numai la distante mici si comunicarea neuronala are loc in timp f. scurt, comunicarea hormonala se face la distanta, adica un hormon eliberat poate actiona asupra oricarei celule din organism, si are loc intr-un timp mai lung. Intre comunicarea neuronala si hormonala exista o asemanare comportamentala : ambele sisteme opereaza cu aj. moleculelor semnal (ex. : noradrenalina, ca hormon, este eliberat de nodulosuprarenala si act. la distanta asupra tesutului tinta ; noradrenalina este eliberata insa si de neuroni, in acest caz fiind neurotransmitator).

Secretiile hormonale sunt influentate direct sau indirect de catre creier, hormonii influentand activitatea SNC (sistemul nervos central).

Mecanisme de act. a hormonilor

Hormonii steroidici si tiroidieni au receptori nucleari ce act. asupra ADN-ului activand sau inhiband transcrierea genelor.

Ex. de hormoni :

Insulina si glucagonul, secretati de pancreas. Insulina este h. hipeglicemian iar glucagonul h. hiperglicemian.

Adrenalina si noradrenalina se obtin din tirozina.

Hormoni sexuali feminini : extradiol, estrona, progesterona.

H. s. masculini : androsterona, testosteron.

H. tiroidieni : tiroxina, triodotironina.

16. Metabolismul - def., catabolism, anabolism

Metabolismul repr. totalit. reactiilor care au loc la nivelul diferitelor tesuturi, organelor si celulelor, cat si schimbul de materie si energie cu mediul inconjurator.

Metabolismul are doua laturi :

1. Catabolism (degradare) - care inseamna degradarea asa-numitelor molecule combustibil (glucide, lipide, proteine) si duce in final la obtinerea compusilor simpli : CO₂, H₂O si NH₃.

Aceste reactii au loc cu degajare de energie si spunem ca sunt reactii exergonice.

2. Anabolismul (biosinteza) - porneste de la produsi simpli si duce in final la obtinerea : glucidelor, lipidelor si proteinelor proprii celulei vii.

Aceste reactii au loc cu consum de energie si se numesc reactii endergonice.

ATP-ul este compusul macromolecular care inglobeaza energia in catabolism si o da celulei vii in anabolism.

17. Oxidarea biologica

Reactia de oxidare (arderea) inseamna reactia unui element sau compus cu oxigenul, formarea produsilor finali de oxidare (CO₂ + H₂O) si are loc cu o degajare a unei cantitati mari de caldura.

Din compusii organici numai H arde (se combina direct cu O) formand molecula de apa.

18. Ciclul ATP

Moleculele combustibil, prin degradare aeroba, degaja energie care este inmagazinata sub forma de ATP pe care il da celulei vii atunci cand aceasta are nevoie de energie in : biosinteze (lucru chimic), transport activ de ioni sau molecule (lucru osmotic) si contractie musculara (lucru mecanic).

19. Glicoliza anaeroba a glucozei - descrierea etapelor constituente, bilant energetic, importanta metabolica

Glicoliza anaeroba are sediul in tesutul muscular. Glucoza este activata prin trecerea ei in glucozo-6fosfat.

Glicoliza are loc in doua etape :

I. Glucoza (6 atomi de C) este transformata printr-un sir de reactii in doua molecule de triozofosfati (3 atomi de C) gliceraldehid 3fosfatul. In aceasta etapa se consuma 3 moli ATP.

II. Transformarea gligeraldehid 3fosfatului printr-o serie de reactii, in acid piruvic (3 atomi de C) si in final acesta este hidrogenat la acid lactic. In aceasta etapa se formeaza 4 moli ATP.

Ca urmare, bilantul energetic al glicolizei anaerobe este de 2 moli ATP/moli de glucoza. Acidul lactic format care se acumuleaza in muschi este responsabil de durerea musculara.

20. Degradarea aeroba a glucozei pana la acetilcoenzima A (acetil CoA)

In acest tip de degradare glucoza trece prin aceleasi reactii ca si in glicoliza anaeroba dar se opreste la formarea acidului piruvic (creator de C). Acidul piruvic este pregatit pt. a intra in ciclul Krebs prin decarboxilare oxidanta cand se obtine acetilcoenzima A (acetil CoA) fragmentul C₂ activ care intra spre degradare in ciclul Krebs.

21. Ciclul Krebs - descrierea etapelor constituente, bilant energetic, importanta metabolica

Repr. placa turnanta a metabolismului pt. ca fragmentul C₂ activ rezulta atat din glucide cat si din lipide si proteine. De asemeni, din compusii prezenti in ciclul Krebs se pot biosintetiza atat acizii grasi componenti ai lipidelor cat si aminoacizii componenti ai proteinelor.

Prin ciclul Krebs acetilcoenzima A este preluata spre degradare de acidul oxalilacetic. Printr-o serie de reactii se reface acest component al ciclului Krebs care va fi disponibil spre a fi luat spre degradare o noua molecula de acetilcoenzima A. Prin degradarea unei molecule de acetilcoenzima A rezulta doua molecule de CO₂ si 4 perechi de atomi de H.

Bilantul energetic al degradarii aerobe a glucozei este de 38 moli ATP/mol de glucoza.

22. Lantul respirator si fosfurilarea oxidativa - descrierea etapelor, importanta metabolica

Lantul respirator (catena de respiratie cuplata cu fosforilarea oxidativa) repr. ultima parte a degradarii aerobe. Lantul respirator este format din mai multi compusi care transfera H cat si compusi care transfera electronii, acestia fiind asa-numitii citocromi. Citocromul contine ionul de Fe₂ sau Fe₃.

Ca rezultat, H este activat, adica trecut la H⁺, o este de asemeni activat, adica trecut la O². Sub aceasta forma da molecula de apa. Oxigenul necesar acestui proces este luat prin fenomenul de respiratie.

Cant. de energie formata pe parcursul catenei de respiratie (adica pt. formarea unei molecule de apa) este de 52 Kcal/mol. Aceasta energie este formata sub forma de 4 pachete de energie care este inmagazinata sub forma de ATP. Acest proces de formare a ATP din ADP si fosfat anorganic poarta denumirea de fosforilare oxidativa. Ambele procese au loc in mitocondrii.

23. Catabolizarea acizilor grasi prin betaoxidare - descrierea etapelor, bilant energetic, importanta metabolica

Un acid gras este intai activat in prezenta coenzimei A si a ATP cand se transforma acilcoenzima A si ATP, care se transforma in ANP si 2 moli de fosfat anorganic. Dupa activare acidul activat contine n atomi de C, printr-o serie de reactii, in final, trece in acidul cu n-2 atomi de C si ajunge acetilcoenzima A. Aceasta degradare are loc prin helixul lui Lynen pana la C4 care da doua fragmente de C2. Prin catabolizarea acizilor pe spirala lui Lynen se obtin n/2 molecule de acetilcoenzima A care va intra in continuare in degradare prin ciclul Krebs, urmat de lantul respirator cuplat cu fosforilarea oxidativa.

Daca se face bilantul energetic pt. un mol de acid folmitic (cu 16 atomi de C) se constata ca se formeaza 130 moli de ATP.

24. Ureogeneza

Ureogeneza este procesul prin care amoniacul (NH₃, toxic pt. organism, in special pt. sistemul nervos central) este transformat, fiind preluat de catre ornitina printr-o serie de reactii in uree, care este eliminata prin urina. Tot in acest sir de reactii se formeaza ornitina ce va putea prelua spre transformare o noua molecula de NH₃.

25. Biosinteza proteinelor

1. Biosinteza ADN - are loc numai inainte de inmultirea celulelor. Se real. dublarea cant. de ADN de catre crs. si incepe prin dedublarea catenei. La fiecare diviziune celulara are loc obtinerea unei cant. duble de ADN, una ramanand in celula-mama si cealalta trecand la noul-nascut. In acest fel se asigura transmiterea caracterelor ereditare de la o generatie la alta. Acest proces are loc in nucleu.

2. Biosinteza ARN - ARN-mesager are rolul de a transmite informatia genetica de la ADN la ARN-ul mesager, ce duce mesajul la riozom, adica la sediul biosintezei proteinelor. ARN-ul contine o singura catena, fata de ADN care este dublu catenat.

3. Codul genetic - aminoacizii se codifica prin secventa a 3 nucleotide de pe ARN-ul mesager, denumite codoni. Acestia corespund unei secvente a 3 baze azotate ce se numesc triplete. Fiecare codon este format din 3 baze azotate ce se gasesc in structura ARN-mesager.

Pe masura ce ARN mesager se misca pe ribozomi, secventa de codoni este translatata intr-o secventa de aminoacizi specifici in cadrul unui lant proteic ce creste.

Translatia codonilor este real. de ARN de transfer si enzime specifice. Fiecare ARN de transfer prezinta 3 regiuni buclate. Una din aceste regiuni constituie anticodonul. Exista cca. 20 aminoacizi diferiti care se vor lega in acest fel, adica codonul de pe ARN mesager sa corespunda anticodonului de pe ARN de transfer. ARN de transfer leaga specific un aminoacid. In momentul cand apare codonul nonsens se termina formarea catenei proteice.

26. Corelatii metabolice. Organe specializate : creierul

Creierul prezinta doua caract. metabolice principale :

- prezinta metabolism respiratoriu ridicat, adica chiar in stare de repaus, 20% din O₂ este consumat de creier.

- este un organ fara molecule de rezerva, cum ar fi : glicogenul, proteinele, lipidele.

In mod normal creierul foloseste drept carburant glucoza fiind dependent de energia transportata prin sange. Intreruperea rezervelor de glucoza, chiar pe interval scurt, duce la pierderea ireversibila pt. anumite functii ale creierului.

27. Corelatii metabolice. Organe specializate : inima

In contrast cu activitatea intermitenta a muschiului scheletic, este o activitate constanta si ritmica.

Intensitatea activitatii animii nu este la fel cu cea a muschiului.

Inima functioneaza ca un organ aerob si este bogata in mitocondrii.

Inima prefera acizii grasi pt. obtinerea energiei pe care prin oxidare ii transforma in acetil coenzima A ce se degradeaza in continuare prin ciclul Krebs si produce ATP prin fosforilare oxidativa.

Tesutul inimii are rezerve de energie minime :

- fosfocreatina, in cant. mica

- glicogenul, tot in cant. limitata

Ca rezultat, inima tre. sa fie continuu alimentata cu O₂ si acizi grasi liberi : glucoza sau corpi cetonici drept combustibil.

28. Corelatii metabolice. Organe specializate : muschiul

Rezerva de energie din muschi este sub forma de fosfocreatina.

Muschiul scheletic este responsabil de aprox. 30% din O₂ consumat in stare de repaus. In stare de foc maxim poate consuma aprox. 90% din O₂.

Muschiul foloseste ca sursa de energie ATP-ul pt. contractie si relaxare. In stare de relaxare foloseste acizi grasi, glucoza si produce ATP prin fosforilare oxiclativa.

In stare de repaus muschiul contine aprox. 2% glicogen si o cant. suficienta de fosfocreatina capabila sa formeze destul ATP pt. a sustine un efort timp de 4 sec.

Oboseala muschiului = incapacitatea m. de a mentine capacitatea de reactie. Oboseala nu este rezultatul terminarilor rezervelor de glicogen si nici o consecinta a acumularii acidului lactic. Ea are la baza o scadere a ph-ului intramuscular.

29. Corelatii metabolice. Organe specializate : tesutul adipos

Tesutul adipos este un tesut amorf ce se gaseste in : jurul vaselor de sange, cavitatea abdominala, glandele mamare, depozite sub piele.

Un om la 70 kg. are stocata o energie sub forma de grasime pt. a produce energia necesara timp de 3 luni pt. a putea supravietui.

Adipocitele (celulele tesutului adipos) au rol :

- de depozite de energie

- activitate metabolica ridicata, in ele realizandu-se sinteza si catabolizarea trigliceridelor

Adipocitele activate real. respiratia celulara, transforma glucoza in energie prin glicoliza, ciclu Krebs si fosforilare oxidabila.

Daca nivelul glucozei este suficient, glicerol fosfatul se formeaza in glicoliza.

30. Corelatii metabolice. Organe specializate : ficatul

Ficatul este centrul metabolic central al vertebratelor.

Cu exceptia trigliceridelor dietetice care sunt metabolizate in principal in tesutul adipos, majoritatea nutrientilor sufera digestia in tractul intestinal si sunt apoi transportati prin vena porta la ficat.

Multe din activitatile ficatului sunt legate de transformarea glucozo 6 fosfatului.

Ficatul are un rol de reglare in metabolism. El contine doua enzime : hexochinaza si glucochinaza.

Hormoni metabolici importanti cum sunt : adrenalina, insulina si glucagonul, influenteaza metabolismul glucozei in ficat mentinand constanta glicemia.

Ficatul repr. centrul cel mai imp. de transformare a acizilor grasi.

31. Canalele ionice si potentialul de membrana celulara

Membrana celulara (partea externa a neuronului) este formatiunea specializata deoarece este incarcata electric, sau polarizata. Este semipermeabila, permite trecerea ionilor din interior spre exterior si invers. Polarizarea este data de distributia inegala a concentratiei ionilor pe cele doua parti ale membranei. Distributia ionilor membranari este determinata in parte de prezenta polilor sau canalelor.

Unele canale pot fi inchise iar altele deschise. Unele pot fi selective adica permit trecerea numai anumitor ioni.

In membrana celulara exista canalele hidrofile care permit miscarea pasiva a moleculelor mici hidrosolubile in sau in afara organitelor celulare.

O deosebire imp. intre canalele ionice se refera la deschiderea acestora numai in anumite situatii.

Functia celor mai multe canale ionice este aceea de a face membranele temporar permeabile la anumiti ioni anorganici.

Cand un canal se deschide, ionii intra rapid in el. La un impuls electric unii ioni intra si altii ies din celula. Fluxul ionic modifica voltajul transmembranal (potentialul de membrana) precum si fortele electrochimice de miscare a altor ioni.

Potentialul de membrana sta la baza activitatii electrice a celulelor.

Canalul ionic este format din subunitati proteice transmembranare care se combina pt. a forma prin cele doua paturi lipidice, asa-numitul por poros. Acesta este captusit de helixuri transmembranare. Fiecare capat al porului este flancat de lantul de aminoacizi incarcati negativ pt. a asigura trecerea ionilor pozitivi (Na⁺, K⁺).

Canalele ionice cu poarta voltata joaca un rol imp. in propagarea semnalului electric la nivelul celulelor nervoase.

32. Pompa de Na⁺-K⁺

Pompa de Na⁺K⁺ este o membrana proteica formata dintr-un complex alcatuit din doua proteine : o subunitate catalitica si o subunitate reglatoare.

ATP-ul transfera fosfatul anorganic terminal pe subunitatea catalitica si formeaza un intermediar covalent. Reactia depinde de prezenta Na⁺. Fosforilarea proteica schimba configuratia complexului fapt ce duce la deplasarea a 3 ioni Na⁺ din interiorul celulei catre exterior in schimbul a 2 ioni K⁺ extracelulari.

Cand celula este in repaus, fluxurile activ (efectuat de pompa) si pasiv (prin difuzie) de K⁺ si Na⁺ se afla in echilibru.

La starea stabila a celulei se ajunge atunci cand este atins potentialul de membrana prin patrunderea pasiva in interior a curentului prin canale ionice care contrabalanseaza curentul extern activ dirijat de pompa.

33. Potential membranos de repaus

Potentialul membranos de repaus este pot. de membrana in care fluxul transmembranar al ionilor + si - se afla intr-un echilibru perfect.

Concentratia extracelulara a Na⁺ este mult mai mare decat cea intracelulara. Tendintei puternice a Na⁺ de a difuza in interiorul celulei conform gradientului de concentratie i se opune membrana neuronala care este mai putin permeabila decat Na⁺.

Ionul K⁺ are concentratie mare in interiorul celulei si mica in exterior. Fluxul de K se produce prin difuziune datorita gradientului de concentratie dar si datorita permeabilitatii crescute a membranei pt. K⁺.

Ionii Cl au concentratia mai mare in fluidul extracelular si mai mica in interiorul neuronului.

Membrana este slab permeabila pt. Cl, adica prezinta o pompa slaba.

Distributia inegala de sarcini + sau - pe cele doua suprafete ale membranei neuronale este mentinuta prin intermediul unor mecanisme de transport pasiv si activ, astfel ca membrana celulara in repaus este polarizata la fel ca un condensator cu sarcini - in interior si sarcini + in exterior.

Deoarece in celula exista un nr. mai mare de sarcini negative ce nu pot difuza prin membrana, mobilizarea unui exces de sarcini + spre exterior lasa o parte din aceste sarcini - nedifuzabile, deci interiorul neuronului devine incarcat - datorita pompei Na⁺K⁺ ce functioneaza cu consum de energie care rezulta prin scindarea ATP-ului in ADP si fosfat anorganic.

34. Potential de actiune

Un neuron este stimulat de un semnal, de alt neuron transmis intr-un anume loc pe suprafata sa. Acest semnal initiaza la locul respectiv o modificare a potentialului membranar. Pt. transmiterea semnalului este necesar ca potentialul de membrana modificat sa treaca acest punct reprezentat de obicei de o dendrita sau de corpul celulei la terminalul axonic care il transmite celulei urmatoare. Miscarea undei de excitare electrica se numeste potential de actiune sau impuls nervos.

35. Contributia ionilor de Ca²⁺

La fel ca ionul Na⁺, ionul Ca²⁺ este mentinut intr-o concentratie scazuta in interiorul celulei. Deplasarea ionului de Ca²⁺ prin membrana celulara are o importanta cruciala deoarece Ca²⁺ poate stabili legaturi stranse cu multe alte molecule intracelulare alternand activitatea lor.

Celulele eucariote mentin o concentratie Ca²⁺ liber, f. scazuta in citosol, in timp ce concentratia ionului Ca²⁺ din exterior este mai mare.

Cand potentialul de actiune ajunge la capatul axonului semnalul trebuie transmis celulei tinta contactata de terminalul nervos ce poate fi o alta celula nervoasa. Semnalul ajunge in locuri speciale de contact numite sinapse.

36. Transmiterea sinaptica

Majoritatea sinapselor sunt formate din membrane plasmatice ale celulei transmitatoare si receptoare. Pt. ca mesajul electric sa poata fi transmis de la un neuron la celalalt este necesar ca semnalele electrice sa fie transformate in semnale chimice cu ajutorul moleculelor semnalizatoare = neurotransmitatorii, care sunt stocati la nivelul terminatiilor nervoase in vezicule sinaptice. Ei sunt eliberati prin exocitoza (procesul prin care transmitatorul este eliberat din veziculele sale dupa unirea acestora cu suprafata membranei).

Sinapsele transmit intotdeauna dinspre neuronul care secreta transmitator spre neuronul asupra caruia actioneaza transmitatorul.

Eliberarea mediatorului transmitatorului chimic la nivel sinaptic se face prin :

- sinteza transmitatorului la nivelul terminatiilor nervoase neuronale

- stocarea mediatorului

- eliberarea mediatorului sub influenta potentialului de actiune cu participarea ionilor Ca²⁺

- traversarea spatiului sinaptic prin difuzie spre membrana postsinaptica

- inactivarea mediatorului prin difuzie extrasinaptica

37. Neurotransmitatori : acetilcolina

Neurotransmitatorii sunt subst. chimice ce sunt eliberate in spatiul sinaptic ori de cate ori un neuron conduce un potential de actiune la terminatiile axonului. Este o molecula care mijloceste comunicarea mesajelor de la celula nervoasa transmitatoare la celula nervoasa receptoare.

Acetilcolina este singura subst. transmitatoare cu molecula mica care nu are structura si nu provine de la un aminoacid. Biosinteza ei este catalizata de enzima colinacetil transveraza.

Tesutul nervos nu poate sintetiza colina. Aceasta este preluata din alimente si distribuita la neuroni pe cale sangvina.

Sinapsele colinergice au ca mediator chimic acetilcolina si sunt cele mai numeroase din sistemul nervos central uman.

Veziculele sinaptice din interiorul butonilo terminalelor sinaptice contin cant. mari de acetilcolina.

Veziculele se deschid si elibereaza acetilcolina care difuzeaza spre receptor.

S-au identificat doua tipuri de receptori cu care actioneaza concomitent acetilcolina : nicotimici si muscarinici, care difera intre ei in functie de capacitatile deosebite de interactiune, cat si afinitatile diferite fata de agonisti si antagonisti, receptori prin locurile lor de legare activand un mecanism membranar care la randul sau activeaza un efector, o enzima fosforilanta ce repr. momentul central al activitatii receptorului colinergic.

Agonist este un compus (altul decat hormonul specific) care se leaga la un receptor, si legarea sa det. un raspuns celular.

Antagonist este un compus care se poate lega la un receptor, dar legarea sa este neproductiva, adica nu initiaza un raspuns.

38. Neurotransmitatori : dopamina

Dopamina a fost identificata ca neurotransmitator in proc. creierului ce controleaza miscarea, raspunsul emotional, capac. de a simti placerea fizica.

Reglarea dopaminei joaca un rol esential pt. sanatatea noastra mentala si fizica. Este sintetizata la nivelul SNC in neuronii din subst. neagra si circula prin circuitul dopaminergic. Biosinteza ei porneste de la aminoacidul tirozina care sub act. enzimei tirozinhidroxilaza este transf. in L-DOPA.

Excesul de dopamina din SNC este distrus de enzima monoaminooxidaza MAO.

Neuronii stocheaza dopamina in veziculele din butonii axonului. Cand neuronii dopaminergici sunt activati, are loc depolarizarea membranei celulare ca favorizeaza eliberarea dopaminei in spatiul intraneuronal printr-un proces denumit exocitoza. In finalul proc. neuronii recupereaza dopamina printr-un proces ce contine un sistem specific aflat in membrana celulara. Pt. a actiona asupra celulelor tinta, dopamina interactioneaza cu molecule specifice numite receptori de la suprafata celulei tinta.

Exista doua categ. principale de receptori dopaminici :

1 - D₁ ce include D₅

2 - D₂, D₃,D₄

Dopamina moduleaza eficacitatea transmisiei semnalului mediat de alti neurotransmitatori.

S-au identificat 4 sisteme dopaminergice :

1 - s. nigrostriat (implicat in boala Parkinson)

2 - s. mezolimbic

3 - s. mezocortical

4 - s. tuberoinfundibular

39. Neurotransmitatori : norepinefrina si epinefrina

Norepinefrina este un neurotransmitator ce mediaza comunicarea chimica in sistemul nervos sinaptic. Se gaseste in concentratii mai mari in sist. nervos.

D.p.d.v. chimic norepinefrina corespunde cu noradrenalina, iar epinefrina cu adrenalina.

La nivelul SNC, norepinefrina are un rol excitator, iar epinefrina un rol inhibitor. Excesul de norepinefrina si epinefrina este distrus de enzima MAO.

Norepinefrina accelereaza glicogenoliza in ficat, lipoliza in tesuturi adipoase si relaxarea muschiului finbronhic pt. deschiderea canalelor de aer catre plamani.

Norepinefrina moleculara act. ca un amplificator al sist. nervos sinaptic si are un rol imp. in comport. de adaptare in situatii de stres. Contribuie la proc. psihice : memoria, invatarea, afectivitatea, starea gen. de atentie si excitabilitate, deci este implicata activ in comport. nostru.

40. Neurotransmitatori : serotonina

Serotonina se sintetizeaza din aminoacidul L-triptofan care este introdus in org. prin alimentatie. Rezerva de triptofan este factor limitant pt. sinteza serotoninei, ea fiind dependenta de mai multi factori : stresul, nivelul ridicat de cortizol, deficienta de vit. B₆, concentratie sangvina a unor aminoacizi care intra in competitie cu triptofanul la nivelul molecular de transport. O dieta bogata in glucide provoaca acelasi efect deoarece triptofanul este crescut in raport cu aminoacizii, folosind sistemul de transport in bariera egmatoencefalica.

Insulina mareste raportul triptofan-aminoacizi competitivi in sange astfel ca precursorul serotoninei este favorizat pt. intrarea in creier.

Serotonina este implicata in reglarea dispozitiei psihice, in stare depresiva exista o reducere a metabolismului principal al serotoninei. Inhibitia recaptarii serotoninei se face pe termen scurt in timp ce efectul antidepresiv se manifesta dupa o sapt. de tratament sau chiar mai mult. La om, scaderea concentratiei de serotonina mareste agresivitatea.

In SNC serotonina este implicata in controlul somnului, alimentatie, comportament sexual, agresivitate, starile de depresie si anxietate cat si in aparitia migrenelor si reglarea durerii.

41. Neurotransmitatori : histamina

Biosinteza are loc in creier. Se form. din aminoacidul numit histadina.

Mai multe medicamente inhiba activitatea acestei enzime, agonistii receptorilor histaminei si antagonistii receptorilor histaminei de tip H₁ si H₂. Acesti antagonisti repr. sedative pt. om. Ei au act. asupra omului, comport. sexual, agresiunii si memoriei.

42. Neurotransmitatori : acidul gama amino-butiric (GABA) si glutamatul

GABA este sintetizat din aminoacidul numit acid glutamic. Act. ca transmitator in sinapsele SNC unde are rol de inhibitor. GABA ce exista in glutamati indeplineste criteriile principale pt. a fi considerat un neurotransmitator si anume : localizarea presinaptica in cerebel si hipotalamus, eliberarea dependenta de Ca²⁺ cat si un mecanism de inhibare ce depinde de Na⁺.

Unul dintre receptorii glutamatului este NMDA, care se regaseste in cortex si hipocamp.

Glutamatul este mediatorul excitator major din creier si din maduva spinarii. Receptorii specifici lui sunt tot de tipul NMDA. Cant. excesiva de glutamat prezinta act. toxica asupra neuronilor.

43. Schizofrenia

Schizofenia se caract. prin existenta unor simptome pozitive si negative.

S. + se numesc astfel dat. comport. denaturat ce se poate manifesta prin halucinatii, sentimente extreme, gandire si vorbire incoerenta, depresie.

S. - sunt descrise ca o lipsa a comportamentelor (emotiile, vorbirea si interactiunile sociale).

Ipotezele sustinute :

- rolul imp. al dopaminei - in creierul schizofrenicilor se produce o cant. > de dopamina decat in creierul normalilor.

- un nr. mare de cercetatori indica faptul ca in cortexul prefrontal al schizofrenicilor apare un nr. scazut de receptori de 1, de 3 si de 4. Majorit. schizofr. au suferit in copilarie multiple lovituri in zona capului. Deoarece dezv. cortexului prefrontal este desavarsita in adolescenta, simptomele schizofr. apar in ac. perioada.

- asemanarile structurii chimice cu unele subst. psihodisleptice au posibilitatea explicarii aparitiei schizofr. ca eroare de metabolism a serotoninei.

44. Boala Parkinson si dopamina

Boala Parkinson a fost descrisa prima data in 1917. Este mai des intalnita la barbati si in tarile nordice.

Este rar transmisa ereditar, principalele simptome al bolii : tremur excesiv al extremitatilor (in special la nivelul mainilor, buzelor, barbiei), incetineala miscarilor, mers impleticit, disfunctii ale memoriei si gandirii. Depresia este o trasatura comuna, iar 30% din bolnavi ajung la boala Alzheimer.

Boala Parkinson se asociaza cu pierderea de dopamina din creier. S-a constatat ca peste 80% din bolnavii de Parkinson au pierdut din celulele producatoare de dopamina.

Folosirea in tratamentul acestei boli al lui L-DOPA repr. o solutie temporara. S-a incercat imbunatatirea tratamentului cu L-DOPA prin crearea unor droguri care imita dopamina numite agonistii dopaminei. Doze mici din aceste droguri in combinatie cu L-DOPA creeaza efecte secundare reduse si act. pe perioade de timp mai lungi.

Unii cercetatori au descoperit prezenta receptorilor si urmeaza sa gaseasca tratamente in functie de acesti receptori.

45. Dopamina - implicarea ei in tratament

Dopamina afecteaza proc. creierului : de control al miscarii, de raspuns emotional si abilitatea de a exprima bucuria sau necazul. Reglarea nivelului dopaminei joaca un rol imp. pt. sanatatea fizica si mentala.

Unii agonisti sunt curent folositi pt. tratarea bolii Parkinson. Acesti compusi pot stimula receptorii dopaminei chiar in zone fara neuroni dopaminergici.

In contrast cu agonistii dopaminei antagonistii dopaminei sunt compusi care leaga dar nu stimuleaza receptorii dopaminei. Antagonistii impiedica sau se pot opune act. dopaminei impiedicand legarea acestora de receptori.

Drogurile pot act. direct (opresc activitatea neuronilor respectiv legarea neurotransmitatorilor de receptorii sai) sau indirect (depind de activitatea neuronilor) asupra receptorilor dopaminei.