Напомню, что гены могут быть ранними и структурными. Структурные гены управляют по принципу «ДНК —» РНК —» белок», а ранние гены запускают экспрессию генов, руководят «руководителями» по принципу «ДНК —» РНК —» белок или пептид —» ДНК».
Структурные гены запускают синтез белка или пептида, который нужен организму и является конечной целью, утилизоном. Это тот самый синтез, который описан Уотсоном и Криком в «Двойной спирали».
Ранние гены кодируют управляющие белки или пептиды, которые в свою очередь вызывают экспрессию структурных генов. Поэтому такие экспрессирующие вещества, передающие информацию (команду) о необходимости синтеза вещества, закодированного на соответствующем структурном гене, можно в какой-то степени также отнести к информонам. Но выше мы говорили о информонах, передающих команду с клетки на клетку, а здесь сигнал распространяется внутри неё.
Другое основное и специфическое отличие нейрохимии ЦНС — это химическая передача информации между нейронами, т. е. синаптическая передача, о которой мы уже говорили и которую мы сейчас рассмотрим подробнее.
Третья особенность функционирования мозга — его изолированность от остального организма. Проникновение веществ в мозг ограничивается специальным устройством, так называемым гемато-энцефалическим барьером (см. 1.5.). В мозг через мембраны барьера лучше проникают липофильные вещества.
Это обеспечивается четвёртой особенностью мозга — огромным количеством (приблизительно 50% сухой массы) жироподобных веществ липидов, из которых состоят клеточные мембраны, в частности миелиновые оболочки, обеспечивающие специфическую функцию нервной системы. Мембраны в нейронах, как и в других клетках, двухслойные, гидрофильные головки молекул обращены наружу, гидрофобные хвостики внутрь (жирных кислот в липидах больше, и они разнообразнее, чем в других тканях). Из-за этих хвостиков липофильные вещества лучше проникают в ЦНС.
Обычно объяснение нейрохимических процессов синаптической передачи начинают с выброса медиатора в синаптическую щель. Однако медиатор еще нужно синтезировать; затормозив его синтез, мы в перспективе тормозим и синаптическую передачу, — передавать возбуждение или торможение через какое-то время будет нечем. Следовательно, на самом деле первый этап синаптической передачи — это синтез медиатора.
Если медиатор синтезируется в теле нейрона, то его нужно доставить в синапс и поместить в синаптические пузырьки, везикулы, если же медиатор синтезируется в самом синапсе, то мы минуем этот этап.
В теле нейрона может синтезироваться предшественник медиатора, а затем транспортироваться в синапс, «достраиваться» до медиатора и помещаться в везикулы.
Медиатор выделяется в щель постоянно, что видно в виде миниатюрных потенциалов, но основная его масса выбрасывается, когда приходит потенциал действия. Это самый основной этап синаптической передачи — приход потенциала действия и выброс в связи с этим медиатора в синаптическую щель.
Оказавшись в синаптической щели, нейротрансмиттер какое-то время находится в ней, медиатор диффундирует до постсинаптической мембраны.
Достигнув её, трансмиттер взаимодействует с постсинаптическим рецептором, что ведёт к открыванию ионных каналов в постсинаптической мембране и возникновению постсинаптического потенциала (ВПСП или ТПСП, деполяризации или гиперполяризации). Рецепторы — это активные группировки макромолекул субстратов, с которыми взаимодействует вещество (см. выше). Рецепторы могут быть и внутриклеточные, например, ядерные. Но у нас сейчас речь идёт о постсинаптических рецепторах. Они могут быть ионотропными (быстрыми) и метаботропными (медленными).
Как уже говорилось ионотропные рецепторы открывают ионные каналы сразу после взаимодействия с медиатором, а метаботропные рецепторы на то и «медленные», что открывают ионные каналы не сразу: сначала взаимодействие медиатора с метаботропными рецепторами ведёт к цепи последовательных химических преобразований внутри нервной клетки. Действуют и образуются внутриклеточные нейропередатчики — вторичные посредники (медиатор — первичный посредник). Последний из них и открывает ионный канал.