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Neurotransmitters & Their Mode of Action

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Unit-4: Neurotransmitters & Their Mode of Action

Neurotransmitters (न्यूरोट्रांसमीटर):

  • Definition: Chemical messengers that transmit signals from a neuron to a target cell (which may be another neuron, muscle cell, or gland cell) across a synapse.
  • भूमिका: तंत्रिका तंत्र में तीव्र और सटीक संप्रेषण के लिए आवश्यक।

Site of Action (कार्यक्षेत्र):

  • Stored in synaptic vesicles of the presynaptic neuron.
  • Released into synaptic cleft and act on receptors of the post-synaptic cell.

Properties of Neurotransmitters (न्यूरोट्रांसमीटर की विशेषताएँ):

  1. Presynaptic neuron में संश्लेषित होते हैं।
  2. Vesicles में संचित रहते हैं।
  3. विशिष्ट परिस्थितियों में छोड़े जाते हैं।
  4. Synaptic cleft से uptake या degradation के द्वारा शीघ्र हटते हैं।
  5. Post-synaptic neuron पर receptor की उपस्थिति आवश्यक।
  6. Receptor से bind कर biological response उत्पन्न करते हैं।

Types of Neurotransmitters (न्यूरोट्रांसमीटर के प्रकार):

प्रकारउदाहरण
Excitatory (उत्तेजक)Acetylcholine, Glutamate, Aspartate
Inhibitory (निरोधक)GABA, Glycine
BothDopamine, Serotonin, Nor-epinephrine

GABA (Gamma-Amino Butyric Acid):

Introduction:

  • GABA is an inhibitory neurotransmitter in the CNS.
  • It reduces neuronal excitability, thus calming the nervous activity.
  • Chemical formula: C₄H₉NO₂

Discovery:

  • 19वीं सदी: पौधों और सूक्ष्मजीवों में मेटाबोलाइट के रूप में ज्ञात।
  • 20वीं सदी: माउस के मस्तिष्क में अमीनो एसिड के रूप में खोज।
  • 1950: Roberts और Frankel ने इसे मानव मस्तिष्क में inhibitory neurotransmitter घोषित किया।

Synthesis:

  • Source: L-glutamic acid
  • Enzyme: Glutamate Decarboxylase (GAD)
  • Reaction:
    Glutamate → (GAD enzyme) → GABA

GABA Receptors (GABA रिसेप्टर्स):

  1. GABA-A:
    • Pentameric structure
    • Ligand-gated ion channel
    • Subunits: 2 Alpha + 2 Beta + 1 Gamma
    • Action: Opens Cl⁻ channels → hyperpolarization → inhibition
  2. GABA-B:
    • G-protein coupled receptor (heterodimer)
    • Subunits: B1 (binds GABA), B2 (activates G-protein)
    • Action: ↓Ca²⁺ conductance, ↑K⁺ conductance

Functions of GABA:

  • Anxiety और तनाव को कम करना
  • Pain relief (दर्द से राहत)
  • Sex hormones का संतुलन
  • ADHD का इलाज
  • Fat burn में सहायक
  • Blood pressure को नियंत्रित करना
  • Diabetes में blood sugar कम करना

Glutamate (Glutamic Acid):

Introduction:

  • एक Excitatory Neurotransmitter है।
  • मस्तिष्क में सबसे अधिक पाया जाने वाला न्यूरोट्रांसमीटर।
  • “Master Switch of Brain” और “King of Neurotransmitters” कहलाता है।

Functions:

  • Memory और learning से संबंधित।
  • Neuronal plasticity में सहायक।

Synthesis of Glutamate:

  • Source: α-Ketoglutarate (from TCA Cycle)
  • Reaction:
    α-Ketoglutarate → (transamination) → Glutamate

Regulation:

  • Glutamate blood-brain barrier से मस्तिष्क में प्रवेश नहीं करता, अतः वहां de novo synthesis होता है।
  • 40% glutamate turnover via glutamine cycle
  • 20% via glutamate transporter

Synapse Diagram (Structure of Chemical Synapse):

[Presynaptic Neuron]
    ↓ Synaptic Vesicles (Neurotransmitters)
    → Synaptic Cleft
        ↓ Binds to Receptors
[Postsynaptic Neuron]
    → Biological Response

Short Notes Tips (1-liner for Exams):

  • GABA is inhibitory, synthesized from glutamate via GAD.
  • GABA-A is ionotropic; GABA-B is metabotropic.
  • Glutamate is the primary excitatory neurotransmitter.
  • GABA helps in reducing anxiety and blood pressure.
  • Glutamate cannot cross the blood-brain barrier.