Unit 4: Tissue-Specific Metabolism-0831

4.1: Liver metabolism

4.1.1

Anabolism: The processes that synthesize new biomolecules from smaller building blocks.
Catabolism: The processes that break down biomolecules to generate energy (usually in the form of ATP).
Metabolism: All of the chemical reactions that occur within living organisms.

4.1.2 能量合成途径

有三个Hub:Glucose 6 phosphate、Pyruvate和Acetyl-CoA。其中Glucose 6 phosphate和Pyruvate在胞液中进行，而Acetyl-CoA在线粒体中进行。

图1 能量合成途径的3个Hub

1分子葡萄糖生成32ATP

左边是拿Palmitate做对比，一分子Palmitate生成108ATP

图2 1分子葡萄糖生成32ATP

4.1.3

Glucokinase

Glucokinase is adapted to a specific physiological need - maintaining blood glucose levels to allow the export of glucose when blood sugar levels are low, and to take up and store excess glucose when blood sugar levels are high. 为什么Glucokinase能实现这些功能呢？有两大原因：第一是Glucokinase与Glucose有较低的亲和性；第二是当血糖水平较低时Glucokinase定位到nucleus.

Metabolism during starvation

图2 Metabolism during starvation

饥饿状态下Glucose/Fatty acids/Ketone bodies的变化

Glucose下降/Fatty acids略有提升/Ketone bodies大量增加，因此节食并不能减肥。

图3 饥饿状态下Glucose/Fatty acids/Ketone bodies的变化

4.2: Muscle metabolism

4.2.1 骨骼肌和心肌细胞

骨骼肌在休息时主要消耗脂肪酸。在强烈的体育活动时消耗Glucose和Phosphocreatine

心肌细胞相对于骨骼肌细胞对PH更加敏感，完全依赖于有氧呼吸。

phosphocreatine system的功能是储存高能Phosphate group以便在肌肉活动中重新产生ATP。

mitochondrial interactasome

4.2.2 跑100米、1000米和马拉松时各用到了那些ATP合成路径？

下图显示合成ATP的不同部位，从上到下产生ATP的速度是逐渐变慢的，但产生ATP的总量是逐渐增多的。

图4 ATP种类、合成速度、数量

4.3: Brain metabolism

4.3.1调节代谢的各种激素

Insulin和Glucagon的对比

Insulin产生于胰腺β细胞而Glucagon产生于α细胞

图5 Insulin和Glucagon的对比

胰高血糖素和肾上腺素的比较

肾上腺素产生于肾上腺髓质，由于恐惧、压力和锻炼产生；在肝脏中会引起肝糖分解、糖异生和葡萄糖释放。

图6 胰高血糖素和肾上腺素的比较

生长激素和胰岛素的比较

生长激素会促进蛋白质合成、骨骼发育、脂类水解

图7 生长激素和胰岛素的比较

Thyroid Hormone甲状腺激素

Thyroid Hormone甲状腺激素可以控制基础代谢率、控制体温。它调控Protein turnover、Lipid turnover和葡萄糖释放。产生于甲状腺。

图8 Thyroid Hormone甲状腺激素

Glucocorticoids糖皮质激素：作用于蛋白质降解、糖异生和脂解

图9 Cortisol的作用

4.3.2血脑屏障

血脑屏障阻挡Toxins/Pathogens于血液中，而从血液中吸取Nutrients.这取决于Brain Capillaries的特殊构造。低血糖、缺氧都会对大脑造成损伤。

4.3.3 脑通路

动作电位在神经元之间的传递。其通路仍依赖于Glycolysis通路和Citric acid cycle.不过在此基础上发展出了另外两条通路。大脑是高耗能的，需要氧气。

4.3.4-5 苯丙酮尿症phenylketonuria